Low-Concentrating, Stationary Solar Thermal Collectors for Process Heat Generation

The annual gain of stationary solar thermal collectors can be increased by non-focusing reflectors. Such concentrators make use of diffuse irradiance. A collector’s incidence angle modifier for diffuse (diffuse-IAM) accounts for this utilization. The diffuse irra-diance varies over the collector hemisphere, which dynamically influences the diffuse-IAM. This is not considered by state-of-the-art collector models. They simply calculate with one constant IAM value for isotropic diffuse irradiance from sky and ground. This work is based on the development of a stationary, double-covered process heat flat-plate collector with a one-sided, segmented booster reflector (RefleC). This reflector approximates one branch of a compound parabolic concentrator (CPC). Optical meas-urement results of the collector components as well as raytracing results of different variants are given. The thermal and optical characterization of test samples up to 190 °C in an outdoor laboratory as well as the validation of the raytracing are discussed. A collector simulation model with varying diffuse-IAM is described. Therein, ground reflected and sky diffuse irradiance are treated separately. Sky diffuse is weighted with an anisotropic IAM, which is re-calculated in every time step. This is realized by gener-ating an anisotropic sky radiance distribution with the model of Brunger and Hooper, and by weighting the irradiance from distinct sky elements with their raytraced beam-IAM values. According to the simulations, the RefleC booster increases the annual out-put of the double-covered flat-plate in Würzburg, Germany, by 87 % at a constant inlet temperature of 120 °C and by 20 % at 40 °C. Variations of the sky diffuse-IAM of up to 25 % during one day are found. A constant, isotropic diffuse-IAM would have under-valued the gains from the booster by 40 % at 40 °C and by 20 % at 120 °C. The results indicate that the gain of all non-focusing solar collectors is undervalued when constant, isotropic diffuse-IAMs calculated from raytracing or steady-state test data are used. Process heat generation with RefleC is demonstrated in a monitored pilot plant at work-ing temperatures of up to 130 °C. The measured annual system utilization ratio is 35 %. Comparing the gains at all inlet temperatures above 80 °C, the booster increases the an-nual output of the double-covered flat-plates by 78 %. Taking all inlet temperatures, the total annual gains of RefleC are 39 % above that of the flat-plates without reflectors. A qualitative comparison of the new simulation model results to the laboratory results and monitoring data shows good agreement. It is shown that the accuracy of existing collector models can be increased with low effort by calculating separate isotropic IAMs for diffuse sky and ground reflected irradiance. The highest relevance of this work is seen for stationary collectors with very distinctive radiation acceptance

Geschäftsmodelle im Web der zweiten Generation

Die vorliegende Arbeit präsentiert eine Klassifikation von Inhalte-Plattformen wie sie sich dem deutschen Internet-Nutzer präsentieren. Mit den sozialen Netzwerken und den Bewertungsplattformen sind zwei Arten von Angeboten dazugekommen, die in der analogen Welt nicht möglich waren. Die drei anderen Plattformen-Typen sind dagegen Modifikationen bekannter Angebote aus dem Web der ersten Generation bzw. aus der analogen Medienwelt. Die präsentierten Ergebnisse sind das Ergebnis aus einer Reihe von Analyseschritten. Den ersten Schritt stellten dabei die Auswahl und die Geschäftsmodellanalysen der Web 2.0-Angebote dar. Diese wurden schließlich in einem zweiten Schritt, in Abhängigkeit ihres originären Zwecks bzw. des angesprochenen Nutzenbereichs, in die fünf obengenannten Oberkategorien eingeteilt. Da diese Klassifikation aber nur in Abhängigkeit eines einzigen Abgrenzungskriteriums entstanden ist, wurden die Oberkategorien auf Basis weiterer Kriterien in einem dritten Schritt in jeweils zwei Unterkategorien aufgespalten. Zusammengefasst entstand so eine fünf Obertypen und zehn Untertypen umfassende Klassifikation für Web 2.0-Angebote, die es zumindest in der aktuellen Internetökonomie ermöglicht, jedes Angebot auf Basis der Abgrenzungskriterien ihrem entsprechenden Ober- und Untertypen zuzuordnen. Natürlich ist die präsentierte Analyse eine Momentaufnahme. Einmal kann es sein, dass weitere Geschäftsmodelle sich als tragfähig erweisen, die auf nutzergenerierten Inhalten basieren. Daneben kann passieren, dass eines der heute am Markt befindlichen Angebote sich doch noch als zu wenig tragfähig erweist - aktuell wird immer wieder das Geschäftsmodell der Sozialen Netzwerke in Frage gestellt, mit ungewissem Ausgang. Darüber hinaus können weitere technische Innovationen zu einer neuen Klasse von Geschäfts-modellen führen und ggf. sogar die hier präsentierten Geschäftsmodelle in Frage stellen

Endothellzellproliferation und die Identifizierung neuer pro-angiogener Gene durch ein neuartiges Hochdurchsatz-Screen-System

Das Blutgefäßsystem eines Organismus stellt eines der größten Organe des menschlichen Körpers dar. Den Grundbaustein der Gefäße bilden Endothelzellen, die durch eine einfache Zellschicht das gesamte System von innen auskleiden. Bei einer Vielzahl an physiologischen und pathophysiologischen Prozessen, wie beispielsweise dem weiblichen Menstruationszyk¬lus, der Wundheilung, den Entzündungsreaktionen oder aber der Ischämie und der Tumorpro¬gression, spielt das Endothel eine wesentliche Rolle. Die Aktivierung der Endothelzellen wird durch zahlreiche verschiedene Faktoren reguliert, die entweder im Blut zirkulieren, von be¬nachbarten Zellen oder aber auch von Tumorzellen sezerniert werden können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein Hochdurchsatz-Screen etabliert, bei dem sich Gene mit einem pro-angiogenen Effekt identifizieren lassen. Hierzu erfolgte die individuelle Transfektion und Expression von 34.596 verschiedenen cDNAs in HEK 293-Zellen. Zur Testung wurden deren konditionierte Medienüberstände auf primäre Endothelzellen (HUVECs) transferiert. Zwei bereits aus der Literatur bekannte pro-angiogene Faktoren, bFGF und VEGF, wurden zur Protokoll-Etablierung als Positivkontrollen eingesetzt. Im Screen konnten insgesamt 13 cDNAs identifiziert werden, die einen pro-angiogenen Ef¬fekt zeigten. Unter ihnen fanden sich auch die zwei Positivkontrollen wieder, was einen direkten Beleg für die Funktionalität des Screens darstellt. Des Weiteren wurden vier bekannte und fünf unbekannte cDNAs identifiziert, bei denen bisher noch kein Zusammenhang mit Angiogenese gezeigt werden konnte. Die vier bekannten Gene kodieren für zytosolisch lokali¬sierte Proteine, deren Expression in verschiedene Säuger-Zellen zur Produktion und Sekretion pro-angiogener Faktoren führt. Im Anschluss an den Screen wurde eines der unbekannten Gene (NM_020746) detaillierter charakterisiert. Dieses Gen kodiert für ein 56,6 kDa großes Protein, das aufgrund erster Funk¬tionshinweise den Namen hSEP (human Stimulator of Endothelial Proliferation) erhielt. Die Expression von hSEP in HEK 293-, sowie in anderen Säuger-Zellen, generierte konditionierte Überstände, welche in Mangelmedium gehaltene Endothelzellen, nicht aber Fibroblasten zum Wachstum stimulieren. Mit Hilfe biochemischer Analysen wurde die Sekretion von hSEP nach der Expression in HEK 293-Zellen nachgewiesen. Besondere Bedeutung bei der Lokali¬sierung des Proteins kam hierbei einer bioinformatisch vorhergesagten C-terminalen Trans¬membrandomäne zu. Die Deletion dieser Domäne erzeugte ein deutlich effektiver sezerniertes Protein-Fragment (SEP1-510), führte allerdings gleichzeitig zu einem signifikanten Rückgang der Wachstums-Stimulation bei HUVECs. Des Weiteren ging die für hSEP nachgewiesene Lokalisierung im Golgi und ER zu Gunsten einer diffusen intrazellulären Verteilung verloren. Um den Wirkungsmechanismus von hSEP aufzuklären, wurden verschiedene Experimente durchgeführt. Expressionsanalysen von HEK 293-Zellen, die hSEP exprimierten, zeigten die Induktion verschiedener pro-angiogener Gene wie beispielsweise IL-8, RANTES und VEGF. Des Weiteren korrelierte die Anwesenheit von hSEP im Überstand nicht reproduzierbar mit der Stimulation von HUVECs. Außerdem gelang es nicht, aktives hSEP-Protein rekombinant zu erzeugen, welches für einen direkten Beweis seiner Funktionalität erforderlich gewesen wäre. Darüber hinaus wurden Hinweise auf eine Ko-Expression von hSEP mit VEGF unter hypoxischen Bedingungen sowie in verschiedenen soliden Tumoren gefunden. In welchen Zusammenhang die Expression dieser beiden Proteine steht, müssen weitere detaillierte Un¬tersuchungen zeigen. Insgesamt ist es denkbar, dass hierdurch neue mögliche therapeutische Ansätze für eine Inhi¬bition bei der Tumorangiogenese eröffnet werden könnten

Stationary booster reflectors for solar thermal process heat generation

Paper presented to the 3rd Southern African Solar Energy Conference, South Africa, 11-13 May, 2015.The performance of a flat-plate collector with glass-foil double cover (LBM 4 GF) is compared to that of the same collector with a one-sided external CPC booster reflector (RefleC-collector) for process heat generation up to 150 °C. Efficiency curve measurements of both collector variants are reported. Reference is made to simulation results of the annual energy gain of both variants in Würzburg, Germany and Seville, Spain, at inlet temperatures of 40 °C and 120 °C. In these simulations, a novel collector simulation model accounting for the anisotropy of diffuse irradiance was used. Compared to state-of-the-art simulations the new model calculates significantly higher additional gains of the reflectors. Both collector types were installed at a pilot plant in a Laundry in Marburg, Germany. Monitoring results of one reference year for the overall system performance as well as for the additional gains by the booster reflectors are given. It is shown that the stationary booster reflectors highly increase the efficient operation temperature range and also the annual energy gain of the double covered flat-plates. Finally, a simplified economic assessment is carried out. Based on the additional gains by the boosters, the marginal costs for an investment into booster reflectors are assessed. It is estimated that the costs of installed RefleC boosters should be below ca. 30 EUR/m² in Würzburg and 55 EUR/m² in Seville for the technology to enter the solar process heat market.dc201

Structural and metamorphic evolution of the Camughera - Moncucco, Antrona and Monte Rosa units southwest of the Simplon line,Western Alps

Abstract.: This structural and petrological study examines relationships between Alpine deformation and metamorphism in the Camughera-Moncucco, Antrona and northeastern Monte Rosa units, and it correlates major late stage deformation structures, such as the Vanzone antiform and Simplon normal fault. D1/D2 deformation and related top-N or top-NW thrusting started under high-pressure conditions (12.5-16kbar) at relatively high temperatures (c. 620-700°C). Petrological and structural data, together with published radiometric data, suggest that top-SE shearing within the structural top of the high-pressure units in the upper Penninic Alps is coeval with top-N or top-NW thrusting at their structural base. This suggests differential ascent of high-pressure units relative to the surrounding units during nappe stacking and associated crustal shortening. Barrovian metamorphism in the upper Penninic Alps is related to a first phase of backfolding, active between c. 35Ma and c. 29-26Ma ago (D3). D3 involves dextral shearing, combined with top-WSW shearing and orogen-parallel extension. Unroofing by orogen-parallel extension delays cooling during decompression and leads to isothermal decompression after the high-pressure stage. Towards deeper structural levels in the east, D3 deformation becomes progressively younger and prevailed at increasingly higher temperatures. Hence, compared to the higher structural levels further west, the brittle-ductile transition occurs later in the Ossola valley. Masera synform and Brevettola antiform form an open fold pair and represent the eastern continuation of the major Vanzone antiform (D4). Normal faulting across the Simplon line overlaps in time with the formation of these major D4 backfolds. Displacement along the Simplon normal fault decreases to insignificant values towards the southeast. Contemporaneous dextral shearing, however, occurs within the southern limbs of the Vanzone and Brevettola antiform

Numbers for Pascal: explaining differences in the estimated benefits of the Doha Development Agenda

Economists use partial and general equilibrium trade simulation models to estimate the impact of changes in domestic policies and international trade rules. During the WTO Doha Development Agenda (DDA) negotiations economists have produced many different estimates of the gains that would result from global trade liberalisation scenarios. However, these estimates differ quite widely even for apparently similar liberalisation scenarios. The result is confusion about the true magnitude of the gains from trade liberalisation, and a reduction in the perceived credibility of the theories and models that economists use. We apply meta-analysis to a dataset extracted from 110 studies that present simulated assessments of global trade liberalisation scenarios under the DDA. Initial meta-regression analysis demonstrates that covariates that capture model characteristics, the nature of the data used in the modelling exercise, and the nature of the simulated liberalisation scenarios can explain roughly one-third of the variance in the dependent variable ‘simulated global welfare change’. We test whether additional explanatory power can be obtained by adding information about the authors of the simulation studies. We find significant fixed effects for the top 20 authors in the field. We interpret this as evidence that leading authors in the field employ model specifications that reflect their individual preferences and beliefs about how economies function and the impact of liberalisation, specifications that are hidden in the complex interactions of simulations models and therefore difficult to capture in a meta-analysis. We use these results to generate a confidence interval for the gains that would result from trade liberalisation under the DDA

Deep learning for bias-correcting CMIP6-class Earth system models

The accurate representation of precipitation in Earth system models (ESMs) is crucial for reliable projections of the ecological and socioeconomic impacts in response to anthropogenic global warming. The complex cross-scale interactions of processes that produce precipitation are challenging to model, however, inducing potentially strong biases in ESM fields, especially regarding extremes. State-of-the-art bias correction methods only address errors in the simulated frequency distributions locally at every individual grid cell. Improving unrealistic spatial patterns of the ESM output, which would require spatial context, has not been possible so far. Here, we show that a post-processing method based on physically constrained generative adversarial networks (cGANs) can correct biases of a state-of-the-art, CMIP6-class ESM both in local frequency distributions and in the spatial patterns at once. While our method improves local frequency distributions equally well as gold-standard bias-adjustment frameworks, it strongly outperforms any existing methods in the correction of spatial patterns, especially in terms of the characteristic spatial intermittency of precipitation extremes