Free Cooling in der Klimakälte, Untersuchung des Potentials in der Schweiz

Auftraggeber der Studie ist das Bundesamt für Energie BFEIn dieser Arbeit wurde das Potential von Free Cooling (direkte Rückkühlung des Kühlmediums mit Einbezug der Umgebung) in der Klimakälte bezogen auf die Schweiz untersucht. Die zahl-reichen Ergebnisse und Diagramme aus dieser Arbeit ermöglichen dem Leser anhand weniger Schritte das Free Cooling Potential in Abhängigkeit von Vorlauftemperatur, Anwendungsart, Standort, Schaltung und Art der Rückkühlung abzuschätzen und so die Sinnhaftigkeit von Free Cooling oder das Optimierungspotential zu beurteilen. Eine Beschreibung dieses Vorgehens inkl. zahlreicher Hilfestellungen ist im Anhang ersichtlich. Die Ergebnisse zeigen, dass der einflussreichste Parameter die benötigte Vorlauftemperatur des Kühlmediums ist. Werden vom Verbraucher Temperaturen unterhalb von 14°C benötigt, fällt das Free Cooling Potential bis auf ein paar wenige Prozent zusammen und ist daher nicht zu empfehlen, sofern keine grösseren internen Lasten (z.B. Rechenzentrum) vorhanden sind. Weiter ist das Potential stark von den klimatischen Verhältnissen am Standort abhängig. Kältere Regionen wie die Alpen ermöglichen über das Jahr einen längeren Free Cooling Betrieb als ver-gleichsweise wärmere Regionen wie das Mittelland oder das Tessin. Nutzt man trockene oder hybride Rückkühler nur zur Vorkühlung, kann sich das Potential verdoppeln. Die weitaus grössten Potentiale bieten Wasseranbindungen (See-, Fluss- oder Grundwasser) oder Erdsonden. Jedoch müssen die Potentiale dieser Anbindungen von Fall zu Fall separat beurteilt werden, denn Boden- resp. Grundwassertemperaturen sind stark vom Ort abhängig und bei der einfachen Modellrechnung in dieser Arbeit wurden keine dynamischen Effekte bei der Abga-be von Wärme an den Boden berücksichtigt. Bei der Anbindung einer Erdwärmesonde muss zudem beachtet werden, dass das Free Cooling eine mögliche Sondenregeneration konkurriert. Weiter müssen die Gesetze bezüglich Grundwassernutzung hinsichtlich Erwärmung eingehalten werden. Da eine Wärmenutzung der Kältemaschine einer Wärmeabgabe an die Umgebung (Free Cooling Betrieb) klar vorzuziehen ist, muss immer geprüft werden, ob ein Free Cooling Betrieb nicht die Kapazität einer möglichen Wärmenutzung gefährdet

Treebank-based multilingual unification-grammar development

Broad-coverage, deep unification grammar development is time-consuming and costly. This problem can be exacerbated in multilingual grammar development scenarios. Recently (Cahill et al., 2002) presented a treebank-based methodology to semi-automatically create broadcoverage, deep, unification grammar resources for English. In this paper we present a project which adapts this model to a multilingual grammar development scenario to obtain robust, wide-coverage, probabilistic Lexical-Functional Grammars (LFGs) for English and German via automatic f-structure annotation algorithms based on the Penn-II and TIGER treebanks. We outline our method used to extract a probabilistic LFG from the TIGER treebank and report on the quality of the f-structures produced. We achieve an f-score of 66.23 on the evaluation of 100 random sentences against a manually constructed gold standard

Supply flexibility in the shale patch: Evidence from North Dakota

This paper provides new results to the literature, showing that output flexibility in oil production depends on the extraction technology. In particular, constructing a novel well-level monthly production dataset covering more than 16,000 crude oil wells in North Dakota, we find supply elasticity of shale wells to be positive and in the range of 0.3–0.9, depending on wells and firms characteristics. We find no such responses for conventional wells. We interpret the supply pattern of shale oil wells to be consistent with the Hotelling theory of optimal extraction. Reserves are an inventory, and the decision to produce is an intertemporal choice of when to draw down below-ground inventory.publishedVersio

Eurasian autumn snow link to winter North Atlantic Oscillation is strongest for Arctic warming periods

In recent years, many components of the connection between Eurasian autumn snow cover and win-tertime North Atlantic Oscillation (NAO) have been investigated, suggesting that November snow cover distri-bution has strong prediction power for the upcoming Northern Hemisphere winter climate. However, the non-stationarity of this relationship could impact its use for prediction routines. Here we use snow products fromlong-term reanalyses to investigate interannual and interdecadal links between autumnal snow cover and atmo-spheric conditions in winter. We find evidence for a negative NAO-like signal after November with a strongwest-to-east snow cover gradient, which is valid throughout the last 150 years. This correlation is consistentlylinked to a weak stratospheric polar vortex state. Nevertheless, decadal evolution of this link shows episodes ofdecreased correlation strength, which co-occur with episodes of low variability in the November snow index.By contrast, periods with high prediction skill for winter NAO are found in periods of high November snowvariability, which co-occur with the Arctic warming periods of the 20th century, namely the early 20th-centuryArctic warming between 1920 and 1940 and the ongoing anthropogenic global warming at the end of the 20thcentury. A strong snow dipole itself is consistently associated with reduced Barents–Kara sea ice concentration,increased Ural blocking frequency and negative temperature anomalies in eastern Eurasia

L-SOL : Heizungssystem mit PVT als Quelle für eine Wärmepumpe

Schlussbericht BFE Projekt L-SolWith the use of PVT collectors, (photovoltaic) electricity as well as (solar) heat can be produced within the same area. This allows for a better utilization of a given roof area. In the L-Sol project, a novel system that uses PVT collectors to produce heat for single-family houses was investigated The PVT collectors deliver both electricity and heat for the operation of a heat pump. A main characteristic of the system is a thermal storage tank (“cold water storage”) between the PVT collectors and the heat pump. This storage tank acts as the source for the heat pump. It was shown that the L-Sol concept makes sense in ecologic as well as in economic terms. For new buildings and old, energetically renovated ones, electricity consumption is 5 to 30 % lower than with the use of an air-water heat pump. During winter, grid purchase is 3 to 11 % below that of an air-water heat pump system combined with PV modules. However, it is difficult to achieve the low costs of an air-water heat pump system. In the L-Sol system, the investment costs for the PVT system (collectors and installation) are the main cost component. Through savings on the collector costs – mainly by using collectors that consist of “normal” PV modules with a retrofitted heat exchanger on the rear side – total life-cycle costs over 20 years can be reduced to a level similar to that of an air-water heat pump system while maintaining the ecological advantages. On top of the improved system efficiency, the L-Sol system’s main advantage over an air-water heat pump system is the lack of noise emissions on the outside of the building. Compared to systems that are using a combination of PVT collectors and either a geothermal storage (2-Sol) or an ice storage, the L-Sol system offers reduced life-cycle costs. Furthermore, it requires no extensive ground works or special building permits. It is therefore also well suited for replacing fossil heating systems in existing buildings. In an in-depth simulation study, main influence factors on the system efficiency were identified and possibilities to reduce the amount of electricity purchased from the grid were shown. The controls of the heat pump were adapted such that the heat pump is purposefully switched on to heat up und overheat the thermal storage for space heating and domestic warm water when there is surplus electricity from the PVT system. Another possibility to reduce grid purchase is to do the heating-up of the space heating buffer mainly during daytime and disable it at night as long as the comfort requirements are not neglected. A combination of these two control approaches can lead to an electricity self-consumption ratio of 45 %, compared to around 20 % when using standard controls. On top of these adaptations of the control system, adding a battery storage can further increase the level of self-sufficiency. With a battery storage of 10 kWh capacity, the self-consumption ratio can be increased to 55 %. In certain summer months, 100 % self-sufficiency is possible. The high energy demand and the low energy production during phases of bad weather can be buffered by a well-dimensioned thermal storage between the PVT collectors and the heat pump. By adding an additional hydraulic circuit, this storage can be used to cool down the building during summer. The heat that is extracted from the building is either used for domestic hot water generation or it is given off to the environment via the PVT collectors at night. For easy system dimensioning, so-called dimensioning matrices were created. An interested party can use them to estimate a useful system dimensioning for their house and quickly decide whether the L-Sol system could be an option that is worth a more detailed consideration. Depending on the heating energy demand and the flow temperature of the heating circuit, a typical system for a single-family house consists of 15 to 30 uncovered PVT collector modules and a cold water storage with a volume of 1’000 to 2’000 l. Furthermore, it includes a heat pump as well as a warm storage, e.g. a 600-l combined storage.Mit PVT-Kollektoren wird auf derselben Fläche sowohl (PV-)Strom als auch (solare) Wärme gewonnen. Dies erlaubt eine bessere Ausnutzung der Dachflächen. Im Projekt L-Sol wurde ein neuartiges System untersucht, welches die Wärme für Einfamilienhäuser aus PVT-Kollektoren erzeugt. Die PVT-Kollektoren liefern dabei sowohl Strom als auch Wärme für die Wärmepumpe. Charakteristisch für das System ist ein Pufferspeicher («Kaltwasser-Speicher») zwischen den PVT-Kollektoren und der Wärmepumpe, welcher als Quelle für die Wärmepumpe dient. Es zeigte sich, dass das Konzept L-Sol sowohl ökologisch als auch ökonomisch sinnvoll ist. Der Strombedarf ist bei Neubauten und energetisch sanierten Einfamilienhäusern jeweils 5 bis 30 % geringer als beim Einsatz einer Luft-Wasser-Wärmepumpe. In den Wintermonaten liegt der Netzbezug 3 bis 11 % unter dem eines Luft-Wasser-Wärmepumpensystem kombiniert mit einer PV-Anlage. Es ist jedoch schwierig, die tiefen Kosten eines Luft-Wasser-Wärmepumpensystems zu erreichen. Im L-Sol-System stellen die Investitionskosten für die PVT-Anlage (Kollektoren inklusive Installation) den grössten Posten dar. Durch Einsparungen bei den Kollektorkosten – insbesondere durch den Einsatz von mit Wärmetauschern nachgerüsteten «normalen» PV-Modulen - lassen sich die Gesamtkosten über 20 Jahre unter Beibehaltung der ökologischen Vorteile auf das Niveau eines Luft-Wasser-Wärmepumpensystems senken. Neben der höheren Systemeffizienz besteht der Hauptvorteil des L-Sol-Systems gegenüber einem System mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe in den wegfallenden Lärmemissionen im Aussenbereich. Verglichen mit Systemen, die PVT-Kollektoren in Kombination mit einer Erdwärmesonde (2-Sol) oder einem Eisspeicher verwenden, weist das L-Sol-System geringere Lebenszykluskosten auf. Ausserdem erfordert es keine umfassenden Bodenarbeiten oder besondere Bewilligungen. Es eignet sich deshalb auch gut für den Ersatz von fossilen Heizungssystemen in bestehenden Gebäuden. In einer vertieften Simulationsstudie wurden wesentliche Einflussfaktoren auf die Systemeffizienz identifiziert und Möglichkeiten aufgezeigt, wie der Strombezug aus dem Netz verringert werden kann. Die Steuerung der Wärmepumpe wurde so angepasst, dass sie bei einem Stromüberschuss aus der PVT-Anlage gezielt eingeschaltet wird, um die Speicher für Warmwasser und Heizung aufzuheizen oder zu überhitzen. Eine weitere Möglichkeit zur Reduktion des Netzbezugs besteht darin, die Beladung des Heizpufferspeichers überwiegend am Tag durchzuführen und in der Nacht zu sperren, sofern keine Komfortanforderungen verletzt werden. Durch Kombination dieser beiden Steuerstrategien kann der Eigenverbrauchsanteil des Stromes auf rund 45 % gesteigert werden, verglichen mit rund 20 % bei Verwendung einer Standardsteuerung. Zusätzlich zu diesen Steuerungsanpassungen lässt sich durch die Einbindung eines Batteriespeichers der Autarkiegrad weiter steigern. Mit einem Batteriespeicher von 10 kWh Kapazität kann ein Autarkiegrad von 55 % erreicht werden. In einzelnen Sommermonaten ist damit eine 100-prozentige Autarkie möglich. Der hohe Energiebedarf und der geringe Energieertrag während kurzen Schlechtwetterphasen können durch eine entsprechende Grösse des Speichers zwischen PVT-Kollektoren und Wärmepumpe gepuffert werden. Durch das Hinzufügen eines zusätzlichen hydraulischen Kreislaufs kann derselbe Speicher im Sommer verwendet werden um das Gebäude zu kühlen. Die dem Gebäude entnommene Wärme wird dabei zum einen für die Brauchwarmwasser-Erwärmung verwendet und zum anderen nachts über die PVT-Kollektoren an die Umgebung abgegeben. Zur einfachen System-Dimensionierung wurde eine Dimensionierungsmatrix erstellt. Anhand dieser Matrix können Interessenten für ihre Häuser sinnvolle Systemdimensionierungen abschätzen und somit beurteilen, ob das System L-Sol im betrachteten Fall für eine genauere Betrachtung in Frage kommt. Je nach Heizwärmebedarf und Heizkreis-Vorlauftemperatur besteht ein typisches System für ein Einfamilienhaus aus 15 bis 30 unabgedeckten PVT-Kollektor-Modulen und einem Kaltwasser-Speicher von 1'000 bis 2'000 l Volumen. Weiter beinhaltet es eine Wärmepumpe und einen warmen Speicher, z.B. einen 600-l-Kombispeicher

Water governance in the Kyrgyz agricultural sector: on its way to integrated water resource management?

"As a reaction to growing water scarcity worldwide, sustainable water allocation and use, and in particular the role of agriculture as a major water user, have become important topics in the development discourse. In recent years Integrated Water Resources Management (IWRM) emerged as an answer to many water management problems. IWRM approaches water management from a holistic perspective and encompasses, among others, the integration of economic, ecological and social aspects. Is implementation of such a holistic approach feasible in developing countries and countries in transition or does it rather overburden them? First experiences have been made with the implementation of IWRM in several developing and transition countries. The aim of this study is to provide some answers to the question of what has been achieved so far. Based on an analysis of Kyrgyz water governance, the study assesses the status quo as well as the potentials for and obstacles to the realization of the normative framework of IWRM in a transition country. Comparing today's institutional framework of water management with this normative concept, it reveals the most significant gaps between norm and reality, but also identifies progress towards IWRM. Recommendations on how to further develop Kyrgyz water governance towards IWRM are provided." (author's abstract

Identification of three additional femAB-like open reading frames in Staphylococcus aureus

Three new proteins, FmhA, FmhB and FmhC, with significant identities to FemA and FemB were identified in the Staphylococcus aureus (ATCC 55748) genome database. They were mapped to the SmaI-C, SmaI-H and SmaI-A fragments of the S. aureus 8325 chromosome, respectively. Whereas insertional inactivation of fmhA and fmhC had no effects on growth, antibiotic susceptibility, lysostaphin resistance, or peptidoglycan composition of the strains, fmhB could not be inactivated, strongly suggesting that fmhB may be an essential gene. As deduced from the functions of FemA and FemB which are involved in the synthesis of the peptidoglycan pentaglycine interpeptide, FmhB may be a candidate for the postulated FemX thought to add the first glycine to the nascent interpeptid

Classification of Distal Growth Plate Ossification States of the Radius Bone Using a Dedicated Ultrasound Device and Machine Learning Techniques for Bone Age Assessments

X-ray imaging, based on ionizing radiation, can be used to determine bone age by examining distal growth plate fusion in the ulna and radius bones. Legal age determination approaches based on ultrasound signals exist but are unsuitable to reliably determine bone age. We present a low-cost, mobile system that uses one-dimensional ultrasound radio frequency signals to obtain a robust binary classifier enabling the determination of bone age from data of girls and women aged 9 to 24 years. These data were acquired as part of a clinical study conducted with 148 subjects. Our system detects the presence or absence of the epiphyseal plate by moving ultrasound array transducers along the forearm, measuring reflection and transmission signals. Even though classical digital signal processing methods did not achieve a robust classifier, we achieved an F1 score of approximately 87% for binary classification of completed bone growth with machine learning approaches, such as the gradient boosting machine method CatBoost. We demonstrate that our ultrasound system can classify the fusion of the distal growth plate of the radius bone and the completion of bone growth with high accuracy. We propose a non-ionizing alternative to established X-ray imaging methods for this purpose

Structural neuroanatomy of tinnitus and hyperacusis in semantic dementia

Introduction Tinnitus and hyperacusis are common symptoms of excessive auditory perception in the general population; however, their anatomical substrates and disease associations continue to be defined. Patients with semantic dementia (SemD) frequently repor