Repository for natural sciences and technology
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- ItemGemeinsamer Abschlussbericht zum Verbundvorhaben: CO2OL - Katalysator-, Reaktor- und Prozessentwicklung für die direkte Synthese von linearen α-Olefinen aus CO2; Teilprojekt: Synthesereaktor mit gestufter Eduktdosierung und integrierter H2O-Abtrennug; Teilprojekt: Katalysatorentwicklung und H2O-Trennmembranen; Teilprojekt: Herstellung von Trennmembranen für die in-situ H2O- und Olefin-Abtrennung; Teilprojekt: Entwicklung von Membranen und Trennapparaten zur Olefin/Paraffin-Trennug; Teilprojekt: Prozesssimulationen und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung; Teilprojekt: Aufbau und Betrieb des Gesamtprozesses in Form einer Miniplant-Anlage(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-08-15) Lindermeir, Andreas; Becker, Henning; Theunißen, Niko; Damp, Paul; Oßmann, Andreas; Smejkal, Quido; Böttcher, Kerstin; Richter, Hannes; Kraleva, Elka; Wohlrab, Sebastian; Armbruster, Udo; Zanina, Anna; Schnautz, Jörn; Wilhelm, SteffenDas CO2OL-Projekt befasste sich mit der direkten einstufigen Synthese von linearen α-Olefinen aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserstoff (H2). Olefine sind etablierte und in großen Mengen hergestellte (Zwischen-)Produkte der chemischen Industrie die bspw. zu Massenkunststoffen wie Polyethylen oder Polypropylen weiterverarbeitet werden. Bisher basiert ihre Herstellung nahezu ausnahmslos auf fossilen Einsatzstoffen. Dementsprechend hoch sind die mit der Olefinproduktion verbundenen Treibhausgas-Emissionen. Im Rahmen des CO2OL-Projektes wurde ein Verfahrensansatz zur Olefinsynthese untersucht, bei dem Wasserstoff (bevorzugt aus der Elektrolyse mit EE-Strom) zusammen mit CO2 mittels einer modifizierten Fischer-Tropsch-(FT)-Synthese mit hoher Selektivität in die Zielprodukte überführt wird. Die Besonderheit ist dabei, dass CO2 ohne die sonst bei der FT-Synthese erforderliche vorherige Erzeugung von Kohlenstoffmonoxid (CO) bzw. Synthesegas (Mischung aus H2 und CO) direkt als Edukt eingesetzt werden kann. Dies sollte durch die Integration einer H2O-selektiven Trennmembran in einen eigens entwickelten katalytischen Festbettreaktor erreicht werden. Durch die kontinuierliche Entfernung von Produktwasser aus dem Reaktionsgemisch verschiebt sich die Gleichgewichtszusammensetzung wodurch sich CO2-Umsatz und Olefinausbeute steigern lassen. Zur Erreichung der o.g. Ziele wurden diverse Arbeiten in insgesamt sechs Arbeitspaketen (AP) durch¬geführt: • AP1: Verbesserung des Katalysatorsystems zur direkten Fischer-Tropsch-to-Olefins (FTO)-Synthese aus CO2 • AP2: Entwicklung von selektiven porösen Membranen zur in-situ H2O-Abtrennung • AP3: Konzeption eines scale-up-fähigen Synthesereaktors mit gestufter Eduktdosierung und integrierter H2O-Abtrennung zur Erhöhung von Umsatz, Selektivität und Flexibilität • AP4: Realisierung eines Trennprozesses für das Paraffin/Olefin-Produktgemisch auf Basis von Membranverfahren • AP5: Konzeption, Bau, Testbetrieb und Optimierung des Gesamtverfahrens • AP6: Bestimmung von CO2-Einsparpotentialen und wirtschaftlichen Faktoren anhand von Prozesssimulationen und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
- ItemIndustrial Digital Twin Projektverbund zur Umsetzung des Digitalen Zwillings für Industrie 4.0 (IDTP)(2025-08-15) MoschZiel des Projekts „Industrial Digital Twin Projektverbund zur Umsetzung des Digitalen Zwillings für Industrie 4.0“ (IDTP) war es, für die die neu aufstrebende Technologie „Asset Administration Shell“ (AAS) und für die entwickelnden Unternehmen einen technologischen Ankerpunkt und damit einen organisationsübergreifenden Technologieintegrator zu schaffen. Das Projekt war im direkten Umfeld der Industrie-4.0-Initative eingebettet. Vorausgegangen sind die Aktivitäten der Plattform Industrie 4.0, welche zunächst durch die Verbände VDMA, ZVEI und Bitkom und anschließend im Jahr 2015 durch die Bundesregierung getragen wurde. Es hat sich ein produktives Ökosystem der intelligent vernetzten Wertschöpfung und der neu entwickelten Technologie AAS etabliert. Die AAS stellt das Kernmodell für den „Digitalen Zwilling für Industrie 4.0“ dar und soll auch in Zukunft zu einem neuen Standard für die Industrie weiterentwickelt werden. Mit diesem Ziel wurden im „Ökosystem Industrie 4.0“ dezentral in einer Vielzahl lose verbundener Gremien eine Reihe neuer Inhalte zur AAS entwickelt. Zu den Organisationen, die Teil dieses Ökosystems waren, zählen VDMA, ZVEI, Bitkom, Plattform Industrie 4.0, Labs Network Industrie 4.0 (LNI 4.0), Standardization Council Industrie 4.0 (SCI 4.0), die Normungsorganisationen DIN und DKE sowie Technologievereine wie OPC Foundation und Profibus Nutzerorganisation (PNO). Die lose dezentrale Grundausrichtung der Gremienarbeiten führte zu einer schnellen Expansion der beteiligten Gremien (in ihrer Anzahl und Größe). Es entwickelten sich naturgemäß parallele Entwicklungsstränge. Im Rahmen der vielfältigen Aktivitäten rund um die AAS lagen umsetzungsfähige Dokumente und Spezifikationen in dezentraler Weise vor, die auch zum Teil noch nicht vollständig waren. Einige Organisationen und Firmen hatten begonnen, den jeweils für sie zur Entwicklungszeit verfügbaren Arbeitsstand umzusetzen. Dies geschah in Projekten und Initiativen der Forschungsförderung, der industriellen Förderung und von Industrieunternehmen. Diese dezentralen Aktivitäten waren bis zu diesem Zeitpunkt durch ihre Agilität sehr erfolgreich, jedoch mussten die Ergebnisse wieder an einer Stelle zusammengeführt werden. Hieran knüpfte das Projekt IDTP an.
- ItemAufbau und Betrieb von Ladeinfrastruktur: Handlungsempfehlungen des Projekts Cities in Charge(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2023-12) Kühnel, Fabian; Porschen, Marcel; Vertgewall, Chris; Biermann, Hannah; Philipsen, Ralf; Seel, Christian; Jahn, Karin; Stührmann, Sönke; Meyer, Roland; Klinck, Carl-FriedrichMit dem fortschreitenden Hochlauf der Elektromobilität in Deutschland entwickeln sich die Strukturen weiter. Mehr als eine Million Elektrofahrzeuge sind bereits in Deutschland zugelassen und mehr als 90.000 öffentliche Ladepunkte errichtet worden. Nachdem es in den ersten Jahren der Antriebswende vor allem darum ging, Rollenmodelle sowie die dazugehörigen Prozesse zu entwickeln und sich mit dem Thema Elektromobilität vertraut zu machen, ist es nun an der Zeit, die gewonnenen Erkenntnisse in verbesserte Strukturen zu überführen. Im Bereich des Ladeinfrastrukturaufbaus sind dabei vor allem Ladeinfrastrukturbetreiber, Kommunen, Netzbetreiber und die Regulatorik gefragt. Die hier vorliegenden Handlungsempfehlungen aus dem Projekt „Cities in Charge“ sollen die Akteure in der Weiterentwicklung der Elektromobilität unterstützen, indem sie die wichtigsten Projektergebnisse in prägnanter Weise zusammenfassen. Das Projekt „Cities in Charge“ wird im Rahmen der Förderprogramms „Saubere Luft 2017 bis 2020“ umgesetzt und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Die Arbeiten begannen im Jahr 2018 und enden im Dezember 2023. Ziel des Projektes ist es, auf den Telekom Liegenschaften bundesweit Ladepunkte zu errichten, um so dem batterieelektrischen Antrieb in Deutschland zum Durchbruch zu verhelfen und dadurch die Luft‐ und Lebensqualität in der Bundesrepublik zu steigern. Das Projekt wird wissenschaftlich durch die RWTH Aachen und das Fraunhofer IFAM begleitet. Datei-Upload durch TIB
- ItemCities In Charge - Nutzerorientierte Ladeinfrastruktur und Ermittlung der Reduktion der NOX-Emissionen(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-03-30) Seel, ChristianAngestoßen durch das Förderprogramm Saubere Luft und auf Grundlage steigendes Handlungsbedarfs hatte das Konsortium sich zum Ziel gesetzt, durch den Aufbau von einfach zu nutzenden Ladestationen die Luftqualität in den besonders belasteten Ballungszentren zu reduzieren. Neben der Verbesserung der Luftqualität war ein zentrales Ziel, dem batterieelektrischen Antrieb in Deutschland zum Durchbruch zu verhelfen und dadurch die Luft‐ und Lebensqualität in der Bundesrepublik zu steigern. Zudem sollte herausgefunden werden, welche Standortfaktoren „gute“ von „schlechten“ Standorten unterscheiden und inwieweit es durch die Elektromobilität zu Netzeinschränkungen kommen könnte. Datei-Upload durch TIB
- ItemAEMruhr - Alkalische Membranelektrolyseure mit hydraulischer Verpressung(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-08-15) Sachweh, Sabine; Heisig, PhilippDas Projekt AEMruhr zielte auf die Entwicklung eines innovativen Elektrolyseursystems auf Basis alkalischer Membranen (AEMWE) mit hydraulischer Verpressung ab. Diese Technologie verbindet die Vorteile der Polymermembran-Elektrolyse, wie den dynamischen Betrieb, eine hohe Leistungsdichte und die Möglichkeit der Wasserstoffbereitstellung unter hohem Druck, mit den Kostenvorteilen der AEM-Technologie, die durch den Einsatz nichtedelmetallbasierter Katalysatoren erreicht werden. Ein weiterer Fokus liegt auf der Möglichkeit, mehrere Anlagen vernetzt und dezentral zu betreiben, sodass sie als „virtuelle Last“ im Energiesystem agieren können. Neben der hardwareseitigen Entwicklung ist hierfür die Konzeption und Umsetzung einer sicheren, cloudbasierten Plattform für Monitoring, Steuerung und Datenanalyse erforderlich. Die Fachhochschule Dortmund übernahm dabei die Entwicklung dieser softwaretechnischen Komponenten und brachte ihre Expertise in den Bereichen Softwarearchitekturen, IoT-Integration und Cloud-Computing ein.
- Itemtech4compKI - Personalisierte Kompetenzentwicklung und hybrides KI-Mentoring; Teilvorhaben: Datenanalyse und Implementierung(2025-08-13) Schulz, Alexander; Stölzl, Lena; Phung The, SonIm Rahmen des Verbundprojekts tech4compKI war es das zentrale Anliegen, die Automatisierung von Mentoringprozessen durch den Einsatz hybrider KI-Technologien zu explorieren und zu pilotieren. Während der zweiten Förderphase lag der Schwerpunkt auf der Weiterentwicklung bereits fundierter Gestaltungskonzepte zur Digitalisierung und pilotierten Implementierung intelligenter Lehr- und Lernprozesse durch fortschrittliche KI-Infrastrukturen. Das Teilvorhaben der FUB richtete die Aufmerksamkeit besonders auf die forschungsbasierte Konzeption und Entwicklung von KI-gestützten Diensten mit dem Ziel, innovative Lehr-, Lern- und Prüfungsszenarien durch skalierbare, barrierearme KI-Tools zu fördern. Essenziell für das Projekt war einerseits die interdisziplinäre Beforschung der didaktischen Modellierung und der technologischen Entwicklungen sowie andererseits die rechtskonforme organi-satorische Implementierung, im speziellen Hinblick auf die Nutzung und Ausweitung von (Social) Learning Analytics und die Einsatzmöglichkeiten KI-gesteuerter Lernprozesse. Der überraschende und rapide Fortschritt generativer KI-Technologien seit Ende 2022 (z. B. ChatGPT 3.5 von OpenAI) während des Projektverlaufs erforderte Anpassungen hinsichtlich der technologischen Fundierung des Projekts, um die nun weltweit vorhandenen und niedrigschwellig zugänglichen KI-Technologien auf Basis robust gesicherter Wissens- und Datenmodelle effizient und mit Skalierungsperspektiven erproben zu können.
- ItemAbschlussbericht zum BMBF-Projekt "Try-IBD" - SP1 - Untersuchung des Tryptophanmetabolismus als zentraler immunmetabolischer Knotenpunkt bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED)(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-08-15) Aden, KonradZiel des Projekts "Try-IBD" war die Untersuchung des Tryptophanmetabolismus als zentraler immunmetabolischer Knotenpunkt bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED). Das Vorhaben zielte darauf ab, die Kompartiment spezifischen Veränderungen des Tryptophan-Stoffwechsels in Patientenkohorten, in vitro-Modellen sowie Mausmodellen systematisch zu analysieren. Durch die Integration dieser Daten sollten neue diagnostische Marker und therapeutische Zielstrukturen identifiziert werden, um langfristig eine personalisierte, metabolisch gesteuerte Therapie für Patienten mit CED zu ermöglichen.
- ItemNeuere Entwicklungen bei der Bewertung der Komponentenintegrität in kerntechnischen Anlagen(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-08-14) Faust, Stephan; Fleck, Isabell; Geyer, Bert; Jendrich, Uwe; Schimpfke, Thomas; Wenke, RainerIn diesem Eigenforschungsvorhaben wurden vier für die Sicherheitsbewertung kerntechnischer Anlagen auf dem Gebiet der Komponentenintegrität wichtige Themenkomplexe untersucht (Einfluss des Warmvorbelastungseffekts auf die Integritätsbewertung (WPS); Auswirkung turbulenter Mischungsvorgänge auf die Ermüdungsbelastung; Konstruktion, Ausführung und Prüfung von Schweißnähten; Risikoinformierte Inspektionen (RI-ISI)). Der WPS-Effekt wird in verschiedenen Ländern in unterschiedlicher Art und Weise bei der Sprödbruchabsicherung des Reaktordruckbehälters berücksichtigt bzw. diskutiert. Ein quantitativer Vergleich verschiedener WPS-Modelle zeigte, dass die Verfahren ähnlich gute Prognosen für den Bruchpunkt nach einer Warmvorbeanspruchung liefern. Aus den Untersuchungen wird auch gefolgert, dass bei der Bewertung von Transienten Unsicherheitsanalysen mit verteilten thermohydraulischen Parametern bis hin zur bruchmechanischen Bewertung durchgeführt werden sollten. Die Zahl der Schäden durch thermische Ermüdung nimmt generell und global seit Ende der 1990er Jahre ab, wird aber zunehmend durch hochzyklische Ermüdung aufgrund turbulenter Vorgänge im Kühlmittel dominiert. Die grobe Struktur der Strömungen in Abhängigkeit verschiedener Einflussparameter (u. a. ΔT, T) sind qualitativ recht gut verstanden. Für quantitative Aussagen über das Verhalten in realistischen Strukturen mit Bögen und Armaturen reichen bisherige Experimente und Simulationen jedoch noch nicht aus. Trotz detaillierter Anforderungen an Schweißverbindungen und deren Fertigungsprüfung sowie an Schweißnahtreparaturen in den verschiedenen Regelwerken kam es wiederholt unter den unterschiedlichen Beanspruchungen in kerntechnischen Anlagen zu Schäden an Schweißverbindungen, die oftmals auf herstellungsbedingte Vorschäden zurückzuführen sind. In diesem Eigenforschungsvorhaben erfolgte eine Aufarbeitung des Kenntnisstandes zu zwei etablierten Schweißverfahren (Wolfram-Inertgas- (WIG) und Unterpulverschweißen (UP)). In einigen europäischen Ländern und in den USA sind risikoinformierte Vorgehensweisen (RI-ISI) bei den Wiederkehrenden Prüfungen zugelassen. Dabei gibt es unterschiedliche Ansätze zur Auswahl der zu prüfenden Stellen. Weit verbreitet sind die US-amerikanischen Methodiken der Westinghouse Owners Group (WOG) und des Electric Power Research Institute (EPRI), wobei letztere überwiegt. Die Vorteile der RI-ISI werden insbesondere in einer Optimierung des Prüfaufwandes gegenüber herkömmlichen Prüfprogrammen einschließlich einer Verringerung der damit verbundenen Strahlenbelastung des Personals gesehen.
- ItemAnTeS-PRIO - Reliability and safety assessment of the prioritization between safety and operational I&C systems in nuclear power plants(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-07) Müller , Christian; Piljugin, Ewgenij; Shvab, JaroslawThe increasing complexity of digital Instrumentation and Control (I&C) systems in nuclear power plants necessitates advanced methodologies for assessing their reliability and safety. This report presents the development, validation, and application of a comprehensive analytical framework for evaluating I&C architectures, with a particular focus on the prioritization between safety I&C (SIC) and operational I&C (OIC) systems. The study was conducted using the Analysis and Test System (AnTeS), a modular platform developed by GRS that combines real and simulated I&C systems with a comprehensive set of tools and methods for system analysis. Within the scope of this project, AnTeS was significantly extended to include additional operational I&C systems, prioritization and actuation control modules, and enhanced field system components, thereby expanding its capabilities for the detailed investigation of complex I&C architectures. The inclusion of real and simulated OIC systems as well as prioritization and actuation control (PAC) modules in AnTeS enabled detailed reliability assessments under realistic conditions, particularly for architectures where multiple I&C systems interact. These real systems supported direct fault injection and response testing, ensuring that actual hardware behavior could be observed and analyzed. The corresponding simulation models, implemented in a high-fidelity simulation environment, allowed for extensive failure mode analyses, probabilistic safety assessments, and Monte Carlo simulations. This ensured a comprehensive evaluation of both the I&C systems and the prioritization mechanisms responsible for resolving command conflicts between SIC and OIC. The integration of these new real and simulated systems into AnTeS significantly expanded its analytical capabilities, enabling a more detailed examination of complex I&C architectures. The simulation and analysis methodology used during the project was validated by comparing real-system behavior with simulation results, ensuring that the models accurately reflect real I&C system performance. The validation process demonstrated a high degree of consistency between different analytical approaches. Using the validated framework, a series of model systems with varying configurations of SIC, OIC, and PAC modules were analyzed to assess the impact of redundancy, functional diversity, and general diversity on system reliability. The results, summarized in this report, illustrate the influence of these design parameters on overall system availability and failure risk. From a regulatory perspective, the findings are highly relevant for technical support organizations such as GRS and nuclear safety authorities. The ability to model, validate, and analyze complex I&C architectures is essential for licensing new reactors, evaluating modifications to existing plants, and ensuring compliance with international safety standards. The insights gained in this study contribute to risk-informed decision-making, e.g., by identifying the predominant failure modes, in particular common cause failures, through the systematic analysis of redundant and diverse I&C architectures. The analyses also provide a robust foundation for supporting regulatory reviews and technical safety analyses, and contribute to training and knowledge transfer by enabling GRS to strengthen its expertise in the field of I&C assessment through validated methodologies. In conclusion, this study demonstrates that the applied methodology provides a systematic, reliable, and transparent approach for evaluating digital I&C architectures, particularly in the context of SIC-OIC prioritization. The successful development and testing of real and simulated SIC, OIC, and PAC systems significantly enhance the ability of GRS to perform detailed assessments of modern nuclear I&C architectures. The results establish a solid foundation for future research and regulatory developments, ensuring that nuclear power plants maintain the highest levels of safety and reliability in their I&C architectures.
- ItemMethoden und Werkzeuge für probabilistische Sicherheitsanalysen für gesamte Kernkraftwerksstandorte mit Reaktoren neuer Bauart im In- und Ausland(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-09) Röwekamp, Marina; Berchtold, Florian; Eraerds, Tanja; Obergfell, ManuelIn Deutschland werden probabilistische Sicherheitsanalysen (PSA) für Kernkraftwerke seit über 40 Jahren durchgeführt. Sie sind entsprechend dem geltenden kerntechnischen Regelwerk für deutsche Kernkraftwerke im kommerziellen Betrieb alle zehn Jahre im Rahmen der regelmäßigen Sicherheitsüberprüfungen, aber auch anlassbezogen durchzuführen. Erkenntnisse aus PSA in der Vergangenheit haben zu sicherheitstechnischen Verbesserungen geführt und damit wesentlich zum hohen Sicherheitsniveau der deutschen Kernkraftwerke beigetragen. Neben den deutschen Fachbänden zu PSA-Methoden und -Daten beschreiben die international anerkannten Safety Standards und Guides der IAEA die Methodik zur Durchführung einer PSA der Stufen 1 und 2. Die aktuell überarbeitete Version und kürzlich veröffentlichte Version des Specific Safety Guides SSG-3 zur PSA der Stufe 1 behandelt mittlerweile ebenso wie die noch in der Überarbeitung befindliche Version des SSG-4, umfassend unter anderem Einwirkungen von innen und außen einschließlich Einwirkungskombinationen, die PSA für das Brennelementlagerbecken sowie Aspekte, die in einer PSA für Mehrblockanlagen zu berücksichtigen sind. Die GRS hat dementsprechend in dem vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) geförderten Forschungs- und Entwicklungsvorhaben RS1596 "Methoden und Analysewerkzeuge für Probabilistische Risikoanalysen für gesamte Kernkraftwerksstandorte mit Reaktoren neuer Bauart im In- und Ausland" bereits grundsätzlich vorhandene Methoden und Werkzeuge in Bezug auf die nachfolgend aufgeführten fachlichen Themenbereiche erweitert, vervollständigt und verbessert, um diese für die Anwendung bei zukünftigen probabilistischen Sicherheitsbewertungen von Kernkraftwerksstandorten mit einem oder ggf. mehreren Reaktoren neuartiger Reaktorkonzepte bereitzustellen.