Fachhochschule Frankfurt am Main - TTN-Hessen

Forschungsschwerpunkt
Erneuerbare Energien im Landmanagement
FFin – Frankfurter Forschungs-institut für Architektur,
Bauingenieurwesen und Geomatik
Der Forschungsschwerpunkt „Erneuerbare
Energien im Landmanagement“ ist
einer der Forschungsschwerpunkte des
Frankfurter Forschungsinstituts für Architektur,
Bauingenieurwesen und Geomatik
(FFin). Das FFin steht für angewandte Forschung
im Kontext Planen und Bauen in
der Region Frankfurt Rhein-Main.
www.ttn-hessen.de | Hannover Messe 2013 | Halle 2, Stand C45
p Anpassungsstrategien an den
demographischen Wandel im
Planen und Bauen
p Nachhaltige (Elektro-) Mobilität in
der Stadt und auf dem Land
p Energieeffizienz bei Material, Bau
und Nutzung
p Erneuerbare Energien bei der
Gebäudeplanung und im Land -
management
p Geoinformation als Basis für
Planung und Bau
% www.ffin.eu
Der aus dem Studiengang
Geoinformation und Kommunaltechnik
hervorgegangene
Forschungsschwerpunkt unter
der Leitung von Prof. Dr.
Martina Klärle bietet eine
Plattform für innovative
Projekte an der Schnittstelle
zwischen Geoinformatik und
Erneuerbaren Energien. Dabei
geht es vor allem um die Entwicklung
von automatisierten
Potenzial- und Standortanalysen
für Erneuerbare Energien auf
der Basis von flächendeckend
vorliegenden Geodaten.
Prof. Dr. Martina Klärle
T 069 1533-2778
martina.klaerle@fb1.fh-frankfurt.de
Ute Langendörfer, Dipl.-Ing. Stadtplanerin
T 069 1533-2395
ute.langendoerfer@fb1.fh-frankfurt.de
Fachhochschule Frankfurt am Main
University of Applied Sciences
Fb 1: Architektur Bauingenieurwesen Geomatik
Nibelungenplatz 1
60318 Frankfurt am Main
www.fh-frankfurt.de
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Online-Rechner ERNEUERBAR KOMM!
WIND-AREA
Auch das aktuelle Forschungsprojekt von
Frau Prof. Klärle setzt auf den Einsatz von
GIS-Technik, um die Erneuerbaren Energien
voranzubringen: Bei WIND-AREA
geht es um die Potenzialanalyse für Kleinwindanlagen.
Durch Simulationen der
Windströmungen auf der Basis von hoch-
Simulation der Windströmungen
im Frankfurter Stadtteil Höchst
ERNEUERBAR KOMM!
auflösenden 3D-Geodaten werden Standorte
für Kleinwindanlagen extrahiert. Mit
den Ergebniskarten von WIND-AREA soll
die Standortsuche für Kleinwindanlagen
erleichtert und deren Wirtschaftlichkeit
sichergestellt werden.
% www.wind-area.de
MAIN RESEARCH ON RENEWABLE ENERGIES AND LAND MANAGEMENT
The focus of the main research was developed
under direction of Prof. Dr. Martina
Klärle out of to the Study Programme
“Geoinformatics and Land Management”.
It offers a platform for innovative projects,
combining the areas of shared interests
between geoinformatics and renewable
energies.
First of all, it focuses on the development of
automated potential and site analyses for
renewable energies based on existing geodata.
The application of modern Geographic
Information Systems (GIS) is used
in order to support the local authorities on
their way to the age of renewable energies.
ERNEUERBAR KOMM!
SUN-AREA: As a result of the research
project SUN-AREA, which received the
German Solar Award in 2009, it is possible
to evaluate every single roof of a building
in terms of its capability to produce solar
energy.
% www.sun-area.net
ERNEUERBAR KOMM! This research
project finished in 2011 and enables a
potential analyses for all kinds of renewable
energies.
% www.erneuerbarkomm.de
Das 2011 abgeschlossene Forschungsprojekt ERNEUERBAR
KOMM! ermöglicht erstmals eine ganzheitliche Flächenpotenzialanalyse
für alle Formen der Erneuerbaren Energien. Mit Hilfe von
Geobasisdaten und Geofachdaten wird ermittelt, wie viel Strom aus
Solar-, Windenergie, Biomasse und Wasserkraft auf der Fläche
einer Gemeinde erzeugt und welcher Teil des kommunalen Strombedarfs
dadurch gedeckt werden kann. Die Ergebnisse können mittels
eines Online-Rechners von Bürgern und Kommen abgerufen
werden. Die Methode ERNEUERBAR KOMM! stößt auf große Resonanz
bei Kommunen, Landkreisen und Regionen und konnte
bereits für über 600 Gemeinden in die Praxis umgesetzt werden.
% www.ErneuerbarKomm.de
SUN-AREA – Solardachkataster
Als Ergebnis des Forschungsprojektes
SUN-AREA, welches 2009 den Deutschen
Solarpreis erhielt, können vollautomatisch
alle Dachflächen ermittelt werden, die für
die Gewinnung von Solarenergie optimal
geeignet sind.
Mittlerweile gibt es bundesweit für über
200 Städte und Gemeinden ein SUN-
AREA-Solardachkataster, welches den
Bürgern verlässliche Informationen über
die Eignung ihres Daches und die Wirtschaftlichkeit
einer solaren Nutzung bietet.
% www.sun-area.net
WIND-AREA: The current research project
of Prof. Dr. Klärle also includes GIS
technology within the field of renewable
energies: Wind speeds are modeled
exactly on the basis of geodata.
% www.wind-area.de
FFin: The main research on renewable
energies and land management is one of
the main research focuses of the Frankfurt
research institute for architecture, civil
engineering and geomatics (FFin). The
FFin stands for applied research within the
context of planning and building in the
metropolitan region Frankfurt Rhein-Main.
% www.ffin.eu

WIND-AREA – automatisierte Standortanalyse
für Kleinwindanlagen
Erneuerbare Energien bestimmen den Energiemarkt der Zukunft.
Ein großes Potenzial für den weiteren Ausbau der Erneuerbaren
bietet die Windenergie. Aufgrund ihrer hohen Rentabilität werden
immer mehr große Windenergieanlagen gebaut. Dem Potenzial
von Kleinwindanlagen wird bisher zu wenig Beachtung geschenkt.
Diese Anlagentypen können an sehr vielen Standorten, vor allem
auch im urbanen Gebieten eingesetzt werden.
Horizontale Kleinwindanlage
Wichtig bei der Standortwahl ist die
Kenntnis über die Windverhältnisse vor
Ort, da sich die potenzielle Energiemenge
in der 3. Potenz zur Windgeschwindigkeit
verhält. Exakte Informationen zu den Windgeschwindigkeiten
liegen nicht flächen -
deckend vor. Aber gerade in geringen
Höhen herrschen unterschiedliche Windgeschwindigkeiten.
Grund dafür sind das
unterschiedlich starke Abbremsen des
Windes durch die Oberflächenbeschaffenheit
und die Verwirbelungen durch Hindernisse
(z.B. Häuser).
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Da Kleinwindanlagen im Gegensatz zu
großen Windenergieanalgen verhältnismäßig
wenig Strom produzieren, ist eine
Messung der Windverhältnisse vor Ort
unverhältnismäßig teuer und verringert
die Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindanlage
enorm. Eine automatisierte Potenzialanalyse
für Kleinwindanlagen könnte die
aufwendigen Windmessungen ersetzen
und die Wirtschaftlichkeit von Kleinwindanlagen
deutlich erhöhen. WIND-AREA
errechnet die wirtschaftlichsten Standorte
für Kleinwindanlagen.
% www.wind-area.de
© erikdegraaf – Fotolia.com
Vertikale Kleinwindanlage
Prof. Dr. Martina Klärle
T 069 1533-2778
martina.klaerle@fb1.fh-frankfurt.de
Anne Behl M.eng.
T 069 1533-3696
anne.behl@fb1.fh-frankfurt.de
Fachhochschule Frankfurt am Main
University of Applied Sciences
Fb 1: Architektur Bauingenieurwesen Geomatik
Nibelungenplatz 1
60318 Frankfurt am Main
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Simulation der Windströmung in Bereich eines Hochhauses
Im Forschungsprojekt WIND-AREA wurde eine Methodik für eine
automatisierte Potenzialanalyse speziell für Kleinwindanlagen entwickelt.
Durch die Simulation von Windströmungen auf Basis
hochauflösender 3D-Geodaten werden gut bis sehr gut geeignete
Standorte für Kleinwindanlagen selektiert und in einer Karte
dargestellt. Bisherige Methoden zur Erstellung von Windpotenzialkarten
für große Windenergieanlagen berücksichtigen die
Beeinflussung der Windströmung durch Hindernisse und Landnutzungen
nur durch Rauhigkeitswerte und können z.B. Gebäude
und Vegetation nicht genau abbilden.
WIND-AREA – SITE ANALYSIS FOR SMALL WIND TURBINES
The research project WIND-AREA focuses
on small wind turbines and the methodology
for a automated potential analysis for
them. By simulating the wind currents
based on high-resolution 3D-geodata
costly wind speed measurements shall be
replaced and good to very good sites for
small wind turbines shall be highlighted.
The knowledge of the exact wind speed
at a site is especially for small wind turbines
very important, because the speeds
can vary widely at low heights. The causes
are the turbulences by obstacles (e.g.
buildings) or the type of land cover.
Preliminary methodologies for the creation
of potential maps for large wind
turbines consider the interferences on
wind currents by obstacles and land
cover by a roughness value which is
experimentally determined. Those values
cannot describe the actual situation and
are therefore insufficient for a potential
analysis for small wind turbines.
That is why a new methodology was
developed during the research project
WIND-AREA. In WIND-AREA high-resolution
geodata are intersected with wind
data under the use of tools of fluid
Rauhigkeitswerte reichen somit für eine Potenzialanalyse für
Kleinwindanlagen nicht aus. Deshalb wurde in dem Forschungsprojekt
WIND-AREA eine neue Methodik zur Ermittlung von
potenziellen Standorten für Kleinwindanlagen entwickelt. Hochauflösende
3D-Geodaten werden durch Werkzeuge aus der Strömungslehre
mit Winddaten verschnitten. So können Windströmungen
und ihr Verhalten im Bereich von Hindernissen genau
modelliert werden.
Das Ergebnis von WIND-AREA ist eine voll automatisiert erzeugte
Potentialkarte für größere Untersuchungsgebiete auf der Basis
bereits vorhandener Geodaten. Diese Karten zeigen mittlere Jahreswindgeschwindigkeiten
in verschiedenen Höhen auf.
Auf dieser Grundlage werden gut bis sehr gut geeignete Standorte
für Kleinwindanlagen in urbanen und ländlichen Gebieten
ermittelt. Für diese Standorte ist eine verlässliche Prognose der
Wirtschaftlichkeit von Kleinwindanlagen möglich.
Die ersten Berechnungen liegen für drei Testgebiete in Frankfurt
und im Landkreis Gießen vor. Die Methodik zur Potenzialberechnung
für Kleinwindanlagen ist in Deutschland aufgrund der
durchgängig vorhandenen Geodaten auf alle Gebiete übertragbar.
Mittlere Windgeschwindigkeit in m/s in 1 m über dem digitalen Oberflächemodell Mittlere Windgeschwindigkeit in m/s in 5 m über dem digitalen Oberflächemodell
mechanics. Therefore wind currents and
their behavior at obstacles can be modeled
exactly. The result of WIND-AREA
are fully automated created potential
maps for larger study areas which show
the average annual wind speed in different
heights. Based on that good to very
good sites for small wind turbines in
urban and rural areas are determined.
A reliable prognosis of profitability is possible
for those sites.
% www.wind-area.de

Split.It
Automatisiertes System zur Zellpassage
Ziel innerhalb des vom Bundesministerium
für Wirtschaft und Technologie geförderten
ZIM-Projekts Split.It ist die Entwicklung
eines automatisierten Systems zur
Passage von gängigen adhärenten Zelllinien.
Die Firma InnoCyte kooperiert dabei
mit dem biologischen Labor des Fachbereichs
2, Bioverfahrenstechnik der Fachhochschule
Frankfurt am Main, der Hochschule
Esslingen (Institut für angewandte
Forschung, IAF) sowie Geräteherstellern
und Produktdesignern. Split.It stellt ein
erschwingliches stand-alone Benchtop-
Gerät dar, mit einfacher und flexibler
Handhabung, welches durch in-situ Reinigung
sicheres und kontaminationsfreies
Arbeiten, mit dem Verzicht auf teure Verschleißteile
garantiert.
Für den zunehmenden Zellkulturbedarf an
tierischen und humanen Zellen in der
industriellen, biologischen und medizinischen
Forschung, sowie bei der Produktion
von Biopharmaceuticals, ist eine
zukünftige automatisierte Herstellung großer
Mengen an Zellmaterial unerlässlich.
Auch im Hinblick auf Standardisierung
und Qualitätssicherung der Produkte ähnlich
GMP (Good Manufacturing Practise)
und GLP (Good Laboratory Practise) bzw.
GCCP (Good Cell Culture Practise) wird
künftig eine Automatisierung der kritischen
Routineprozesse erforderlich sein.
Aus diesem Grund bestehen zahlreiche
Bestrebungen, den Prozess der Zellkultur
durch eine geeignete Automatisierung
effizienter, standardisierter und kostengünstiger
zu realisieren.
Erste Systeme für die automatisierte Zellkultur
umfassen vollautomatisierte industrielle
Geräte für mittleren bis hohen
Durchsatz (HTS = Hochdurchsatz-Screening),
wohingegen teilautomatisierte
Lösungen für die kritischen manuellen Prozessschritte
zwar vom Markt gewünscht,
aber noch nicht verfügbar sind. So stellt
auch die routinemäßige Passage von Zellen
einen nach wie vor langwierigen, arbeitsintensiven
und manuellen Prozess dar, der
unter strengen aseptischen Bedingungen
durchgeführt werden muss. Hier setzt das
Produkt Split.It – automatisierte Passage
von Zellkulturen an, um in einer kleinen,
flexiblen und kostengünstigen Lösung die
Qualität und Produktivität von Zellkultur -
laboren zu fördern und Forschung und
Entwicklung nachhaltig zu verbessern.
Zelllinie HeLa: negativer Mycoplasmennachweis
mittels DAPI-Färbung
Zelllinie CHO: negativer Mycoplasmennachweis
mittels DAPI-Färbung
Prof. Dr. Ilona Brändlin
ilona.braendlin@fb2.fh-frankfurt.de
Fachhochschule Frankfurt am Main
University of Applied Sciences
Fachbereich 2: Informatik und
Ingenieurwissenschaften
Studiengang Bioverfahrenstechnik
Nibelungenplatz 1
60318 Frankfurt am Main
T 069 1533-2203 (Labor)
T 0160 97030180
www.fh-frankfurt.de
InnoCyte GmbH
Dr. Michael Fritsche, Dipl.-Ing. Roland Huchler
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
T +49 711 970-1129
info@innocyte.com
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Grundlage für dieses Forschungsprojekt war eine von der Firma
InnoCyte entwickelte Basistechnologie, welche den zentralen Prozess
der „Passage“ der automatisierten Zellkultur mit einem
Bruchteil des bisher dafür notwendigen Aufwands realisiert. Der
Ansatz basiert auf dem konsequenten Einsatz von fluidischen und
pneumatischen Komponenten für alle Teilschritte der notwen -
digen Umfüllprozesse.
Das Funktionsmuster erlaubte eine prinzipielle Überprüfung der
Arbeitsweise der Technologie in dem Sinne, dass die zentralen
Schritte der Zellkulturpassage, wie
p Entnahme des Kulturmediums und Spülung des Zellrasens,
p Ablösen der Zellkultur durch Trypsin,
p Abklopfen der Zellen durch mechanisch-pneumatische
Aktoren,
p Inhibierung des Trypsins durch Zugabe von serumhaltigem
Kulturmedium,
p Vereinzeln der Zellen durch Resuspension, und
p Verteilen der Suspension auf neue Zellkulturflaschen
abgebildet werden konnten.
AUTOMATED CELL CULTURE TECHNIQUE
The automated expansion of adherent
cell lines in a simple, safe and time-saving
manner was developed in cooperation
with the University of Applied Sciences
Frankfurt am Main, the Institute of Applied
In Zukunft soll das System über seine Funktion hinaus auch durch
die einfache Funktionsweise für den Anwender bestechen:
p Einlegen der zu passagierenden, konfluenten Zellkultur -
flasche („Mutterflasche“), eine Corning RoboFlask (100 cm 2 ),
p Auswahl der gewünschten Anzahl „Tochterflaschen“,
p Eingabe oder Auswahl des Protokolls,
p STARTEN,
p Entnahme der Tochterflaschen,
p Automatischer Ablauf des Desinfektions- und Reinigungsprogramms.
Die notwendigen Parameter werden dabei flexibel, das heißt
zellspezifisch eingestellt, zum Beispiel:
p Anzahl und Volumina der gewünschten Waschschritte,
vor dem Passagieren,
p Medienvolumina,
p Reagenzienvolumina und dessen Inkubationszeit
(z.B. Trypsin etc.),
p Anzahl der Abklopfschritte („shake-off“),
p Anzahl der Resuspensionsschritte,
p Split-Verhältnis (von 1:1 bis 1:12).
Das Forschungsprojekt hat nun zum Ziel, dieses Funktionsmuster
in einen funktionstüchtigen Demonstrator zu überführen, der es
der Firma InnoCyte ermöglicht ein Serienprodukt auf den Markt
zu bringen und einen breiten Anwenderkreis zu erschließen!
HeLa automatisiert
gesplittet mit „Split.it“
Sciences (AIF) Esslingen, InnoCyte GmbH
and 2 renowned companies founded by
BMWi. This brand-new innovative device
Split.It automatically performs the central
steps in the production of cell cultures,
30 min.
4h
48 h
HeLa manuell
gesplittet
provided in an affordable stand-alone
benchtop system. This reduces the risk of
contamination and errors involved with
manual processing, achieving improved
productivity and quality of cell lines.