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Im Rahmen dieser Dissertation wurden nachhaltige Konzepte zur selektiven C-C, C-N, und C-S Bindungsknüpfung erarbeitet. Der Fokus lag dabei auf der Entwicklung katalytischer und ressourcenschonender Prozesse, die auf leicht zugänglichen und kostengünstigen Startmaterialien beruhen. Im ersten Teilprojekt gelang es, eine abfallminimierte Eintopfsynthese von Amiden ausgehend von den entsprechenden Ammoniumcarboxylaten und einem niedermolekularen Alkin als Aktivator zu entwickeln. Entscheidend hierbei war die Identifikation eines hochaktiven und stabilen Rutheniumkatalysators, mit dem die Addition des Carboxylates an das Alkin selbst in Gegenwart von Aminen möglich ist. Eine Aminolyse der intermediär gebildeten Enolester liefert im Anschluss die gewünschten Amide zusammen mit einer niedermolekularen und leicht abtrennbaren Carbonylverbindung als einzigem Nebenprodukt. In einem weiteren Projekt gelang es eine carboxylatdirigierte ortho-Arylierung von Benzoesäuren mit kostengünstigen und breit verfügbaren Arylhalogeniden zu entwickeln. Der bei diesem Verfahren eingesetzte Rutheniumkatalysator besticht dabei nicht nur durch seine hohe Aktivität, sondern ist im Vergleich zu bisher genutzten Katalysatoren um ein vielfaches günstiger und erlaubt selbst die Umsetzung von unreaktiveren Arylchloriden. Durch Kombination dieser neu entwickelten Methode mit einer Protodecarboxylierung bzw. einer decarboxylierenden Kreuzkupplung konnte weiterhin die Carboxygruppe als Ankerpunkt für weitere Funktionalisierungsschritte genutzt und so deren Überlegenheit im Vergleich zu anderen dirigierenden Gruppen demonstriert werden. Daneben gelang in einem dritten Teilprojekt, welches zwei thematisch sehr verwandte Unterprojekte umfasst, die Einführung der pharmakologisch bedeutsamen Trifluormethylthiolgruppe in aliphatische Substrate unter Verzicht auf stöchiometrische Mengen an präformierten Metallspezies. Unter Verwendung der lagerstabilen Me4NSCF3 Vorstufe, welche aus den kommerziell erhältlichen Reagenzien Me4NF, elementarem Schwefel und TMS-CF3 zugänglich ist, konnten -Diazoester erstmals mit katalytischen Mengen eines Kupfersalzes zu den entsprechenden trifluormethylthiolierten Produkten umgesetzt werden. Zusätzlich hierzu gelang es, über eine indirekte Reaktionsführung aliphatische Kohlenstoffelektrophile, wie Halogenide oder Mesylate, in einer Eintopfreaktion zunächst zu thiocyanieren und anschließend über einen Langlois-Austausch mit kostengünstigem TMS-CF3 in die entsprechenden trifluormethylthiolierten Spezies umzuwandeln. Beide Verfahren bestechen mit einer hohen Toleranz gegenüber funktionellen Gruppen und einer deutlichen Reduktion der gebildeten Abfallmengen im Vergleich zu etablierten Verfahren. Im letzten Teilprojekt dieser Arbeit konnte eine abfallfreie Hydroxymethylierung terminaler Alkine unter Nutzung von CO2 als nachhaltigem C1-Baustein realisiert werden. Durch den Einsatz der organischen Base 2,2,6-6-Tetramethylpiperidin werden Phenylacetylenderivate in einem sequentiellen Eintopfverfahren zunächst carboxyliert und im Anschluss daran zu den entsprechenden Alkoholen hydriert, wobei die Base nach der Sequenz wieder freigesetzt und als einziges Nebenprodukt Wasser gebildet wird. Analog dazu gelang es durch die Nutzung von Kaliumphosphat als Base dieses Konzept auch auf die anspruchsvolleren aliphatisch substituierten Alkine zu übertragen. Als Schlüsselschritt dieser Reaktionssequenz gilt eine Veresterung der intermediär gebildeten Kaliumcarboxylate in Methanol unter CO2 Druck. Das zusammen mit dem Produkt gebildete Basengemisch aus Kaliumhydrogencarbonat und Dikaliumhydrogenphosphat kann anschließend durch thermische Behandlung wieder in Wasser, Kohlendioxid und die eingesetzte Base Kaliumphosphat umgewandelt werden, sodass in der Gesamtsequenz lediglich Wasser als Nebenprodukt anfällt.

Physical review applied 7(2), 024033(2017). doi:10.1103/PhysRevApplied.7.024033, Nanofocus x-ray diffraction is used to investigate the structure and local strain field of an isolated (In,Ga)N/GaN core-shell microrod. Because the high spatial resolution of the x-ray beam is only 80×90 nm$^2$, we are able to investigate several distinct volumes on one individual side facet. Here, we find a drastic increase in thickness of the outer GaN shell along the rod height. Additionally, we performed high-angle annular dark-field scanning-transmission-electron-microscopy measurements on several rods from the same sample showing that (In,Ga)N double-quantum-well and GaN barrier thicknesses also increase strongly along the height. Moreover, plastic relaxation is observed in the top part of the rod. Based on the experimentally obtained structural parameters, we simulate the strain-induced deformation using the finite-element method, which serves as the input for subsequent kinematic scattering simulations. The simulations reveal a significant increase of elastic in-plane relaxation along the rod height. However, at a certain height, the occurrence of plastic relaxation yields a decrease of the elastic strain. Because of the experimentally obtained structural input for the finite-element simulations, we can exclude unknown structural influences on the strain distribution, and we are able to translate the elastic relaxation into an indium concentration which increases by a factor of 4 from the bottom to the height where plastic relaxation occurs., Published by American Physical Society, College Park, Md. [u.a.]

Netznutzungsgebühren dienen der Deckung der Kosten für Aufbau und Erhalt des Stromnetzes. Mit zunehmender Zahl privater PV-Anlagen und Eigenverbrauchslösungen ist die Verteilung dieser Kosten auf die Endkunden nach dem heutigen Tarifmodell aber nicht mehr verursachergerecht. Dementsprechend wird in der Schweiz, wie auch in anderen Ländern, eine Änderung des Tarifmodells erwogen. Hierbei entsteht ein Zielkonflikt: Einerseits leistet das heutige Tarifmodell einen wesentlichen Beitrag zur Wirtschaftlichkeit privater PV-Anlagen mit Eigenverbrauch und damit zur Erreichung der Ausbauziele der Energiestrategie 2050. Andererseits ist eine solche Abweichung von verursachergerechten Netznutzungsgebühren problematisch, weil sie eine Quersubventionierung von privaten PV-Nutzern durch die anderen Stromkunden verursacht und Fehlanreize für Investitionen in Netzinfrastruktur und Speicher setzt. Die diesem White Paper zugrunde liegenden Studien und Daten zeigen, dass mit dem derzeitigen Tarifmodell zwar eine Quersubventionierung vorliegt, deren Umfang in den kommenden Jahren aber überschaubar bleiben dürfte. Dementsprechend liegt mittelfristig vor allem ein Konflikt zwischen dem Ziel des Ausbaus privater PV-Anlagen und dem Ziel des Aufbaus einer effizienten dezentralen Netz- und Speicher-Infrastruktur vor. Beide Aspekte sind wesentlich. Denn die Ausbauziele der Schweiz für erneuerbare Energien sind ambitioniert und nur mit privaten PV-Anlagen realisierbar. Und die Entwicklung der nächsten Jahre in den Bereichen Netze und Speicher kann zu einem mehr oder weniger dezentralen Energiesystem führen. Deshalb können Fehlanreize in diesem Zeitraum leicht zum Aufbau einer ineffizienten Infrastruktur führen. Für beide Aspekte liegt aber noch zu wenig belastbare Evidenz vor, um die Auswirkungen verschiedener Tarifmodelle sicher abschätzen zu können. Daher scheinen folgende Aspekte für die kommenden Jahre zentral: a) Die heutige Diskussion um die Quersubventionierung sollte vermehrt auf den Zielkonflikt zwischen Anreizen für den Ausbau erneuerbarer Energien und Anreizen für effiziente Infrastruktur fokussieren. b) Es sollten Handlungsspielräume für Alternativen zu den heutigen ausschliesslich am Strombezug orientierten Tarifen geschaffen werden, damit neue Ansätze für die Lösung des Zielkonflikts entstehen können. c) Auf regionaler oder kantonaler Ebene könnten neue Ansätze erarbeitet und erprobt werden, die für die Gesetz gebung die notwendige Evidenz zu Auswirkungen alternativer Tarifmodelle liefern.

Energy scenarios link long-term policy goals to near-term decisions and may thus guide the transition to more sustainable energy systems. Yet, systematic empirical analyses of how energy scenarios are understood and used by relevant actors are rare. This working paper addresses the situation in Switzerland, where several competing public energy scenarios have been developed by different organisations in reaction to the government’s decision to phase out nuclear power. The analysis focuses on the energy research community, which has a double role in the dissemination of scenario-based insights: On the one hand, researchers develop energy scenarios which may in turn be used by decision-makers in policy and industry to create or assess action alternatives. On the other hand, many researchers are scenario users themselves. We conducted 13 structured in-depth interviews with energy researchers. The sample covers a wide scope of institutions and disciplinary backgrounds, including economics, engineering, geography, sociology, and law. We find that while most researchers do use energy scenarios, there are, essentially, two contrasting types of scenario use among them: One group of researchers, which we labelled divers, is interested in very specific data and assumptions that it wants to fully understand. A second group, which we labelled sailors, refers to the results of a scenario analysis in a more general manner. We identified different interpretations of scenario content between sailors and divers. These discrepancies are a result of the highly specialised modelling activities on which energy scenarios are based. Implicit knowledge that is generated during the process of developing energy sce-narios is inaccessible to most scenarios users. We therefore conclude the study with a discussion about the usefulness of participative stakeholder involvement and scenario documentation that is adjusted to the interests and competencies of its users. Because energy scenarios increasingly serve as a scientifically derived information basis for societal debates about energy transitions, their use needs to be studied more extensively.

This deliverable summarizes the content of the FP7 project UMBRELLA. It describes the objectives and the results achieved by the end of the four project years. UMBRELLA is also cooperating with the related FP7 project iTesla, i.e. some public workshops are performed commonly, test environments are harmonized and a common proposal on potential development of future TSO rules is proposed.

This deliverable is a halfway summary of the FP7 project UMBRELLA. It describes the objectives and the results achieved by the end of the second of four project years. UMBRELLA is also cooperating with the related FP7 project iTesla, i.e. some public workshops are performed commonly, test environments are harmonized and a common proposal on potential development of future TSO rules will be proposed at the end of both projects in 2015.

2013 IEEE Grenoble PowerTech (POWERTECH), ISBN:978-1-4673-5669-5

This deliverable contains a questionnaire for TSOs in order to determine thedetails for information exchange required for both projects.