Cognitio Litterarum
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Schlussbericht - Vorhaben im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms "Innovationen für die Energiewende" des BMWE Fördermaßnahme: Anwendungs-orientierte nichtnukleare FuE im 7. Energieforschungsprogramms
No full textIm Verbundvorhaben OffWiPP („Offshore-Windparks als Kraftwerke“) wurden Betriebsführungs- und Regelungskonzepte untersucht, mit denen über HGÜ (HVDC) angebundene Offshore-Windparks zukünftig netzbildende und netzstützende Systemdienstleistungen bereitstellen können. Im Fokus standen Anforderungen aus relevanten Grid Codes und Leitlinien (u. a. VDE/FNN, EU HVDC Network Code, GC0137) für das Kurzzeitverhalten, insbesondere die inhärente Reaktion auf Phasensprünge und Spannungsamplitudensprünge, die Bereitstellung von Momentanreserve bei Frequenzgradienten sowie Robustheit in schwachen Netzen.
Auf Basis industrieller Regelungsstrukturen modularer Multilevel-Umrichter (MMC) wurden zwei stufenweise weiterentwickelte Konzepte erarbeitet und in transienten Simulationsmodellen (PSCAD sowie Matlab/Simulink) untersucht: (1) „Limited Grid Forming“, bei dem die onshoreseitige HGÜ-Station netzbildend arbeitet, während die Offshore-Station im U/f-Modus verbleibt und der Windpark grid-following betrieben wird; und (2) „Full Grid Forming“, bei dem zusätzlich die offshoreseitige HGÜ-Station und die Windenergieanlagen netzbildend betrieben werden. Die Ergebnisse zeigen, dass durch geeignete netzbildende Regelungsstrukturen eine unmittelbare Wirkleistungs- bzw. Blindleistungsreaktion auf Spannungswinkel- und Spannungsamplitudensprünge erreicht werden kann und dass Momentanreserve über die in Konverterkomponenten gespeicherte Energie bereitgestellt werden kann. Zudem wurde die Stabilität bei sprunghaften Änderungen der Netzimpedanz bis hin zu sehr schwachen Netzbedingungen demonstriert. Die Rolle des DC-Choppers wurde neben Fault-Ride-Through auch im Kontext schneller Leistungsanpassungen (z. B. bei Überfrequenzereignissen) bewertet.
Die im Projekt entwickelten Ansätze bilden eine Grundlage für die schrittweise Einführung netzbildender Funktionalitäten in zukünftigen Offshore-HGÜ-Anbindungen und unterstützen die Übertragungsnetzbetreiber bei der Definition und Validierung entsprechender Anforderungen.In the joint research project OffWiPP, operational management and control concepts were investigated that will enable offshore wind farms connected via HVDC to provide grid-forming and grid-supporting ancillary services in the future. The focus was on requirements from relevant grid codes and guidelines (including VDE/FNN, EU HVDC Network Code, GC0137) for short-term behavior—particularly the inherent response to phase jumps and voltage amplitude steps, the provision of inertia-like response during frequency gradients, and robustness in weak grids.
Based on industrial control structures of modular multilevel converters (MMC), two progressively developed concepts were designed and studied in transient simulation models (PSCAD and Matlab/Simulink):
“Limited Grid Forming”, in which the onshore HVDC station operates in grid-forming mode while the offshore station remains in U/f mode and the wind farm is operated in grid-following mode; and
“Full Grid Forming”, in which the offshore HVDC station and the wind turbines also operate in grid-forming mode.
The results show that suitable grid-forming control structures enable an immediate active and reactive power response to voltage angle and amplitude steps, and that inertia-like response can be provided using the energy stored in converter components. In addition, stability was demonstrated even under abrupt changes in grid impedance, including very weak grid conditions. The role of the DC chopper was assessed not only for fault-ride-through but also in the context of fast power adjustments (e.g., during over-frequency events).
The approaches developed in the project form a foundation for the gradual introduction of grid-forming functionalities in future offshore HVDC connections and support transmission system operators in defining and validating corresponding requirements
Abschlussbericht Projekt AnoMoB - Anonymisierte Erfassung und Nutzung von Mobilitäts- und Bewegungsdaten
No full textSachbericht
No full textIm Projekt wurde eine mehrdimensionale Strategie zur fachspezifischen und interdisziplinären, digitalisierungsbezogenen und digital unterstützten Professionalisierung von Lehrkräften für einen zukunftsorientierten MINT-Unterricht implementiert. Im Schwerpunkt 1 wurden fünf Fortbildungsmodule auf Basis zuvor entwickelter digital gestützter Unterrichtskonzepte entwickelt,
umgesetzt und forschungsbasiert evaluiert. Diese umfassen Module zur Unterrichtsplanung in Mathematik, zum Argumentieren und Kommunizieren mit digitalen Werkzeugen in der Geometrie, zum forschenden Lernen mit digitalen Medien in der Klimaphysik sowie zur Arbeit mit Animationen und zum automatisierten Experimentieren mit LEGO®-Titrationsrobotern in der Chemie. Im Schwerpunkt 2 wurde das Potenzial digitaler Innovationen für die Umsetzung von Professionalisierungsmaßnahmen genutzt. Ein zweitägiger Online-Kurs zum Einsatz künstlicher Intelligenz im Unterricht und in der Schulentwicklung wurde entwickelt und evaluiert. Darüber hinaus wurde ein modularer Fortbildungskurs zum Argumentieren in kontroversen Kontexten im Biologieunterricht unter Verwendung der SKRBio-Simulation konzipiert und pilotiert. Schließlich wurde das VR-Klassenzimmer TEACH-R für die Professionalisierung von Lehrkräften weiterentwickelt und in zwei Szenarien getestet. Im dritten Schwerpunkt wurden Maßnahmen für eine phasenübergreifende und überregionale Zusammenarbeit – vor allem mit
dem LIBRA in Brandenburg – entwickelt und umgesetzt. Darüber hinaus wurden 28 vignettenbasierte Testitems zur Erfassung digitalisierungsbezogener Kompetenzen zur Auswahl und Integration digitaler Technologien im Mathematikunterricht entwickelt. Die Items wurden unter Bezugnahme auf den DigCompEdu konzipiert. Eine Evaluation mit 491 Lehrkräften zeigte gute
psychometrische Eigenschaften
Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben Winzer - "Wärmespeicherung in Zechen des Ruhrgebiets"
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Schlussbericht zum Kurzläuferprojekt
No full textDie Herstellung von grünem Wasserstoff rein auf Basis regenerativer Energien wird im Energiesystem einen elementaren Baustein darstellen bzw. darstellen müssen um die Klimaschutzziele zu erreichen und die Versorgungssicherheit sicherstellen zu können. Der Weg über erneuerbaren Strom und die Elektrolyse von Wasser besitzt hierbei momentan den höchsten TRL-Wert. Konzeptionell ist jedoch die direkt-photokatalytische Spaltung von Wasser ein sehr vielversprechende Ergänzung, da dieses die Systemkomplexität schon alleine aufgrund des Fehlenden „Umwegs“ über die Elektrizität verringert. Inhalt und Ziel dieses Vorhabens war es ein Gesamtsystem aufzubauen, welches für die photokatalytische Wasserstoffherstellung alle Hauptkomponenten in praxisnahem Design und Fertigungsverfahren beinhaltet.
Konkret sollte ein hinsichtlich Strahlungstransport optimierter Photoreaktor in einer Modulgröße um 0,5qm über die kostengünstige Fertigung der Polymerextrusion hergestellt werden und dieser mit einer zu entwickelnden Gastrenneinheit gekoppelt werden um letztendlich solaren Wasserstoff zu erhalten
Schlussbericht
No full textNormen und Standards zur Informationssicherheit und zum Umgang mit IT-Sicherheitsvorfällen sind national und international etabliert (u.a. ISMS, Industrial-Security und Incident-Response). Sie definieren Anforderungen an Organisationen, lassen jedoch häufig offen, wie diese Anforderungen konkret umzusetzen sind. Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) stehen vor der Herausforderung, normative Vorgaben auf ihre organisatorischen und personellen Rahmenbedingungen zu übertragen, insbesondere im Kontext komplexer Lieferketten.
Vor diesem Hintergrund zielte das Teilvorhaben des VDE im Verbundprojekt CONTAIN darauf ab, bestehende Normen und Standards systematisch zu analysieren, einzuordnen und im Hinblick auf die Vorbereitung auf und die Bewältigung von IT-Sicherheitsvorfällen praxisnah aufzubereiten. Ziel war es, einen Beitrag zur Schließung der Lücke zwischen normativen Anforderungen und deren praktischer Umsetzung zu leisten und insbesondere KMU bei der Orientierung zu unterstützen.
Die Arbeiten umfassten eine strukturierte Analyse relevanter Normen und Standards, den Abgleich mit praktischen Erfahrungen aus dem CERT@VDE-Netzwerk sowie Interviews mit Praxispartnern. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden konsolidiert, fachlich eingeordnet und in enger Abstimmung mit dem Projektkonsortium in ein webbasiertes Rahmenwerk integriert. Ergänzend wurden Anforderungen an die Informationssicherheit abgeleitet und in Form eines strukturierten Fragenkatalogs aufbereitet.
Als zentrales Ergebnis entstand das CONTAIN-Rahmenwerk als strukturierte Wissensbasis. Darauf aufbauend wurde mit CONTAINplus ein Fragenkatalog entwickelt, der Anforderungen an die Informationssicherheit im Kontext der Vorbereitung und Bewältigung von IT-Sicherheitsvorfällen systematisch abbildet. Die Ergebnisse sind technologie- und herstellerneutral gestaltet und unterstützen insbesondere KMU bei der Selbsteinschätzung ihres Umsetzungsstands.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine strukturierte, normennahe Aufbereitung einen Beitrag zur besseren Verständlichkeit und Anwendbarkeit bestehender Anforderungen leisten kann. Das CONTAIN-Rahmenwerk und CONTAINplus können als Orientierungs- und Unterstützungsinstrument in Unternehmen, Netzwerken sowie in Normungs- und Standardisierungsaktivitäten genutzt und bei Bedarf an zukünftige regulatorische oder normative Entwicklungen angepasst werden
Erforschung von Radarsensoren zum Zwecke der Windfeldmessung - URBANSens
No full textIm Rahmen des Projektes URBANSens soll eine optimierte Flugroutenplanung für Flugdrohnen durchgeführt werden. Dabei sollen sowohl Radarsensoren als auch akustische Sensoren verwendet werden, um Windfelder im Umfeld der Drohne zu vermessen und daraus eine Flugroute abzuleiten. Die Sensoren sollen dabei direkt auf der Drohne montiert werden. Der Sensor besteht aus einem speziell entwickelten und gefertigtem SiGe-MMIC, einem Frontend sowie Backend zur Ansteuerung und Auswertung.
Die Aufgabe der RUB ist es, einen hochintegrierten FMCW-Radarsensor zu entwickeln und dessen Funktion experimentell zu verifizieren. Die Anforderungen an diesen Sensor sollen in Voruntersuchungen der RUB in Zusammenarbeit mit der TU Dresden definiert werden. Zusätzlich hat die RUB die TUD bei den theoretischen sowie experimentellen Voruntersuchungen unterstützt, um eine rechtzeitige Ableitung von Anforderungen für die Fertigung eines MMICs zu ermöglichen
Schlussbericht
No full textDas Teilprojekt 14 "Qmic-lightengine" im Verbundprojekt RUBIN QUANTIfiSENS hatte zum Ziel, eine miniaturisierte Quantenlichtquelle für die mittelinfrarote (MID-IR) Mikroskopie zu entwickeln. Die zentrale Aufgabenstellung umfasste die Realisierung einer kompakten, transportablen Quelle mit drei Hauptanforderungen: (1) Langzeitstabilität über mindestens 24 Stunden im kontinuierlichen Betrieb, (2) eine Photonenpaarrate von mehr als 10⁹ pro Sekunde und (3) eine breitbandige spektrale Abdeckung im Bereich von ~3.3 - 3.4 μm im mittleren Infrarotbereich. Die Entwicklung sollte zudem Schnittstellen zu den Projektpartnern LASOS GmbH, Precipoint GmbH und dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) beinhalten