Beitrag zur Systemsicherheit durch kurative Maßnahmen von HGÜ-Systemen

In der heutigen Betriebsführung von elektrischen Energiesystemen stellt der Redispatch von konventionellen Kraftwerken ein wesentliches Werkzeug zur Wahrung der durch das (n-1)-Kriterium geprägten Systemsicherheit dar. Im Zuge des gegenwärtigen Zubaus erneuerbarer Energieträger gepaart mit einer Verzögerung des Netzausbaus, nehmen die Häufigkeit und das Volumen dieser kostenintensiven Eingriffe zu. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, stellt der Einsatz kurativer Maßnahmen innerhalb der Netzbetriebsführung derzeit einen relevanten Untersuchungsgegenstand dar. Zeitgleich wird der Einsatz selbstgeführter HGÜ-Systeme innerhalb Deutschlands zur Unterstützung des bestehenden Transportnetzes forciert. Diese Technologie bietet neue Freiheitsgrade im Netzbetrieb, die sich auch zur Erbringung kurativer Maßnahmen eignen. Der Autor liefert eine Einordnung möglicher kurativer Beiträge von selbstgeführten HGÜ-Systemen zu stationären und dynamischen Aspekten der Systemsicherheit. In einem nächsten Schritt wird ein Verfahren entworfen, das eine automatisierte Anpassung der Wirk- und Blindleistungsarbeitspunkte der Umrichter im Falle von Betriebsmittelausfällen ermöglicht. Verletzungen der Systemsicherheit, in diesem Fall Betriebsmittelauslastungen und Knotenspannungen, kann somit kurativ begegnet werden. Das als HGÜ-RAS bezeichnete Verfahren gliedert sich in eine lokale Identifikation von Störungen, eine systemweite Koordination der Arbeitspunktanpassungen, sowie deren netzverträgliche Aktivierung. Die Eignung der beschriebenen Module, sowie die Zulässigkeit des gesamten HGÜ-RAS Ansatzes werden mittels quasi-stationärer und dynamischer Simulationen bewiesen. Die beschriebenen Untersuchungen erfolgen mittels eines für diese Arbeit entwickelten AC-HGÜ-Benchmarknetzes, welches eine Abbildung realitätsrelevanter Phänomene sicherstellt. Das HGÜ-RAS eignet sich sowohl für den Einsatz für vermaschte HGÜ-Netzen, als auch für einzelne HGÜ-Verbindungen. Durch die Berücksichtigung von für Übertragungsnetzbetreiber relevanten Aspekten wird ein direkter Bezug zur Praxis gewährleistet.Europe's electrical energy system is currently undergoing a structural change which is triggered by the increased expansion of renewable energy sources and a decline in the use of conventional power plants close to consumers. Future grid expansion measures include the use of high-voltage direct current (HVDC) transmission based on VSC technology. Due to the slow network expansion cannot be realized in due time, some network sections achieve a high load factor. To prevent congestions, a violation of system security and threats to the security of supply, transmission system operators increasingly have to apply cost-intensive redispatch measures as part of congestion management. Coordinated use of curative measures within the network operation is currently a relevant object of investigation since curative measures promise a reducing effect on the redispatch effort. The future existence of VSC-based HVDC systems Ð initially as individual connections, in the future also as a network Ð offers new degrees of freedom that can also be used to provide curative measures. Possible contributions are assigned to the different phenomena of system security is taken up in this work. The main contribution lies in the design of a method for the execution of event-based curative operating point adjustments of a VSC-HVDC system to eliminate impermissible AC equipment loading and node voltages. The proposed HVDC-RAS method is considered a novelty in transmission system operation. The implementation requires the identification of critical events, system-wide coordination of operating point adaptation, and a suitable approach for their execution regarding system stability. The requirements are implemented by three components (identification, calculation, and execution), which can also be used outside of HVDC-RAS in similar problems. The method design is carried out under constant consideration of relevant aspects for the transmission system operators to enable a possible integration into the existing grid operation. The feasibility of the individual components, as well as the entire HVDC-RAS, is proven by stationary and dynamic considerations. For this purpose, a suitable AC HVDC benchmark network is designed. The presented method is suitable for the provision of curative measures and represents a tool for the extension of the existing system operation.Das europäische Energiesystem unterliegt derzeit einem strukturellen Wandel. Auslöser sind der verstärkte Zubau erneuerbarer Energieträger und ein sinkender Einsatz der konventionellen verbrauchernahen Kraftwerke. Um den steigenden Leistungstransiten begegnen zu können, sind Netzausbaumaßnahmen geplant, die auch den Einsatz von selbstgeführten HGÜ-Systemen umfassen. Um die Systemsicherheit trotz verzögertem Netzausbau zu gewährleisten, greifen die Übertragungsnetzbetreiber zunehmend auf kostenintensive Redispatch-Maßnahmen zurück. Ein koordinierter Einsatz kurativer Maßnahmen innerhalb des Netzbetriebs stellt derzeit einen relevanten Untersuchungsgegenstand dar, da kurative Maßnahmen eine senkende Wirkung auf den Redispatch-Aufwand versprechen. Die zukünftigen HGÜ-Systeme bieten neue Freiheitsgrade innerhalb der Netzbetriebsführung, die auch zur Erbringung kurativer Maßnahmen genutzt werden können. Wie diese den unterschiedlichen Phänomenen der Systemsicherheit zugeordnet werden können, wird in dieser Arbeit beschrieben. Der Hauptbeitrag liegt im Entwurf eines Verfahrens zur automatisierten Ausführung eventbasierter kurativer Anpassungen der Umrichter-Arbeitspunkte zur Beseitigung von Verletzungen der Systemsicherheit. Das in dieser Arbeit vorgestellte Verfahren wird als HGÜ-RAS bezeichnet. Die Umsetzung erfordert eine Identifikation kritischer Events, eine systemweite Koordination der Arbeitspunktänderungen, sowie einen geeigneten Ansatz zur netzverträglichen Ausführung dieser. Die Anforderungen werden durch drei Komponenten (Identifikation, Berechnung und Aktivierung) umgesetzt, die auch außerhalb des HGÜ-RAS in ähnlichen Problemstellungen Anwendung finden können. Der Methodenentwurf erfolgt unter stetiger Berücksichtigung von – aus Sicht der Übertragungsnetzbetreiber – interessanten Aspekten, um eine mögliche Einbindung in den bestehenden Netzbetrieb zu ermöglichen. Die Realisierbarkeit und Umsetzung der einzelnen Komponenten, sowie des gesamten HGÜ-RAS werden durch stationäre und dynamische Betrachtungen bewiesen. Dazu wird ein geeignetes AC-HGÜ-Benchmarknetz entworfen. Alle Betrachtungen erfolgen zunächst für ein vermaschtes HGÜ-Netz, können aber, wie in einem zusätzlichen Fallbeispiel gezeigt, auf einzelne HGÜ-Verbindungen übertragen werden. Die vorgestellte Methode schafft ein Werkzeug zur Erweiterung der bestehenden Netzbetriebsführung

Diversitäre Redundanz gemischter AC-HGÜ-Netze durch schnelle korrektive Maßnahmen

Vermaschte HGÜ-Netze können zum Aufbau eines dem AC-Netz überlagerten Overlay-Netzes eingesetzt werden. Der Betrieb eines solchen Netzes erfordert eine schnelle Reaktion auf Störungen im AC- und im HGÜ-Netz. Um diese seitens der HGÜ-Umrichter zu ermöglichen, ist ein schnelles Anpassen der Umrichter-Arbeitspunkte erforderlich. Um dem teilweise sehr zeit-kritischen Verlauf solcher Störszenarien zu begegnen, wird ein Verfahren vorgestellt, das eine schnelle Korrektur der Umrichter-Arbeitspunkte ermöglicht. Entsprechend einer Liste möglicher kritischer Betriebsmittelausfälle werden auf zentraler Ebene mittels einer Optimal Power Flow-Berechnung korrektive Umrichter-Arbeitspunkte erstellt und auf lokaler Ebene innerhalb der Umrichter-Steuerung abgelegt. Lokale Messungen ermöglichen die Identifikation von eintretenden kritischen Ausfallszenarien und eine Aktivierung der entsprechend vorberechneten Korrekturmaßnahmen. Auf diese Weise kann der AC-HGÜ-Netzverbund bei Ausfall eines Betriebsmittels durch korrektive Maßnahmen in den (n-1)-sicheren Zustand überführt werden. Der Begriff der Diversitären Redundanz wird an dieser Stelle eingeführt

Natural Hazards under Climate Change Conditions: A Case Study of Expectations and their Normative Significance in Protecting Alpine Communities

Climate change increases the frequency and intensity of certain kinds of natural hazard events in alpine areas. This interdisciplinary study addresses the hypothetical possibility of relocating the residents of three alpine areas in Austria: the Sölk valleys, the Johnsbach valley, and the St. Lorenzen/Schwarzenbach valleys. Our particular focus is on these residents’ expectations about such relocations. We find that (1) many residents expect that in the next decades the state will provide them with a level of natural hazards protection, aid, and relief that allows them to continue to live in these valleys; (2) this expectation receives some legal protection but only when it is associated with fundamental rights; and (3) the expectation is morally significant, i.e., it ought to be considered in assessing the moral rightness or justness of relocation policies. These results suggest legal changes and likely extend to many other (Austrian) alpine areas as well

MTOR regulates endocytosis and nutrient transport in proximal tubular cells

Renal proximal tubular cells constantly recycle nutrients to ensure minimal loss of vital substrates into the urine. Although most of the transport mechanisms have been discovered at the molecular level, little is known about the factors regulating these processes. Here, we show that mTORC1 and mTORC2 specifically and synergistically regulate PTC endocytosis and transport processes. Using a conditional mouse genetic approach to disable nonredundant subunits of mTORC1, mTORC2, or both, we showed that mice lacking mTORC1 or mTORC1/mTORC2 but not mTORC2 alone develop a Fanconi-like syndrome of glucosuria, phosphaturia, aminoaciduria, low molecular weight proteinuria, and albuminuria. Interestingly, proteomics and phosphoproteomics of freshly isolated kidney cortex identified either reduced expression or loss of phosphorylation at critical residues of different classes of specific transport proteins. Functionally, this resulted in reduced nutrient transport and a profound perturbation of the endocytic machinery, despite preserved absolute expression of the main scavenger receptors, MEGALIN and CUBILIN. Our findings highlight a novel mTOR–dependent regulatory network for nutrient transport in renal proximal tubular cells

Roadmap Tiefe Geothermie für Deutschland : Handlungsempfehlungen für Politik, Wirtschaft und Wissenschaft für eine erfolgreiche Wärmewende

Strategiepapier von sechs Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft und der Helmholtz-Gemeinschaf

The German National Pandemic Cohort Network (NAPKON): rationale, study design and baseline characteristics

Schons M, Pilgram L, Reese J-P, et al. The German National Pandemic Cohort Network (NAPKON): rationale, study design and baseline characteristics. European Journal of Epidemiology . 2022.The German government initiated the Network University Medicine (NUM) in early 2020 to improve national research activities on the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pandemic. To this end, 36 German Academic Medical Centers started to collaborate on 13 projects, with the largest being the National Pandemic Cohort Network (NAPKON). The NAPKON's goal is creating the most comprehensive Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) cohort in Germany. Within NAPKON, adult and pediatric patients are observed in three complementary cohort platforms (Cross-Sectoral, High-Resolution and Population-Based) from the initial infection until up to three years of follow-up. Study procedures comprise comprehensive clinical and imaging diagnostics, quality-of-life assessment, patient-reported outcomes and biosampling. The three cohort platforms build on four infrastructure core units (Interaction, Biosampling, Epidemiology, and Integration) and collaborations with NUM projects. Key components of the data capture, regulatory, and data privacy are based on the German Centre for Cardiovascular Research. By April 01, 2022, 34 university and 40 non-university hospitals have enrolled 5298 patients with local data quality reviews performed on 4727 (89%). 47% were female, the median age was 52 (IQR 36-62-) and 50 pediatric cases were included. 44% of patients were hospitalized, 15% admitted to an intensive care unit, and 12% of patients deceased while enrolled. 8845 visits with biosampling in 4349 patients were conducted by April 03, 2022. In this overview article, we summarize NAPKON's design, relevant milestones including first study population characteristics, and outline the potential of NAPKON for German and international research activities.Trial registration https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04768998 . https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04747366 . https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04679584. © 2022. The Author(s)

The 2018 European heatwave led to stem dehydration but not to consistent growth reductions in forests

Heatwaves exert disproportionately strong and sometimes irreversible impacts on forest ecosystems. These impacts remain poorly understood at the tree and species level and across large spatial scales. Here, we investigate the effects of the record-breaking 2018 European heatwave on tree growth and tree water status using a collection of high-temporal resolution dendrometer data from 21 species across 53 sites. Relative to the two preceding years, annual stem growth was not consistently reduced by the 2018 heatwave but stems experienced twice the temporary shrinkage due to depletion of water reserves. Conifer species were less capable of rehydrating overnight than broadleaves across gradients of soil and atmospheric drought, suggesting less resilience toward transient stress. In particular, Norway spruce and Scots pine experienced extensive stem dehydration. Our high-resolution dendrometer network was suitable to disentangle the effects of a severe heatwave on tree growth and desiccation at large-spatial scales in situ, and provided insights on which species may be more vulnerable to climate extremes

The 2018 European heatwave led to stem dehydration but not to consistent growth reductions in forests

Publisher Copyright: © 2022, The Author(s).Heatwaves exert disproportionately strong and sometimes irreversible impacts on forest ecosystems. These impacts remain poorly understood at the tree and species level and across large spatial scales. Here, we investigate the effects of the record-breaking 2018 European heatwave on tree growth and tree water status using a collection of high-temporal resolution dendrometer data from 21 species across 53 sites. Relative to the two preceding years, annual stem growth was not consistently reduced by the 2018 heatwave but stems experienced twice the temporary shrinkage due to depletion of water reserves. Conifer species were less capable of rehydrating overnight than broadleaves across gradients of soil and atmospheric drought, suggesting less resilience toward transient stress. In particular, Norway spruce and Scots pine experienced extensive stem dehydration. Our high-resolution dendrometer network was suitable to disentangle the effects of a severe heatwave on tree growth and desiccation at large-spatial scales in situ, and provided insights on which species may be more vulnerable to climate extremes.Peer reviewe