Zuverlässigkeitsberechnung von Offshore-Windparks

Im Zuge der Energiewende werden zahlreiche Offshore-Windparks vor den Küsten Deutschlands errichtet. Gemäß den Zielen der Bundesregierung soll bis zum Jahr 2030 eine installierte Leistung von 15 GW erreicht werden, so dass diese Anlagen zukünftig ein zentrales Element der Energieversorgung in Deutschland darstellen. Für die Betreiber der Offshore-Windparks ist die Dimensionierung der Netzinfrastruktur von großer Bedeutung. Hier gilt es, ein Optimum zu finden aus den Errichtungs- und Betriebskosten einerseits und der erzielbaren Einspeisevergütung andererseits. Denn eine zuverlässige und redundante Netzinfrastruktur kann zwar zu höheren Errichtungs- und Betriebskosten führen, aber damit auch zu geringeren monetären Einbußen durch die entgangene Einspeisevergütung im Störungsfall. Demgegenüber hat eine ausschließlich auf Errichtungs- und Betriebskosten hin optimierte Netzinfrastruktur (ohne Redundanzen) die höchsten Einbußen bzgl. entgangener Einspeisevergütung zur Folge. Zwischen beiden Extremfällen liegt die optimale Auslegung der Netzinfrastruktur. Der realitätsgerechten Zuverlässigkeitsberechnung kommt bei der optimalen Dimensionierung der Netzinfrastruktur von Offshore-Windparks eine Schlüsselrolle zu. Allerdings bilden bestehende Zuverlässigkeitsmodelle nur klassische elektrische Versorgungsnetze hinreichend genau ab. Für die Berechnung von Offshore-Windparks wichtige Spezifika wie die Ermittlung von Zuverlässigkeitskenngrößen für Einspeisungen, die Berücksichtigung des Ausfallverhaltens der Windenergieanlagen und ihrer Einzelkomponenten, die Leistungsregelung im Störungsfall oder geeignete Wettermodelle finden dagegen keinerlei Berücksichtigung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Zuverlässigkeitsberechnung um wesentliche Modelle erweitert, um die Spezifika von Offshore-Windparks zu berücksichtigen und damit eine realitätsgerechte Zuverlässigkeitsberechnung für den Offshore-Bereich zu erzielen. Dazu wurden zunächst der Aufbau und die Betriebsweise von Offshore-Windparks detailliert analysiert und so der Anpassungsbedarf der konventionellen Zuverlässigkeitsmodelle an die Spezifika von Offshore-Windparks ermittelt. Dabei hat sich gezeigt, dass die verfügbaren Modelle den Anforderungen an die Berechnung derartiger Windparks nur bedingt genügen. So haben sich große Unterschiede zur Berechnung „normaler“ Netze offenbart. Aufgrund dieser Unterschiede war eine Zuverlässigkeitsberechnung von Offshore-Windparks mit den klassischen Programmen nicht möglich. Die wesentlichen Defizite liegen hauptsächlich darin, dass die bisherigen klassischen Zuverlässigkeitsprogramme stets die Versorgungsunterbrechung von Verbrauchern berechnen, nicht aber die Unterbrechung der Einspeisung von Erzeugungsanlagen (hier Windenergieanlagen). Dazu ist das Regelungsverhalten der Windenergieanlagen bei Störungen im Netz durch Anpassung der Einspeiseleistung der Windenergieanlagen nicht nachgebildet. Außerdem werden bei den klassischen Modellen die Wetterverhältnisse in keiner Weise berücksichtigt. Darüber hinaus existiert keine geeignete Modellbildung des Ausfallverhaltens der Windenergieanlagen. Diese Unterschiede führten zur Weiterentwicklung der Zuverlässigkeitsberechnung gemäß den Offshore-Spezifika. Zur Überwindung der Defizite der bisher verfügbaren Modelle und Programme wurden realitätsgerechte Zuverlässigkeitsmodelle für Offshore-Windparks und für Windenergieanlagen entwickelt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die klassische Zuverlässigkeitsberechnung um die folgenden vier Module erweitert: Zuverlässigkeitskenngrößen für Einspeisungen, Leistungsregelung der Windenergieanlagen bei Netzausfällen, Zuverlässigkeitsmodell für Windenergieanlagen und Wettermodell. Abschließend wurden die neu entwickelten und erweiterten Module zuerst anhand eines Beispielnetzes mit den konventionellen Modellen verglichen und so ihre Notwendigkeit und Funktionsfähigkeit gezeigt. Danach wurden sie zur Berechnung von zwei realen Offshore-Windparknetzen sowie deren Modifikationen (z.B. bezüglich der eingesetzten Windenergieanlagenkonzepte und Planungsvarianten) angewendet

In Brain Multi-Photon Imaging of Vaterite Drug Delivery Cargoes loaded with Carbon Dots

Biocompatible fluorescent agents, such as phenylenediamine carbon dots (CDs), are key contributors to the theragnostic paradigm, enabling real-time in vivo imaging of drug delivery cargoes. This study explores the optical properties of these CDs, demonstrating their potential for two-photon fluorescence imaging in brain vessels. Using an open aperture z-scan technique, we measured the wavelength-dependent nonlinear absorption cross-section of the CDs, achieving a peak value near 50 GM. This suggests the potential use of phenylenediamine CDs for efficient multiphoton excitation in the 775 - 895 nm spectral range. Mesoporous vaterite nanoparticles were loaded with fluorescent CDs to examine the possibility of a simultaneous imaging and drug delivery platform. Efficient one and two-photon imaging of the CD-vaterite composites, uptaken by macrophage and genetically engineered C6-Glioma cells, was demonstrated. For an in vivo scenario, vaterite nanoparticles loaded with CDs were directly injected into the brain of a living mouse, and their flow was monitored in real-time within the blood vessels. The facile synthesis of phenylenediamine carbon dots, their significant nonlinear responses, and biological compatibility show a viable route for implementing drug tracking and sensing platforms in living systems

Antibodies Against Anthrax: Mechanisms of Action and Clinical Applications

B. anthracis is a bioweapon of primary importance and its pathogenicity depends on its lethal and edema toxins, which belong to the A-B model of bacterial toxins, and on its capsule. These toxins are secreted early in the course of the anthrax disease and for this reason antibiotics must be administered early, in addition to other limitations. Antibodies (Abs) may however neutralize those toxins and target this capsule to improve anthrax treatment, and many Abs have been developed in that perspective. These Abs act at various steps of the cell intoxication and their mechanisms of action are detailed in the present review, presented in correlation with structural and functional data. The potential for clinical application is discussed for Abs targeting each step of entry, with four of these molecules already advancing to clinical trials. Paradoxically, certain Abs may also enhance the lethal toxin activity and this aspect will also be presented. The unique paradigm of Abs neutralizing anthrax toxins thus exemplifies how they may act to neutralize A-B toxins and, more generally, be active against infectious diseases

Prevalence and risk factors of Helicobacter pylori infection among healthy 3- to 5-year-old Israeli Arab children

We determined the prevalence and risk factors of H. pylori infection among 197 healthy 3- to 5-year-old Israeli Arab children, in a population under socioeconomic and environmental transition. Data on the socioeconomic and environmental characteristics were obtained by personal interviews. The presence of H. pylori infection was identified using an ELISA kit for detection of H. pylori antigens in stool specimens. The prevalence rate of H. pylori infection was 49·7% (95% CI 42·8–56·67). It varied significantly among the different villages. In the univariate analysis stratified by village, the risk of infection increased according to household crowding, number of siblings younger than 5 years and siblings' H. pylori positivity. In the multivariate analysis the village of residence and siblings' H. pylori positivity were the only variables that remained strongly associated with H. pylori infection. In a population such as that described in this study the socioeconomic and living conditions are major risk factors of H. pylori infection and the intra-familial transmission of H. pylori in early childhood has an important role