@article{RauchBrueckl, author = {Rauch, Johannes and Br{\"u}ckl, Oliver}, title = {Achieving Optimal Reactive Power Compensation in Distribution Grids by Using Industrial Compensation Systems}, series = {Electricity}, volume = {4}, journal = {Electricity}, number = {1}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/electricity4010006}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-59139}, pages = {78 -- 95}, abstract = {This paper presents a method for integrating industrial consumers owning compensation systems as alternative reactive power sources into grid operating processes. In remuneration, they receive a market-based provision of reactive power. The aim is to analyze the potential of reactive power compensation systems of industrial companies connected to medium-voltage (10 kV-30 kV) AC grids in order to increase the reactive power ability of distribution grids. Measurement methods and reactive power potential results of six industrial companies are presented to characterize the amount and temporal availability of their reactive power potential. The presented approach for using the decentralized reactive power potential is a centralized reactive power control method and is based on optimal power flow (OPF) calculations. An optimization algorithm based on linear programming is used to coordinate a reactive power retrieval tuned to the actual demand. The influencing quantities are the current grid status (voltage and load flow capacity reserves at grid nodes and power lines) and the current reactive power potential of the reactive power sources. The compensation impact of six measured industrial companies on an exemplary medium-voltage grid is shown by an application example.}, language = {en} } @article{KahlKrauseHackenbergetal., author = {Kahl, Matthias and Krause, Veronika and Hackenberg, Rudolf and Ul Haq, Anwar and Horn, Anton and Jacobsen, Hans-Arno and Kriechbaumer, Thomas and Petzenhauser, Michael and Shamonin (Chamonine), Mikhail and Udalzow, Anton}, title = {Measurement system and dataset for in-depth analysis of appliance energy consumption in industrial environment}, series = {tm - Technisches Messen}, volume = {86}, journal = {tm - Technisches Messen}, number = {1}, publisher = {De Gruyter}, doi = {10.1515/teme-2018-0038}, pages = {1 -- 13}, abstract = {To support a rational and efficient use of electrical energy in residential and industrial environments, Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) provides several techniques to identify state and power consumption profiles of connected appliances. Design requirements for such systems include a low hardware and installations costs for residential, reliability and high-availability for industrial purposes, while keeping invasive interventions into the electrical infrastructure to a minimum. This work introduces a reference hardware setup that allows an in depth analysis of electrical energy consumption in industrial environments. To identify appliances and their consumption profile, appropriate identification algorithms are developed by the NILM community. To enable an evaluation of these algorithms on industrial appliances, we introduce the Laboratory-measured IndustriaL Appliance Characteristics (LILAC) dataset: 1302 measurements from one, two, and three concurrently running appliances of 15 appliance types, measured with the introduced testbed. To allow in-depth appliance consumption analysis, measurements were carried out with a sampling rate of 50 kHz and 16-bit amplitude resolution for voltage and current signals. We show in experiments that signal signatures, contained in the measurement data, allows one to distinguish the single measured electrical appliances with a baseline machine learning approach of nearly 100\% accuracy.}, language = {en} } @inproceedings{WagnerLehrerFrankeetal., author = {Wagner, Marcus and Lehrer, Tobias and Franke, Markus and Al-Abadi, Ali and Gamil, Ahmed}, title = {A Tank Resonance Model for Power Transformers}, series = {ARWtr 2022 proceedings, 2022 7th Advanced Research Workshop on Transformers (ARWtr): October (23)24-26, 2022, Baiona, Spain}, booktitle = {ARWtr 2022 proceedings, 2022 7th Advanced Research Workshop on Transformers (ARWtr): October (23)24-26, 2022, Baiona, Spain}, publisher = {IEEE}, organization = {Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)}, doi = {10.23919/ARWtr54586.2022.9959917}, pages = {7 -- 12}, abstract = {During the factory acceptance test, the sound levels are measured. If the measured sound levels exceed pre-specified values, modifications on the transformer's active part and/or tank need to be conducted. Tank resonance, if occurs, at twice main power frequency and its higher harmonics is one of the main reasons of amplifying the generated sound levels. Therefore, it is preferable to know already in the design stage about the occurrence of the tank resonance and propose reliable tank solutions. The current study presents a newly developed model for calculating the mode shapes and its corresponding eigenfrequencies of the tank.}, language = {en} } @article{WeberHaug, author = {Weber, Karsten and Haug, Sonja}, title = {Ist automatisiertes Fahren nachhaltig?}, series = {TATuP - Zeitschrift f{\"u}r Technikfolgenabsch{\"a}tzung in Theorie und Praxis}, volume = {27}, journal = {TATuP - Zeitschrift f{\"u}r Technikfolgenabsch{\"a}tzung in Theorie und Praxis}, number = {2}, publisher = {Karlsruhe Institute of Technology (KIT)}, doi = {10.14512/tatup.27.2.16}, pages = {16 -- 22}, abstract = {Automatisiertes Fahren st{\"o}ßt derzeit noch auf große Skepsis. Eine disruptive Strategie bei der Einf{\"u}hrung (voll-)automatisierten Fahrens k{\"o}nnte daher auf fehlende Akzeptanz treffen. Um dem zu entgehen, laufen evolution{\"a}re Strategien darauf hinaus, durch die Entwicklung adaptiver Fahrassistenzsysteme Vertrautheit, Vertrauen und damit Akzeptanz bei den prospektiven NutzerInnen zu schaffen. Erste Ergebnisse einer Pilotstudie lassen jedoch Zweifel an der Nachhaltigkeit dieser Strategie aufkommen.}, language = {de} } @misc{Hartweg, type = {Master Thesis}, author = {Hartweg, Johanna}, title = {Analyse des Einflusses verschiedener Arbeitspunkte auf die wirkleistungsabh{\"a}ngige Spannungssensitivit{\"a}t an einem Mittelspannungsnetzknoten}, address = {Regensburg}, doi = {10.35096/othr/pub-5564}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-55648}, school = {Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, pages = {76}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt die Untersuchung der wirkleistungsabh{\"a}ngigen Spannungssensitivit{\"a}t an den Knoten eines Mittelspannungsnetzstranges. Hierf{\"u}r wird eine Reihe von Arbeitspunkten durch die Variation der Wirkleistungsentnahmen bzw. Einspeisungen an den Netzknoten sowie des Verschiebungsfaktors und der Spannungssollwertvorgabe am Bilanzknoten erzeugt. Die Ergebnisse zeigen eine direkte Abh{\"a}ngigkeit von der Spannung des untersuchten Netzknotens. Hierbei steigt die Sensitivit{\"a}t bei fallenden Spannungswerten. Diese k{\"o}nnen sowohl durch Wirk- und Blindleistungsbelastungen als auch durch eine ver{\"a}nderte Referenzspannung am Umspannwerk bedingt werden. Dar{\"u}ber hinaus liegt eine Beeinflussung durch die Wirkleistungsbelastung und deren Verteilung {\"u}ber den Netzstrang hinweg vor. Je h{\"o}her die Belastung der Leitung bis zum Knoten der Flexibilit{\"a}t ausf{\"a}llt sowie je st{\"a}rker sich die Last hin zu diesem Punkt verlagert, desto h{\"o}her ist die Sensitivit{\"a}t. Dies gilt ebenfalls f{\"u}r Arbeitspunkte mit gleichbleibender Spannung in den betrachteten Knoten. Des Weiteren wird die Anpassung eines multiplen linearen Regressionsmodells vorgenommen. Dieses erm{\"o}glicht eine Absch{\"a}tzung der Sensitivit{\"a}tswerte durch die Kenntnis einiger, die Belastungssituation des Netzes bestimmender Parameter.}, language = {de} } @techreport{GerhardsWeberKlafkaetal., author = {Gerhards, Christoph and Weber, Urban and Klafka, Peter and Golla, Stefan and Hagedorn, Gregor and Baumann, Franz and Brendel, Heiko and Breyer, Christian and Clausen, Jens and Creutzig, Felix and Daub, Claus-Heinrich and Helgenberger, Sebastian and Hentschel, Karl-Martin and von Hirschhausen, Christian and Jordan, Ulrike and Kemfert, Claudia and Krause, Harald and Linow, Sven and Oei, Pao-Yu and Pehnt, Martin and Pfennig, Andreas and Pr{\"a}ger, Fabian and Quaschning, Volker and Schneider, Jens and Spindler, Uli and Stelzer, Volker and Sterner, Michael and Wagener-Lohse, Georg and Weinsziehr, Theresa}, title = {Klimavertr{\"a}gliche Energieversorgung f{\"u}r Deutschland - 16 Orientierungspunkte}, series = {Diskussionsbeitr{\"a}ge der Scinetists for Future ; 7}, journal = {Diskussionsbeitr{\"a}ge der Scinetists for Future ; 7}, doi = {10.5281/zenodo.4409334}, abstract = {Als fairer Beitrag Deutschlands zur Einhaltung der globalen 1,5-Grad-Grenze werden 16 Orientierungspunkte f{\"u}r eine klimavertr{\"a}gliche Energieversorgung vorgestellt. Es wird davon ausgegangen, dass hierf{\"u}r die deutschen energiebedingten CO2-Emissio­nen in etwa 15 Jahren weitgehend auf Null sinken m{\"u}ssen. Energieeinsparung hilft, den notwendigen Ausbau von regenerativen Erzeugungskapazit{\"a}ten zu verringern. Der Verkehrssektor kann ebenso wie die Bereiche Prozess- und Geb{\"a}udew{\"a}rme hier­zu wesentlich beitragen. Die Kernenergie ist mit großen Risiken belastet und kann nicht hinreichend schnell aufgebaut werden. Biomasse in Form von Energie­pflan­zen zu nutzen, ist ineffizient und steht im Konflikt mit anderen Arten der Land­nut­zung. Importe klimaneutral erzeugter Energietr{\"a}ger in sehr großem Umfang er­for­dern extrem große Investitionen im Ausland. Sie sind eine ungesicherte Option auf die Zukunft. Entscheidend ist daher der ausreichend schnelle Ausbau von Photovoltaik (PV) und Wind­kraft in Deutschland. Sch{\"a}tzungsweise kann der Elektrizit{\"a}tsbedarf im Jahr 2030 z.B. durch den Ausbau auf ca. 350 GW PV und ca. 150 GW Windkraft nahe­zu voll­st{\"a}ndig regenerativ gedeckt werden. Damit ließe sich eine zum großen Teil elek­tri­fizierte Mobilit{\"a}t und W{\"a}rmeversorgung betreiben und ein Teil des ben{\"o}­tig­ten "gr{\"u}­nen" Wasserstoffs in Deutschland bereitstellen. Hierf{\"u}r ist ein j{\"a}hr­licher Zu­bau von durchschnittlich ca. 30 GW PV und ca. 9 GW Windkraft n{\"o}tig. Dies ist ca. sechs- (PV) bzw. dreimal (Wind) so hoch wie bisher vorgesehen und verlangt eine ge­sell­schaft­liche Kraftanstrengung. Ein weiter verz{\"o}gerter Ausbau m{\"u}sste mit noch deut­lich gr{\"o}ßeren gesellschaftlichen Anstrengungen f{\"u}r drastische Energieeinspa­run­gen oder Importe erneuerbarer Energie ausgeglichen werden. Insgesamt k{\"o}nnte dies noch deutlich schwieriger zu realisieren sein, als ein ambitionierter Ausbau. Da der Auf­bau der Kapazit{\"a}ten mehrere Jahre erfordert, ist es m{\"o}glich nachzusteuern, z. B. wenn erkennbar wird, dass sich ein ausreichend großer globaler Markt f{\"u}r Importe ent­wi­ckelt. Bis dahin ist es aus Verantwortung gegen­{\"u}ber der Zukunft und im Sinne des Pariser Vertrages empfehlenswert, die hier genannten Ausbauziele zu verfol­gen. Gr{\"u}ner, also aus erneuerbaren Energien hergestellter Wasserstoff und daraus abge­lei­tete Syntheseprodukte sind f{\"u}r die Dekarbonisierung von Industrieprozessen, den Flug- und Schiffsverkehr sowie f{\"u}r die Absicherung der Energieversorgung bei Dun­kel­flauten n{\"o}tig. Ohne die genannten Ausbauziele f{\"u}r Wind und Solar noch drastisch weiter zu erh{\"o}hen, stehen diese Produkte f{\"u}r Straßenverkehr und W{\"a}rmeversor­gung jedoch nicht in ausreichenden Mengen zur Verf{\"u}gung. Techniken zum Aus­gleich zwischen Elektrizit{\"a}tsangebot und -nachfrage sind verf{\"u}gbar und sollten recht­zeitig auf- bzw. ausgebaut werden. Hierzu geh{\"o}ren: Stromaustausch mit den Nach­barl{\"a}ndern, Flexibilisierung des Verbrauchs und Energiespeicherung. F{\"u}r deren Inte­gration sowie den Ausbau der Netze sollten z{\"u}gig verbesserte rechtliche Rah­men­bedingungen geschaffen werden. Die Kosten eines klimavertr{\"a}glichen Energiesystems sind mittel- bis langfristig nicht h{\"o}­her als im derzeitigen System. Gleichzeitig entstehen Arbeitspl{\"a}tze und Export­chan­cen durch Aufbau, Betrieb und Wartung einer regenerativen Energieversorgung in Deutschland und die energetische Geb{\"a}udesanierung. Die politischen Rahmenbe­din­gungen entscheiden, ob eine klimavertr{\"a}gliche Energieversorgung Deutschlands ge­lingt.}, language = {de} } @inproceedings{Roesel, author = {R{\"o}sel, Birgit}, title = {A concept of a mainly digitalized course on control theory including problembased practical units and digital supported exams}, series = {HEAd'20: Sixth International Conference on Higher Education Advances, June 2 - June 5 2020, Valencia (Spain)}, booktitle = {HEAd'20: Sixth International Conference on Higher Education Advances, June 2 - June 5 2020, Valencia (Spain)}, doi = {10.4995/HEAd20.2020.11112}, abstract = {This paper decribes the concept of a course on control theory as a minor subject in the department of electrical engineering at the OTH Regensburg. The basis for a new concept is the idea of contructive alignment. The whole teaching module is devided in two blocks. The first block contains the teaching of the knowledge about control theory with an integrated approach for lectures, exercises and practical sessions. In the second block the students attent a practical work package to have the possibility to applicate and deepen their knowledge. To foster active participation the students are asked to document and reflect their work with the course context in an electronic portfolio. The exam of this module consists of three parts with respect to the different competencies obtained during the module. This concept develops not only the knowledge on control theory but personal and social competencies which are of growing interest. The aim of the paper is to present the idea of the concept. Following papers will illustrate the development process and the results obtained later on.}, language = {en} } @inproceedings{GoetzRauchBrueckl, author = {Goetz, Rebecca and Rauch, Johannes and Br{\"u}ckl, Oliver}, title = {Techno-economic analysis of reactive power sources}, series = {NEIS 2021, Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems: Hamburg, 13.-14. September 2021}, booktitle = {NEIS 2021, Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems: Hamburg, 13.-14. September 2021}, editor = {Schulz, Detlef}, publisher = {VDE-Verlag}, isbn = {978-3-8007-5651-3}, pages = {286 -- 291}, abstract = {This paper presents different options to provide reactive power in electricity grid systems. Since conventional power plants are being phased out and the reactive power demand tends to increase, alternative technologies are needed to cover it. reactive power sources are being defined and specified in this submission. A technical evaluation and an economic analysis of selected reactive power sources are carried out, based on interviews with manufacturers and operators. As well a multifactorial techno-economic comparison of the evaluated reactive power sources is presented. The technical analysis addresses reactive power control-ranges, stochastic parameters, lifespans, electrical losses and dynamics of re-active power sources. It states that power electronics allow faster setpoint changes than mechanical technologies can achieve, but at the same time this is associated with the highest electrical losses of the reactive power sources considered here. Considering the economic analysis, relative investment costs per reactive power of conventional compensation systems turn out to be the most cost-efficient. With regard to the multifactorial techno-economic comparison, it is im-portant not only to standardize on reactive power that can be provided, but also to include the additional system-relevant properties of technologies in the evaluation as well as the costs in operation.}, language = {en} } @inproceedings{RauchBrueckl, author = {Rauch, Johannes and Br{\"u}ckl, Oliver}, title = {Konzeptionierung netzplanerischer Prozessans{\"a}tze zur Ermittlung von Blindleistungskapazit{\"a}ten zum Ausgleich des Blindleistungsbedarfs in einer Netzregion}, series = {Tagungsband Tagung Zuk{\"u}nftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)}, booktitle = {Tagungsband Tagung Zuk{\"u}nftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)}, publisher = {Conexio-PSE GmbH}, address = {Pforzheim}, isbn = {978-3-948176-16-7}, doi = {10.35096/othr/pub-5866}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-58665}, pages = {117 -- 126}, abstract = {Um einen sicheren und zuverl{\"a}ssigen Stromnetzbetrieb zu gew{\"a}hrleisten, muss die Spannung im Grundfall als auch bei ungeplanten Ausf{\"a}llen in definierten Bereichen gehalten werden. Im {\"U}bertragungsnetz wird hierf{\"u}r bisher Blindleistung haupts{\"a}chlich aus Blindleistungskompensationsanlagen und konventionellen Großkraftwerken eingesetzt. Zuk{\"u}nftig wird nach \S12h EnWG eine marktgest{\"u}tzte Beschaffung dieser Dienstleistung zur Spannungsregelung vorgeschrieben. Zugleich ver{\"a}ndert sich der Blindleistungsbedarf der Netzbetriebsmittel durch die Integration erneuerbarer Energieanlagen und der Elektromobilit{\"a}t sowie durch den Netzausbau bei {\"U}bertragungs- und Verteilungsnetzbetreibern. Es bedarf somit angepasster Netzbetriebs- und Netzplanungskonzepte f{\"u}r ein technisch effizientes und wirtschaftlich g{\"u}nstiges Blindleistungsmanagement. Dieser Beitrag besch{\"a}ftigt sich damit, Prozessans{\"a}tze und Methodiken f{\"u}r ebendieses in der Netzplanung aufzuzeigen, um erforderliche Blindleistungskapazit{\"a}ten unter minimalen Gesamtkostenaufwand und unter Ber{\"u}cksichtigung einer effizienten Blindleistungsbedarfsdeckung zu bestimmen. Dabei liegt der Fokus verst{\"a}rkt in der Bedarfsanalyse.}, language = {de} } @inproceedings{SchweibererRauchBrueckl, author = {Schweiberer, Philipp and Rauch, Johannes and Br{\"u}ckl, Oliver}, title = {Entwicklung eines Regelkonzeptes f{\"u}r einen optimierten Blindleistungsabruf auf Basis von Blindleistungspotentialanalysen bei Industriebetrieben im Mittelspannungsnetz}, series = {Tagungsband Tagung Zuk{\"u}nftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)}, booktitle = {Tagungsband Tagung Zuk{\"u}nftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)}, publisher = {Conexio-PSE GmbH}, address = {Pforzheim}, isbn = {978-3-948176-16-7}, doi = {10.35096/othr/pub-5870}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-58704}, pages = {224 -- 233}, abstract = {Im Zuge der Energiewende ergibt sich ein Wandel in der Struktur des Elektrizit{\"a}tsversorgungsnetzes. Die Verschiebung der Erzeugungsleistung von konventionellen Großkraftwerken in h{\"o}heren Netzebenen hin zu dezentralen erneuerbaren Energieanlagen in niedrigeren Netzebenen resultiert sowohl in bidirektionalen Lastfl{\"u}ssen als auch in schwankenden Einspeisecharakteristiken. Des Weiteren folgen durch den Wegfall von Großkraftwerken als Blindleistungsquellen Leistungsdefizite in der {\"U}bertragungsnetzebene, die kompensiert werden m{\"u}ssen. Daraus resultieren Herausforderungen an einen sicheren und zuverl{\"a}ssigen Betrieb der Verteil- und {\"U}bertragungsnetze. Neue Konzepte m{\"u}ssen f{\"u}r die Erbringung von Blindleistung entwickelt werden, es soll mehr Blindleistung aus dem Verteilungsnetz zur Verf{\"u}gung gestellt werden, um die Systemstabilit{\"a}t zu wahren. Im Rahmen des Projektes Q-Integral wird das Thema „Blindleistung" (Q) ganzheitlich untersucht. Es werden dazu verschiedene Erbringungsoptionen f{\"u}r Blindleistung hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Potentiale untersucht, die in ein funktionales und effizientes Blindleistungsmanagement eingebracht werden. Die Untersuchungsans{\"a}tze daf{\"u}r sind sowohl spannungsebenen-{\"u}bergreifend als auch netzbetreiber-{\"u}bergreifend. Ein Ansatzpunkt des Projektes ist die Betrachtung der Blindleistungsbereitstellung von Industriebetrieben. Dazu wird das Potential von Betrieben, die an das Verteilnetz angeschlossen sind und Blindleistung durch Kompensations- oder Erzeugungsanlagen bereitstellen k{\"o}nnen, untersucht. Ziel ist es, das gesicherte und maximale induktive sowie kapazitive Potential zu bestimmen. Das gesicherte kapazitive Potential kann genutzt werden, um Aussagen dar{\"u}ber zu treffen, wie stark dem Spannungsfall im vorgelagerten Netz zu Starklastzeiten entgegengewirkt werden kann. Anhand des gesicherten induktiven Potentials kann ein Spannungsanstieg w{\"a}hrend Schwachlastzeiten ausgeglichen werden kann. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus dem Projekt Q-Integral vorgestellt. Dazu werden zuerst die Berechnungsgrundlagen der induktiven und kapazitiven Blindleistungspotentiale aufgezeigt und die Ergebnisse der Berechnungen vorgestellt. Die gewonnen Ergebnisse entstammen aus Messungen an einem Industriebetrieb mit Blindleistungskompensationsanlagen (BKA), den entsprechenden Reglern der Anlagen und einer installierten Kompensationsleistung von 1600 kvar. Sowohl die Lastg{\"a}nge als auch das Schaltverhalten der einzelnen Kompensationsanlagen liegen den Berechnungen zugrunde. Um den Austausch der Blindleistung an der {\"U}bergabestelle des Betriebs zum Mittelspannungsnetz netzdienlich einzustellen, bedarf es eines geeigneten Regelkonzepts, das neben den BKAs auch weitere Q-Quellen ber{\"u}cksichtigt. Deshalb wird abschließend ein Regelkonzept vorgestellt, das den technisch-optimierten Blindleistungsabruf unter Ber{\"u}cksichtigung mehrerer Blindleistungsquellen behandelt.}, language = {de} }