Die leistungselektronischen Frequenzumrichter zählen zu den am häufigsten von Ausfällen betroffenen Teilsystemen von Windenergieanlagen (WEA) und verursachen auf diese Weise erhebliche Kosten und Ertragseinbußen. Forschungsarbeiten zur Umrichterzuverlässigkeit in WEA haben sich lange primär auf Temperaturwechselbelastungen und daraus resultierende Ermüdungseffekte als Ausfallursache konzentriert. Felddaten- und Schadensanalyse-basierte Untersuchungen haben gezeigt, dass diese in der Praxis eine untergeordnete Rolle spielen. Stattdessen wird das Ausfallgeschehen deutlich von Frühausfällen dominiert und ist eine erhebliche Auswirkung klimatischer Einflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, auf die Umrichterzuverlässigkeit festzustellen. Das ReCoWind-II-Vorhaben weitet die Ursachenforschung von Niederspannungs- auf Mittelspannungsumrichter aus und vertieft sie im Hinblick auf weitere potenziell ausfallrelevante Einflussfaktoren. Störschriebe, Betriebs- und Statusdaten aus der Umrichtersteuerung werden als neue wichtige Informationsquelle erschlossen. Schwerpunkte des Vorhabens liegen auf der Erarbeitung von Lösungsmaßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit über Fehlerfrüherkennung und Ferndiagnose sowie anwendungsspezifische Testverfahren. Insbesondere adressiert das Vorhaben Messtechnik- und Algorithmenentwicklung für ein breitenwirksames, die relevanten Ausfallmechanismen abdeckendes Condition Monitoring bis hin zur Erprobung in Umrichtersystemen im Labor und im Feld. Das Teilvorhaben fokussiert auf: Erfassung und Bereitstellung von Störschrieben und Betriebsdaten Erarbeitung und Erprobung von Methoden für Remote-Diagnostik und Anomalieerkennung Erfassung, Aufbereitung und Bereitstellung von Umrichterausfall- und SCADA-Daten Einbringen von anlagenspezifischem Know-how Bereitstellung von ausgefallenen Umrichterkomponenten Ermöglichung von Feldmessungen Installation und Betrieb von Datenerfassungssystemen Datenanalyse (z.B. Big Data)
Die Ziele dieses Teilprojektes sind das bessere Verständnis der Ursachen extremere Hochwasserereignisse, die Einschätzung möglicher zukünftiger Hochwasserextremereignisse und die Untersuchung der Vorhersagbarkeit dieser Ereignisse. Dies soll aus der Perspektive der Vielzahl beteiligter atmosphärischer Prozesse und ihrer Skalenvielfalt durchgeführt werden. Daher wird dieses Teilprojekt wichtige Beiträge in der Forschergruppe SPATE liefern. Unter diesen generellen Zielen wollen wir folgende Forschungsfragen adressieren: 1. Was sind die großskaligen atmosphärischen Vorbedingungen für extreme Hochwasserereignisse? 2. Welche Prozesse verstärken den Niederschlag und die Niederschlagswirkung regional/lokal und verursachen dadurch extreme Hochwasserereignisse? 3. Was sind die raumzeitliche Variabilität und die Klimazukunft dieser atmosphärischen Faktoren und was sind ihre Antriebsfaktoren im Klimasystem? Die beiden ersten Fragen sollen in der ersten Phase (PH1, Monate 1 bis 36) der Forschergruppe SPATE bearbeitet werden. Die dritte Frage soll in Phase 2 bearbeitet werden. Zusätzlich sollen atmosphärische Felder, wie beispielsweise Niederschlag, und abgeleitete Indikatorzeitserien für andere Teilprojekte auf Basis einer über 100jährigen Reanalyse, meteorologischer Beobachtungen und Klimasimulation bereitgestellt werden. Der Forschungsplan der ersten Phase besteht aus drei Arbeitspaketen. Bevor die meteorologischen Ursachen extremer Hochwasserereignisse systematisch untersucht werden können, ist die Erstellung einer langzeitlichen (hier über 100-jährigen) vier-dimensionalen meteorologischen Referenz notwendig (Arbeitspaket 0). Die Referenz basiert auf aufbereiteten Niederschlagsdaten, raumzeitlich (mit dem Modell COSMO-CLM) verfeinerten (auf 12 km Gitterdistanz) Reanalysen (ERA-20C ab 1901, NOAA/NCEP 20 CR für den Zeitraum 1851 bis 1900). Diese Referenz erlaubt eine robuste Statistik der Hochwasser-Wetterlagen-Beziehungen und des Verfolgens der Feuchte im atmosphärischen System (Arbeitspaket 1). Regionale und lokale den Niederschlag verstärkende Faktoren (wie Bodenfeuchte-Niederschlagswechselwirkung, frontale/orographische Hebung mit/ohne konvektive Aktivität) werden in Arbeitspaket 2 mit konvektionserlaubenden Simulationen (Gitterdistanzen kleiner als 2 km) mit COSMO-CLM untersucht. In der zweiten Projektphase planen wir zwei Arbeitspakete. Ein Paket wird die klimatologischen Antriebsfaktoren und die multi-skalige Vorhersagbarkeit bearbeiten. In einem weiteren Arbeitspaket wird die Entwicklung von Hochwasserereignissen aus meteorologischer Perspektive bis in das Jahr 2100 betrachtet. Dieses Teilprojekt wird extreme Hochwasserereignisse und deren Eigenschaften den multiskaligen atmosphärischen Prozessen zuordnen und wird außerdem die Zuordnung hydrologischer Prozesse in der Forschergruppe SPATE unterstützen.
Water is an intrinsic component of ecosystems acting as a key agent of lateral transport for particulate and dissolved nutrients, forcing energy transfers, triggering erosion, and driving biodiversity patterns. Given the drastic impact of land use and climate change on any of these components and the vulnerability of Ecuadorian ecosystems with regard to this global change, indicators are required that not merely describe the structural condition of ecosystems, but rather capture the functional relations and processes. This project aims at investigating a set of such functional indicators from the fields of hydrology and biogeochemistry. In particular we will investigate (1) flow regime and timing, (2) nutrient cycling and flux rates, and (3) sediment fluxes as likely indicators. For assessing flow regime and timing we will concentrate on studying stable water isotopes to estimate mean transit time distributions that are likely to be impacted by changes in rainfall patterns and land use. Hysteresis loops of nitrate concentrations and calculated flux rates will be used as functional indicators for nutrient fluxes, most likely to be altered by changes in temperature as well as by land use and management. Finally, sediment fluxes will be measured to indicate surface runoff contribution to total discharge, mainly influenced by intensity of rainfall as well as land use. Monitoring of (1) will be based on intensive sampling campaigns of stable water isotopes in stream water and precipitation, while for (2) and (3) we plan to install automatic, high temporal-resolution field analytical instruments. Based on the data obtained by this intensive, bust cost effective monitoring, we will develop the functional indicators. This also provides a solid database for process-based model development. Models that are able to simulate these indicators are needed to enable projections into the future and to investigate the resilience of Ecuadorian landscape to global change. For the intended model set up we will couple the Catchment Modeling Framework, the biogeochemical LandscapeDNDC model and semi-empirical models for aquatic diversity. Global change scenarios will then be analyzed to capture the likely reaction of functional indicators. Finally, we will contribute to the written guidelines for developing a comprehensive monitoring program for biodiversity and ecosystem functions. Right from the beginning we will cooperate with four SENESCYT companion projects and three local non-university partners to ensure that the developed monitoring program will be appreciated by locals and stakeholders. Monitoring and modelling will focus on all three research areas in the Páramo (Cajas National Park), the dry forest (Reserva Laipuna) and the tropical montane cloud forest (Reserva Biologica San Francisco).
Die Erweiterung der Druckbestaendigkeit von Umkehrosmosemodulen bis zu 350 bar incl. der damit verbundenen Fragen der Verfahrens-, Apparate- und Anlagentechnik werden in diesem Vorschungsvorhaben bearbeitet. Neben der konstruktiven Ausfuehrung des Moduls steht die Beschreibung des Stofftransportes durch die Membran sowie die Anpassung der Anlagenkonfiguration an die hohen Druecke und Konzentrationen im Vordergrund. Gleichzeitig wird die Einsetzbarkeit der Hochdruckumkehrosmose ausserhalb der Deponiesickerwasseraufbereitung untersucht. In der jetzigen Entwicklungsstufe kann die Hochdruckumkehrosmose bis 200 bar als ausgereift betrachtet werden.