@inproceedings{ZischankKernFrentzeletal.2000, author = {Zischank, Wolfgang J. and Kern, Alexander and Frentzel, Ralf and Heidler, Fridolin and Seevers, M.}, title = {Assessment of the lightning transient coupling to control cables interconnecting structures in large industrial facilities and power plants}, year = {2000}, abstract = {Large industrial facilities and power plants often require a huge number fo information and control cables between the differnet structures. These I\&C-cables can be routed in reinforced concrete cable ducts or in isolated buried cable runs. KTA 2206 is the German lightning protection standard for nuclear power plants. During the last several years considerable effort has been made to revise this standard. Despite the well established principles and design guidelines for the construction of the lightning protection system, this standard puts special emphasis on the coupling of transient overvoltages to I\&C-cables.}, language = {en} } @inproceedings{DielmannSchieke2000, author = {Dielmann, Klaus-Peter and Schieke, Wolf}, title = {Mikrogasturbinen - Aufbau und Anwendungen}, year = {2000}, abstract = {Mikrogasturbinen: Funktion, Aufbau, Hersteller, Bauformen, Rekuperatorparameter, Besonderheit der Konstruktion, Regelung, Regelbarkeit, Vergleich mit anderen Systemen, Wirkungs- und Nutzungsgrade, Schadstoffemissionen, Nutzung in Kraft-W{\"a}rme-Kopplung, Kraft-W{\"a}rme-K{\"a}lte-Kopplung}, subject = {Gasturbine}, language = {de} } @inproceedings{KernMeppelink2001, author = {Kern, Alexander and Meppelink, Jan}, title = {Neue M{\"o}glichkeiten elektrischer Anschl{\"u}sse an die Bewehrung und Untersuchung der Wirkung von Blitzstr{\"o}men in bewehrtem Beton}, year = {2001}, abstract = {Im Rahmen eines modernen Blitzschutzsystems f{\"u}r Stahlbeton-Bauten bietet es sich an, die Betonbewehrung zu benutzen: - Sie kann die Funktionen der Ableitungseinrichtungen und des Blitzschutz- Potentialausgleichs bei einem klassischen Geb{\"a}ude-Blitzschutz {\"u}bernehmen [1]; - Sie kann, ggf. bei entsprechender Erg{\"a}nzung, als ein geschlossener K{\"a}fig ausgebildet werden und damit eine deutliche Reduzierung der Belastung elektrischer / elektronischer Systeme durch blitzinduzierte elektromagnetische Felder erbringen (LEMP-Schutz [2]). Die Nutzung der Bewehrung ist dabei grunds{\"a}tzlich gleichermaßen bei Neubauten wie auch bei Ert{\"u}chtigungen m{\"o}glich und sinnvoll. So stellt die Nutzung der Bewehrung beispielsweise im Bereich von Großkraftwerken eine wesentliche Ert{\"u}chtigungsmaßnahme f{\"u}r den Blitzschutz elektrischer und elektronischer Einrichtungen dar: - Einerseits wird der Blitzschutz-Potentialausgleich durch den Anschluss metallener Einrichtungen wie Elektronik-Schr{\"a}nke, Kabeltrag-Konstruktionen, Rohrleitungen, etc. an die Bewehrung deutlich verbessert. - Andererseits kann bei gr{\"o}ßeren Geb{\"a}uden die elektromagnetische Schirmwirkung durch die elektrische {\"U}berbr{\"u}ckung von vorhandenen Dehnfugen bei Stahlbetonbauten optimiert werden. Diese Dehnfugen sind teilweise nur unzureichend {\"u}berbr{\"u}ckt, so dass bei Blitzeinschlag in das betreffende oder ein benachbartes Geb{\"a}ude an Kabelstrecken, die {\"u}ber die Dehnfuge hinwegf{\"u}hren, rel. hohe Spannungen induziert werden k{\"o}nnen [2, 3]. Die sich um das gesamte Geb{\"a}ude herumziehende oder zwischen zwei Geb{\"a}uden befindliche Dehnfuge muss deshalb im Abstand von maximal einigen Metern {\"u}berbr{\"u}ckt werden. Im Falle von Blitzschutz-Ert{\"u}chtigungen in vorhandenen Geb{\"a}uden wird bisher an jeder geplanten Anschlussstelle die Bewehrung großfl{\"a}chig (\&\#8709; wenige 10 cm) freigelegt, dort ein elektrischer Anschluss zu dem Bewehrungsstab hergestellt, z.B. mittels eines Erdungsfestpunkts, und dann die Betonoberfl{\"a}che wieder geschlossen. Je nach prognostizierter Strombelastung wird teilweise versucht, den {\"u}ber den Anschluss fließenden Strom bereits auf mehrere Bewehrungsst{\"a}be zu verteilen. Dazu sind entweder die kreuzenden St{\"a}be zu verschweißen oder es sind direkt Anschl{\"u}sse an zwei Bewehrungsst{\"a}be herzustellen. All dieses bedeutet einen hohen Aufwand bei der Freilegung der Bewehrung und auch wieder bei der Schließung der entstandenen Betonl{\"o}cher. Es soll deshalb hier untersucht werden, ob es beispielsweise zum Zwecke des Blitzschutz-Potentialausgleichs und auch zur {\"U}berbr{\"u}ckung von Dehnfugen ausreichend ist, den Anschluss an die Bewehrung nach einfachen Verfahren nur jeweils an einen Bewehrungsstab herzustellen. Damit w{\"u}rde der finanzielle und administrative Aufwand an Betonarbeiten deutlich reduziert. Die hier dargestellten Verfahren sind dabei insbesondere f{\"u}r den Einsatz bei Blitzschutz-Ert{\"u}chtigungen in bestehenden Geb{\"a}uden vorgesehen. Abschließend sollen deshalb die M{\"o}glichkeiten zur Pr{\"u}fung korrekter Anschl{\"u}sse, die Grenzen der Verfahren sowie auch die Grenzen der Anwendbarkeit bei Neuanlagen diskutiert werden.}, language = {de} } @inproceedings{KernNeskakisMueller2001, author = {Kern, Alexander and Neskakis, Apostolos and M{\"u}ller, Klaus-Peter}, title = {Blitzschutzkonzept f{\"u}r eine netz-autarke Hybridanlage am Beispiel der Anlage VATALI auf Kreta}, year = {2001}, abstract = {Netz-autarke Anlagen bestehen {\"u}blicherweise aus einer oder mehreren Photovoltaik- (PV-) Anlagen, ggf. auch Solarthermie- (ST-) Anlagen und einem oder mehreren kleineren Windgeneratoren (sie werden deshalb auch als Hybridanlagen bezeichnet) und werden vor allem in Gegenden mit sehr schlechter {\"o}ffentlicher Energieversorgung eingesetzt, d.h. insbesondere in rel. d{\"u}nn bewohnten Gebieten und in Entwicklungsl{\"a}ndern. Der Blitzschutz von netz-autarken Hybridanlagen ist ein bislang noch vergleichsweise unzureichend bearbeitetes Fachgebiet. F{\"u}r große Windenergie-Anlagen (WEA) wurde in den letzten Jahren eine Zahl von FuE-Projekten durchgef{\"u}hrt, zum Großteil finanziert durch die {\"o}ffentliche Hand, zum kleineren Teil auch durch die Industrie, d.h. die WEAHersteller. Dabei wurden bestehende Defizite im Design der WEA festgestellt und Maßnahmen vorgeschlagen, die vor den mechanischen Zerst{\"o}rungen insbesondere des Rotors und vor den St{\"o}rungen und Zerst{\"o}rungen an den elektrischen / elektronischen Systemen der WEA weitgehend Schutz bieten [1, 2, 3]. Der Stand-der- Normung ist im Entwurf DIN VDE 0127 Teil 24 „Blitzschutz f{\"u}r Windenergieanlagen" (dt. {\"U}bersetzung des internationalen Drafts IEC 61400-24 „Wind turbine generator systems; Part 24: Lightning Protection") dokumentiert [4]. Die Maßnahmen sind allerdings insbesondere f{\"u}r gr{\"o}ßere WEA vorgesehen; im Falle kleinerer WEA lassen sie sich nur bedingt umsetzen. Trotzdem sind auch kleinere WEA rel. stark blitzeinschlaggef{\"a}hrdet, wenn sie auf einer Bergkuppe o.{\"a}. platziert werden. F{\"u}r solche kleinere WEA, wie sie bei Hybridanlagen {\"u}blicherweise Verwendung finden, m{\"u}ssen die Blitzschutzmaßnahmen aus der DIN VDE 0127 Teil 24 angepasst werden. F{\"u}r PV- und ST-Anlagen ist eine entsprechende Blitzschutz-Norm noch nicht in Sicht. Hier ist vor allem der Schutz gegen direkte Blitzeinschl{\"a}ge in die Anlage bzw. die Geb{\"a}ude noch nicht ausreichend beachtet. Blitzfangeinrichtungen sind oft nicht vorgesehen. In aller Regel hat man dabei bisher eine Ausf{\"u}hrungsform des Blitzschutzes realisiert, die prim{\"a}r einen Ferneinschlag ber{\"u}cksichtigt und die dabei entstehenden induzierten, rel. energieschwachen {\"U}berspannungen durch schw{\"a}chere Schutzelemente wie R{\"u}ckstromdioden, Bypassdioden und zum Teil thermisch {\"u}berwachte Varistoren begrenzt [5, 6, 7]. Diese Schutzelemente k{\"o}nnen allerdings bei Naheinschl{\"a}gen bzw. Direkteinschl{\"a}gen {\"u}berlastet und damit zerst{\"o}rt werden. Dar{\"u}ber hinaus k{\"o}nnen Nahoder Direkteinschl{\"a}ge auch zur Schw{\"a}chung der elektrischen Festigkeit der PVModulisolierung f{\"u}hren. Die Folge davon sind lokale extreme W{\"a}rmeentwicklungen, die sogar ein Schmelzen von Glas (sekund{\"a}rer Langzeiteffekt) hervorrufen k{\"o}nnten. Bei einem Blitzeinschlag in die netz-autarke Hybridanlage VATALI auf Kreta im Jahre 2000 wurden sowohl einige mechanische wie auch elektrische Komponenten der Anlage zerst{\"o}rt bzw. zum Teil schwer besch{\"a}digt. Die Anlage VATALI besaß zum Zeitpunkt des Blitzeinschlags keinen wirksamen Blitzschutz. Der Gesamtschaden der Hardware belief sich auf ca. 60.000,- EURO. Die exponierte Stellung der Anlage auf einer Bergspitze stellte und stellt nach wie vor ein enormes Blitzeinschlag-Risiko dar, so dass auch zuk{\"u}nftig mit Blitzeinwirkungen gerechnet werden muss. Die Anlage wurde inspiziert, blitzschutz-technische Erfordernisse definiert und daraus Ert{\"u}chtigungsmaßnahmen abgeleitet, die mit {\"u}berschaubarem Aufwand realisierbar sind.}, language = {de} } @inproceedings{KernKrichelMueller2001, author = {Kern, Alexander and Krichel, Frank and M{\"u}ller, Klaus-Peter}, title = {Lightning protection design of a renewable energy hybrid-system without power mains connection}, year = {2001}, abstract = {In the year 2000 a direct lightning strike to the hybridsystem without power mains connection VATALI on the Greek island Crete results in the destruction and damage of some mechanical and electrical components. The hybrid-system VATALI was not lightning protected at that time. The hardware damage costs are approx. 60,000 €. The exposed site of the hybrid-system on top of a mountain was and still is the reason for a high risk of lightning strikes. Also in the future further lightning strikes have to be taken into consideration. In the paper a fundamental lightning protection design concept for renewable energy hybrid-systems without power mains connection and protection measures against direct strikes and overvoltages are shown in detail. The design concept was realized exemplarily for the hybrid-system VATALI. The hardware costs for the protection measures were about 15,000 €. About 50\% of the costs are due to protection measures against direct strikes, 50\% are due to overvoltage protection. Future extensions, new installations, or modifications have to be included into the lightning protection design concept of the hybrid-system.}, language = {en} } @inproceedings{Kern2002, author = {Kern, Alexander}, title = {Risikomanagement : Absch{\"a}tzung des Schadensrisikos f{\"u}r bauliche Anlagen - Die neue Vornorm DIN V VDE V 0185 Teil 2 : 2002}, year = {2002}, abstract = {Alle Unternehmen sind vielf{\"a}ltigen Risiken ausgesetzt, die Finanz- und Betriebsbereiche einschließlich Dienstleistungen betreffen k{\"o}nnen. Die Firmen m{\"u}ssen {\"u}blicherweise Risiken eingehen, um im Wettbewerb bestehen zu k{\"o}nnen. Entscheidend ist, dass man sich {\"u}ber die Risiken bewusst ist, diese einsch{\"a}tzen und kontrollieren kann. Falsche Einsch{\"a}tzungen, Vers{\"a}umnisse und Fehlentscheidungen k{\"o}nnen empfindliche finanzielle Sch{\"a}den bis hin zum Totalverlust nach sich ziehen. Ein effektives Risikomanagement ist heute als wichtiger Sicherheitsfaktor anzusehen und sollte zur strategischen Unternehmensf{\"u}hrung geh{\"o}ren. Ein vorausschauendes Risikomanagement beinhaltet, Risiken f{\"u}r das Unternehmen zu kalkulieren. Es liefert Entscheidungsgrundlagen, um diese Risiken zu begrenzen und es macht transparent, welche Risiken sinnvollerweise {\"u}ber Versicherungen abgedeckt werden sollten. Beim Versicherungsmanagement ist jedoch zu bedenken, dass zur Erreichung bestimmter Ziele Versicherungen nicht geeignet sind (z.B. Erhaltung der Lieferf{\"a}higkeit). Eintrittswahrscheinlichkeiten bestimmter Risiken lassen sich durch Versicherungen nicht ver{\"a}ndern. Bei Unternehmen, die mit umfangreichen elektronischen Einrichtungen produzieren oder Dienstleistungen erbringen (und das sind heutzutage wohl die meisten), muss auch das Risiko durch Blitzeinwirkungen besondere Ber{\"u}cksichtigung finden. Dabei ist zu beachten, dass der Schaden aufgrund der Nicht-Verf{\"u}gbarkeit der elektronischen Einrichtungen und damit der Produktion bzw. der Dienstleistung und ggf. der Verlust von Daten den Hardware-Schaden an der betroffenen Anlage oft bei weitem {\"u}bersteigt. Im Blitzschutz gewinnt innovatives Denken in Schadensrisiken langsam an Bedeutung. Risikoanalysen haben die Objektivierung und Quantifizierung der Gef{\"a}hrdung von baulichen Anlagen und ihrer Inhalte durch direkte und indirekte Blitzeinschl{\"a}ge zum Ziel. Seinen Niederschlag hat dieses neue Denken in der neuen deutschen Norm DIN V 0185-2 VDE V 0185 Teil 2 gefunden. Die hier vorgegebene Risikoanalyse gew{\"a}hrleistet, dass ein f{\"u}r alle Beteiligten nachvollziehbares Blitzschutz-Konzept erstellt werden kann, das technisch und wirtschaftlich optimiert ist, d.h. bei m{\"o}glichst geringem Aufwand den notwendigen Schutz gew{\"a}hrleisten kann. Die sich aus der Risikoanalyse ergebenden Schutzmaßnahmen sind dann in den weiteren Normenteilen der neuen Reihe VDE V 0185 detailliert beschrieben.}, language = {de} } @inproceedings{DarvenizaFlisowskiKernetal.2002, author = {Darveniza, M. and Flisowski, Z. and Kern, Alexander and Landers, E.-U. and LoPiparo, G. and Mazzetti, C. and Rousseau, A. and Sherlock, J.}, title = {Application problems of the probabilistic approach to the assessment of risk for structures and services}, year = {2002}, abstract = {The paper deals with the development of the probabilistic approach to the assessment of risk due to lightning. Sources of damage, types of damage and types of loss are defined and, accordingly, the procedure for risk analysis and the way of assessment of different risk components is proposed. The way to evaluate the influence of different protection measures (lightning protection system; shielding of structure, cables and equipment; routing of internal wiring; surge protective device) in reducing such probabilities is considered. The paper has been prepared within the framework of the activity of IEC TC81-WG9/CLC TC81-WG4 directed to prepare the draft IEC 62305-2 Risk Management, in cooperation with the Secretary of IEC/CLC TC81.}, language = {en} } @inproceedings{KernKrichel2002, author = {Kern, Alexander and Krichel, Frank}, title = {Considerations about the lightning protection system of mains independent renewable energy hybrid-systems - practical experiences}, year = {2002}, abstract = {In the paper a lightning protection design concept for renewable energy hybrid-systems without power mains connection is described. Based on a risk analysis protection measures against direct strikes and overvoltages are shown in an overview. The design concept is realized exemplarily for the hybrid-system VATALI on the Greek island Crete. VATALI, not lightning protected at that time, was a victim of a lightning strike in the year 2000 causing destructions and damages of some mechanical and electrical components with costs of approx. 60.000 €. The hardware costs for the protection measures were about 15.000 €: about 50\% of the costs are due to protection measures against direct strikes, 50\% are due to overvoltage protection.}, language = {en} } @inproceedings{ZischankHeidlerKernetal.2002, author = {Zischank, Wolfgang J. and Heidler, Fridolin and Kern, Alexander and Metwally, I. A. and Wiesinger, J. and Seevers, M.}, title = {Laboratory simulation of direct lightning strokes to a modelled building - measurement of magnetic fields and induced voltages}, year = {2002}, abstract = {In IEC 61312-2 equations for the assessment of the magnetic fields inside structures due to a direct lightning strike are given. These equations are based on computer simulations for shields consisting of a single-layer steel grid of a given mesh width. Real constructions, however, contain at least two layers of reinforcement steel grids. The objective of this study was to experimentally determine the additional shielding effectiveness of a second reinforcement layer compared to a single-layer grid. To this end, simulated structures were set up in the high current laboratory. The structures consisted of cubic cages of 2 m side length with one or with two reinforcement grids, respectively. The structures were exposed to direct lightning currents representing the variety of anticipated lightning current waveforms. The magnetic fields and their derivatives at several positions inside the structure as well as the voltage between "floor" and "roof" in the center were determined for different current injection points. From these data the improvement of the shielding caused by a second reinforcement layer is derived.}, language = {en} } @inproceedings{DielmannPeters2002, author = {Dielmann, Klaus-Peter and Peters, Bernhard}, title = {Micro Turbine Using Different Gases and Liquid Fuels}, year = {2002}, abstract = {Micro turbine using different gases and liquid fuels}, subject = {Gasturbine}, language = {en} } @inproceedings{ChudobaButenwegKuhlmann2002, author = {Chudoba, Rostislav and Butenweg, Christoph and Kuhlmann, Wolfram}, title = {Technical information system for collaborative material research}, series = {Sixth International Conference on Computational Structures Technology : [Prague, Czech Republic, 4 - 6 September 2002]}, booktitle = {Sixth International Conference on Computational Structures Technology : [Prague, Czech Republic, 4 - 6 September 2002]}, organization = {International Conference on Computational Structures Technology <6, 2002, Prag>}, pages = {1 -- 11}, year = {2002}, language = {en} } @inproceedings{Kern2003, author = {Kern, Alexander}, title = {Absch{\"a}tzung des Blitzschadensrisikos f{\"u}r bauliche Anlagen - Die neue Bestimmung DIN V VDE V 0185 Teil 2 : 2002 - Allgemeines, Absch{\"a}tzungsverfahren, Berechnungsbeispiele}, year = {2003}, abstract = {Ein vorausschauendes Risikomanagement beinhaltet, Risiken f{\"u}r das Unternehmen zu kalkulieren. Es liefert Entscheidungsgrundlagen, um diese Risiken zu begrenzen und es macht transparent, welche Risiken sinnvollerweise {\"u}ber Versicherungen abgedeckt werden sollten. Beim Versicherungsmanagement ist jedoch zu bedenken, dass zur Erreichung bestimmter Ziele Versicherungen nicht immer geeignet sind (z.B. Erhaltung der Lieferf{\"a}higkeit). Eintrittswahrscheinlichkeiten bestimmter Risiken lassen sich durch Versicherungen nicht ver{\"a}ndern. Bei Unternehmen, die mit umfangreichen elektronischen Einrichtungen produzieren oder Dienstleistungen erbringen (und das sind heutzutage wohl die meisten), muss auch das Risiko durch Blitzeinwirkungen besondere Ber{\"u}cksichtigung finden. Dabei ist zu beachten, dass der Schaden aufgrund der Nicht-Verf{\"u}gbarkeit der elektronischen Einrichtungen und damit der Produktion bzw. der Dienstleistung und ggf. der Verlust von Daten den Hardware-Schaden an der betroffenen Anlage oft bei weitem {\"u}bersteigt. Im Blitzschutz gewinnt innovatives Denken in Schadensrisiken langsam an Bedeutung. Risikoanalysen haben die Objektivierung und Quantifizierung der Gef{\"a}hrdung von baulichen Anlagen und ihrer Inhalte durch direkte und indirekte Blitzeinschl{\"a}ge zum Ziel. Seinen Niederschlag hat dieses neue Denken in der neuen deutschen Vornorm DIN V 0185-2 VDE V 0185 Teil 2 [1] gefunden. Die hier vorgegebene Risikoanalyse gew{\"a}hrleistet, dass ein f{\"u}r alle Beteiligten nachvollziehbares Blitzschutz-Konzept erstellt werden kann, das technisch und wirtschaftlich optimiert ist, d.h. bei m{\"o}glichst geringem Aufwand den notwendigen Schutz gew{\"a}hrleisten kann. Die sich aus der Risikoanalyse ergebenden Schutzmaßnahmen sind dann in den weiteren Normenteilen der neuen Reihe VDE V 0185 [2, 3] detailliert beschrieben.}, language = {de} } @article{Kern2003, author = {Kern, Alexander}, title = {Risikomanagement f{\"u}r den Blitzschutz - Absch{\"a}tzung des Blitzschadensrisikos nach der neuen Vornorm VDE V 0185 Teil 2 : 2002}, year = {2003}, abstract = {Ein vorausschauendes Risikomanagement beinhaltet, Risiken zu kalkulieren. Es liefert Entscheidungsgrundlagen, um diese Risiken zu begrenzen und es macht transparent,welche Risiken sinnvoll {\"u}ber Versicherungen abgedeckt werden sollten. Bei Unternehmen, die mit umfangreichen elektronischenEinrichtungen produzieren oder Dienstleistungen erbringen (und das sind heutzutage wohl die meisten), muss auch das Risiko durch Blitzeinwirkungen besondere Ber{\"u}cksichtigung finden. Dabei ist zu beachten, dass der Schaden aufgrund der Nichtverf{\"u}gbarkeit der elektronischen Einrichtungen und damit derProduktion bzw. der Dienstleistung und ggf. der Verlust von Daten den Hardwareschaden an der betroffenen Anlage oft bei weitem {\"u}bersteigt.}, language = {de} } @inproceedings{KrichelKernKraemeretal.2003, author = {Krichel, Frank and Kern, Alexander and Kr{\"a}mer, Heinz-Josef and Wettingfeld, J{\"u}rgen and Reetz, Josef and Kienlein, Manfred}, title = {Blitzschutzmaßnahmen f{\"u}r Photovoltaik- und kleine Windenergieanlagen - Einige Beispiele}, year = {2003}, abstract = {Ein von der Arbeitsgemeinschaft (AG) Solar NRW und diversen Industriepartnern gef{\"o}rdertes und an der Fachhochschule Aachen, Abt. J{\"u}lich durchgef{\"u}hrtes Forschungsprojekt „Blitzschutz f{\"u}r netz-autarke Hybridanlagen" machte es m{\"o}glich, sich mit dem Blitzschutz speziell solcher Anlagen n{\"a}her zu besch{\"a}ftigen. Vermehrt bekannt gewordene Schadensf{\"a}lle an nicht netz-gekoppelten Hybridanlagen waren der Ausl{\"o}ser, den Schutz zu {\"u}berdenken. Definiertes Ziel war es, f{\"u}r netz-autarke energietechnische Anlagen ein Konzept zum Schutz vor Blitzeinwirkungen zu erstellen. Diese Anlagen bestehen {\"u}blicherweise aus einer oder mehreren Photovoltaikanlagen, ggf. auch Solarthermieanlagen und einem oder mehreren kleineren Windgeneratoren (sie werden deshalb auch als Hybridanlagen bezeichnet). Zur Erh{\"o}hung der Versorgungssicherheit kann noch ein Dieselaggregat dazukommen. Hybridanlagen werden vor allem in Gebieten mit sehr schlechter {\"o}ffentlicher Energieversorgung eingesetzt, d.h. insbesondere in relativ d{\"u}nn bewohnten Gebieten und in Entwicklungsl{\"a}ndern. Dem Blitzschutz von Hybridanlagen kommt dabei eine steigende Bedeutung zu. Besonderes Augenmerk in dem genannten Forschungsprojekt sollte dabei auf die technisch/wirtschaftliche Ausgewogenheit des Schutzes gelegt werden: • die Schutzmaßnahmen sollen nur in solchen F{\"a}llen eingesetzt werden, wo dies als Ergebnis von Risikoanalysen sinnvoll erscheint; • f{\"u}r typische netz-autarke Hybridanlagen sollen die Schutzmaßnahmen ohne deutliche Verteuerung realisierbar sein (es soll also kein absoluter Schutz realisiert werden; ggf. soll lediglich der auftretende Schaden soweit m{\"o}glich minimiert werden). Dazu wurde in einem ersten Schritt zun{\"a}chst eine Aufnahme des Iststandes einiger typischer netz-autarker Hybridanlagen und deren einzelnen Komponenten durchgef{\"u}hrt. Aufgrund dessen wurde eine umfassende Risikoanalyse zur Blitzbedrohung dieser Anlagen auf der Basis von VDE V 0185 Teil 2:2002-11 [1] erstellt. Die Ergebnisse m{\"u}ndeten in ein technisch/wirtschaftlich ausgewogenes Konzept f{\"u}r den Anlagen- Blitzschutz (d.h. insbesondere dem Schutz vor direkten Blitzeinschl{\"a}gen und deren unmittelbaren Auswirkungen) nach VDE V 0185 Teil 3:2002-11 [2] und f{\"u}r den Elektronik-Blitzschutz (d.h. f{\"u}r den Schutz vor {\"U}berspannungen durch direkte, insbesondere aber auch indirekte Blitzeinschl{\"a}ge) nach VDE V 0185 Teil 4:2002-11 [3]. Aufgrund der gesammelten Ergebnisse konnten dabei allgemeine Empfehlungen f{\"u}r den {\"A}ußeren und Inneren Blitzschutz von regenerativen Energieerzeugungssystemen erstellt werden. Diese sollen in Schulungen einm{\"u}nden, die f{\"u}r Hersteller und Betreiber von Hybridanlagen angeboten werden. Durch die Anwendung wird der Schutz der Anlagen vor Blitzeinwirkung und elektromagnetischen St{\"o}rungen verbessert, was sich in einer reduzierten Ausfallwahrscheinlichkeit bzw. erh{\"o}hten Verf{\"u}gbarkeit wiederspiegelt. An einigen ausgew{\"a}hlten Anlagen werden mit Hilfe der im Projekt involvierten Industriepartner die Schutzmaßnahmen realisiert. Hierbei entstanden den Eigent{\"u}mern bzw. Betreibern der Anlagen keine Kosten. In diesem Beitrag werden beispielhaft drei Anlagenprojekte detailliert gezeigt. Es handelt sich dabei um eine Schweinezuchtfarm in Magall{\´o}n (Spanien, Zaragozza), das bioklimatische Haus (Kreta, Heraklion) und die Tegernseer- H{\"u}tte (Deutschland, Lenggries).}, language = {de} } @inproceedings{Kern2003, author = {Kern, Alexander}, title = {Risikomanagement nach DIN V 0185-2 VDE V 0185 Teil 2: 2002-11 - Einige Beispiele und erste Erfahrungen}, year = {2003}, abstract = {Die neue Vornorm VDE V 0185 Teil 2 „Risikomanagement: Absch{\"a}tzung des Schadensrisikos f{\"u}r bauliche Anlagen" [1] ist seit November 2002 g{\"u}ltig. Sie erm{\"o}glicht nicht nur die Ermittlung der Schutzklasse eines Blitzschutzsystems, sondern auch die Untersuchung zur Notwendigkeit anderer Schutzmaßnahmen gegen Blitzeinwirkungen ({\"U}berspannungsschutzger{\"a}te in Unterverteilern und/oder an Endger{\"a}ten, Schirmung des Geb{\"a}udes und/oder interner R{\"a}ume, Potentialsteuerung, Brandmelde- und Feuerl{\"o}scheinrichtungen, etc.) nach objektiven Kriterien und damit in einer f{\"u}r alle Beteiligten grunds{\"a}tzlich nachvollziehbaren Art und Weise. Dass eine solche Analyse rel. komplex sein muss und der intensiven Besch{\"a}ftigung bedarf, ist deshalb nicht verwunderlich. Die Komplexit{\"a}t des Verfahrens sollte allerdings nicht dazu f{\"u}hren, die Vornorm als Ganzes abzulehnen. Die Vornorm beruht auf dem Stand der Diskussion im internationalen Normengremium IEC TC81 WG9 Ende des Jahres 2000. Integriert wurden einige nationale Besonderheiten, die aus Sicht des zust{\"a}ndigen Normenkomitees DKE K251 erforderlich erschienen. In Deutschland konnten und k{\"o}nnen nun erste breite Erfahrungen in der Anwendung dieser Risikoanalyse gesammelt werden; in anderen L{\"a}ndern ist dies noch nicht m{\"o}glich. Diese Erfahrungen k{\"o}nnen dann, nach Diskussion im nationalen Rahmen, in die internationale Normenarbeit eingebracht werden. Im folgenden Beitrag sollen einige, seit Erscheinen der Vornorm oft wiederkehrende Fragen dargestellt und L{\"o}sungsvorschl{\"a}ge vorgestellt werden. Dabei wird auch auf die Tendenzen im internationalen Normengremium IEC TC81 WG9 eingegangen, d.h. auf den aktuellen Entwurf zur IEC 62305-2 [3]. Die L{\"o}sungsvorschl{\"a}ge werden begr{\"u}ndet, sind allerdings weitestgehend subjektive Meinung des Autors. F{\"u}r {\"u}bliche bauliche Anlagen ist die Anwendung der Vornorm rel. einfach m{\"o}glich. Auch f{\"u}r spezielle F{\"a}lle k{\"o}nnen die darin festgelegten Verfahren herangezogen werden; allerdings sind dann einige weiterf{\"u}hrende {\"U}berlegungen notwendig, die der Planer von Blitzschutzsystemen durchf{\"u}hren muss. Anhand zweier Beispiele soll die Anwendung der VDE V 0185 Teil 2 auf solche speziellen F{\"a}lle dargestellt werden.}, language = {de} } @inproceedings{KernKraemer2003, author = {Kern, Alexander and Kr{\"a}mer, Heinz-Josef}, title = {Blitzschutzkonzept f{\"u}r eine bauliche Anlage mit Stahlkonstruktion und metallenen W{\"a}nden}, year = {2003}, abstract = {Bauliche Anlagen mit Stahlkonstruktionen (bzw. auch Stahlbetonskelett- Konstruktionen) und metallenen W{\"a}nden sind bereits in sehr großer Zahl errichtet. Dazu geh{\"o}ren kleinere bis gr{\"o}ßere Lagerhallen ebenso wie Einkaufszentren. Sie zeichnen sich durch große Flexibilit{\"a}t, einfache Planung, kurze Bauzeit und rel. geringe Kosten aus. Auch in der nahen Zukunft ist deshalb mit Planung und Errichtung weiterer solcher baulicher Anlagen zu rechnen. Abh{\"a}ngig von der Nutzung der Hallen sind auch mehr oder weniger umfangreiche elektrische und elektronische Systeme vorhanden, die wichtige Funktionen sicherstellen m{\"u}ssen. Der Blitzschutz f{\"u}r diese baulichen Anlagen sollte sich also nicht nur im „klassischen" Geb{\"a}ude-Blitzschutz nach DIN V 0185-3 VDE V 0185 Teil 3 [1] ersch{\"o}pfen; ein Erg{\"a}nzung hin zu einem sinnvollen Grundschutz der elektrischen und elektronischen Systeme nach DIN V 0185-4 VDE V 0185 Teil 4 [2] ist anzuraten. Im folgenden Beitrag wird ein Konzept vorgestellt, mit dem ein hochwertiger Blitzschutz sowohl der baulichen Anlage und der darin befindlichen Personen, als auch der elektrischen und elektronischen Systeme verwirklicht werden kann. Insbesondere bei großfl{\"a}chigen Hallen stellen sich dabei besondere Anforderungen. Das Konzept und die zugeh{\"o}rigen blitzschutz-technischen Maßnahmen k{\"o}nnen drei Hauptbereichen zugeordnet werden: - {\"A}ußerer Blitzschutz; - Innerer Blitzschutz; - weitergehende besondere Maßnahmen. Das Konzept sowie die Maßnahmen werden allgemein beschrieben und teilweise anhand einer ausgef{\"u}hrten Anlage mit Fotos beispielhaft dokumentiert.}, language = {de} } @article{KernKrichel2003, author = {Kern, Alexander and Krichel, Frank}, title = {{\"U}berlegungen zum Blitzschutzkonzept f{\"u}r regenerative Energieanlagen}, year = {2003}, abstract = {Dem Blitzschutz von Anlagen der regenerativen Energien kommt in Zukunft eine steigende Bedeutung zu. Dabei ist es notwendig zu ber{\"u}cksichtigen, dass die Schutzmaßnahmen technisch/wirtschaftlich ausgewogen sind. Erbauer, Besitzer oder Benutzer von netzautarken Hybridanlagen haben zu entscheiden, ob die Anlage einen Schutz braucht oder nicht. Um diese Entscheidung zu f{\"a}llen, ist eine Risikoanalyse als erster Schritt sinnvoll. Diese muss dabei die f{\"u}r die Hybridanlage relevanten Schadenarten und spezifischen Parameter, Werte und Randbedingungen mit einbeziehen. Dazu ist die Hilfe eines Blitzschutzexperten sehr hilfreich.}, subject = {Alternative Energiequelle}, language = {de} } @inproceedings{DielmannCudina2003, author = {Dielmann, Klaus-Peter and Cudina, Boris}, title = {Emissionsrechtehandel in Europa - ein neues Instrument f{\"u}r den Umweltschutz}, year = {2003}, abstract = {Funktionsprinzip Emissionsrechtehandel, Betroffene Anlagen und Branchen, Erstverteilung der Emissionsrechte, Bereits erbrachte Emissionsreduktionen (early actions), Ausstieg von betroffenen Unternehmen (opt-out), Teilnahme von nicht betroffenen Unternehmen, Einsatz von Biobrennstoffen, Erfassung und Dokumentation der Emissionen}, subject = {Umweltzertifikathandel}, language = {de} } @inproceedings{DielmannVelden2003, author = {Dielmann, Klaus-Peter and Velden, Alwin van der}, title = {Virtuelle Kraftwerke - Stand der Technik}, year = {2003}, abstract = {Ausgangslage, Funktionsprinzip des virtuellen Kraftwerkes, Energiemanagementsysteme (EMS), Einsatzgebiete, Anlagesysteme eines VKW's, Einsatzbereich der verschiedenen dezentralen Energieanlagen, Vorteile des virtuellen Kraftwerkes, Auswirkungen auf das elektrische Netz, Wirtschaftliche Aspekte, Beispielprojekte}, language = {de} } @inproceedings{ButenwegKuhlmannLopezetal.2003, author = {Butenweg, Christoph and Kuhlmann, Winfried and Lopez, M. and Fernandez, S.}, title = {Seismic vulnerability assessment of the Aachen Cathedral based on measurements and numerical simulations}, series = {International Conference on Earthquake Engineering to mark 40 years from Catastrophic 1963 Skopje Earthquake, Skopje 2003}, booktitle = {International Conference on Earthquake Engineering to mark 40 years from Catastrophic 1963 Skopje Earthquake, Skopje 2003}, organization = {International conference in earthquake engineering to mark 40 years from catastrophic 1963 Skopje earthquake <2003, Skopje>}, pages = {1 -- 8}, year = {2003}, language = {en} } @inproceedings{SurteesGillespieKernetal.2004, author = {Surtees, A. J. and Gillespie, A. and Kern, Alexander and Rousseau, A.}, title = {DEVELOPMENT OF A RISK ASSESSMENT CALCULATOR BASED ON A SIMPLIFIED FORM OF THE IEC 62305-2 STANDARD ON LIGHTNING PROTECTION}, year = {2004}, abstract = {Neue Blitzschutznorm IEC 62305. Entwicklung einer einfachen Software zur Risikoabw{\"a}gung}, language = {en} } @inproceedings{KernHeidlerSeeversetal.2004, author = {Kern, Alexander and Heidler, Fridolin and Seevers, M. and Zischank, Wolfgang J.}, title = {Magnetic Fields and Induced Voltages in case of a Direct Strike - Comparison of Results obtained from Measurements at a Scaled Building to those of IEC 62305-4}, isbn = {0304-3886}, year = {2004}, abstract = {In the paper the results obtained from experiments at a modelled reinforced building in case of a direct lightning strike are compared with calculations. The comparison includes peak values of the magnetic field Hmax, its derivative (dH/dt)max and of induced voltages umax in typical cable routings. The experiments are performed at a 1:6 scaled building and the results are extrapolated using the similarity relations theory. The calculations are based on the approximate formulae given in IEC 62305-4 and have to be supplemented by a rough estimation of the additional shielding effect of a second reinforcement layer. The comparison shows, that the measured peak values of the magnetic field and its derivative are mostly lower than the calculated. The induced voltages are in good agreement. Hence, calculations of the induced voltages based on IEC 62305-4 are a good method for lightning protection studies of buildings, where the reinforcement is used as a grid-like electromagnetic shield.}, subject = {Blitz}, language = {en} } @inproceedings{ZischankHeidlerWiesingeretal.2004, author = {Zischank, Wolfgang J. and Heidler, Fridolin and Wiesinger, J. and Stimper, K. and Kern, Alexander and Seevers, M.}, title = {Magnetic Fields and Induced Voltages inside LPZ 1 Measured at a 1:6 Scale Model Building}, year = {2004}, abstract = {Laborexperimente zu Blitzschutzzonen in Stahlbetongeb{\"a}uden anhand eines Modells im Maßstab 1:6}, language = {en} } @inproceedings{ButenwegSadeghAzarMeskouris2004, author = {Butenweg, Christoph and Sadegh-Azar, H. and Meskouris, Konstantin}, title = {Seismische Vulnerabilit{\"a}t von bestehenden Bauwerken}, series = {5. Forum und Gefahrentag : auf der Suche nach dem Risiko : ein aktuelles Symposium zu Fragen der Risikowahrnehmung und Katastrophenvorsorge in Deutschland, ZDF Mainz Lerchenberg, 13. - 14. Oktober, 2004}, booktitle = {5. Forum und Gefahrentag : auf der Suche nach dem Risiko : ein aktuelles Symposium zu Fragen der Risikowahrnehmung und Katastrophenvorsorge in Deutschland, ZDF Mainz Lerchenberg, 13. - 14. Oktober, 2004}, pages = {1}, year = {2004}, language = {de} } @inproceedings{Bruessermann2005, author = {Br{\"u}ssermann, Klaus}, title = {Platform of Excellence in "Energy and Environment"}, year = {2005}, abstract = {The Ministry of Science and Research in North Rhine-Westphalia created eight platforms of excellence, one in the research area „Energy and Environment" in 2002 at ACUAS. This platform concentrates the research and development of 13 professors in J{\"u}lich and Aachen and of two scientific institutes with different topics: - NOWUM-Energy with emphasis on efficient and economic energy conversion - The Solar Institute J{\"u}lich - SIJ - being the largest research institute in the field of renewables at a University of Applied Sciences in Germany With this platform each possible energy conversion - nuclear, fossil, renewable- can be dealt with to help solving the two most important problems of mankind, energy and potable water. At the CSE are presented the historical development, some research results and the combined master studies in „Energy Systems" and „Nuclear Applications"}, subject = {Energietechnik}, language = {en} } @inproceedings{BruessermannDeuster2005, author = {Br{\"u}ssermann, Klaus and Deuster, M.}, title = {Temperature measurement to optimise the burning process}, year = {2005}, abstract = {One of the most important parameters in a burning chamber - in power stations, in waste to energy plants - is the temperature. This temperature is in the range of 700-1500 °C - one of the most advanced measuring methods being the acoustic pyrometry with the possibility of producing temperature mapping in one level of the burning chamber - comparable to computer tomography. The results of these measurements discussed in the presentation can be used - to fulfil the legal requirements in the FRG or in the EU - to equalise the temperature in one level of the burning chamber to optimise the steam production (better efficiency of the plant) and to minimise the production of temperature controlled flue gas components (NO, CO a. o.) - to control the SNCR-process if used.}, subject = {Pyrometrie}, language = {en} } @inproceedings{RenaultButenweg2005, author = {Renault, Philippe and Butenweg, Christoph}, title = {Seismic vulnerability assessment of bridges}, series = {First Munich Bridge Assessment Conference, MBAC 2005 : Munich, 20.-25. June 2005}, booktitle = {First Munich Bridge Assessment Conference, MBAC 2005 : Munich, 20.-25. June 2005}, organization = {Munich Bridge Assessment Conference <1, 2005>}, pages = {1 -- 16}, year = {2005}, language = {en} } @inproceedings{HellmannsHesse2007, author = {Hellmanns, Mark and Hesse, Joachim}, title = {Ger{\"a}uschminderung und Leichtbau in Leistungsgetrieben durch den Einsatz von Werkstoffverbunden}, series = {Hybride Maschinenkonzepte und intelligente Verfahren zur Fertigung von High-Tech-Produkten : Erfolgsbeispiele zur Standortsicherung in Hochlohnl{\"a}ndern : InnoNet Kolloquium am 7. und 8.11.2007, Technologiezentrum am Europaplatz Aachen}, booktitle = {Hybride Maschinenkonzepte und intelligente Verfahren zur Fertigung von High-Tech-Produkten : Erfolgsbeispiele zur Standortsicherung in Hochlohnl{\"a}ndern : InnoNet Kolloquium am 7. und 8.11.2007, Technologiezentrum am Europaplatz Aachen}, pages = {1 -- 46}, year = {2007}, language = {de} } @inproceedings{GellertNordaButenweg2008, author = {Gellert, Christoph and Norda, Hannah and Butenweg, Christoph}, title = {Nonlinear behaviour of masonry under cyclic loading}, series = {7th European Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2008 : 7-9 July 2008, Southampton}, booktitle = {7th European Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2008 : 7-9 July 2008, Southampton}, organization = {European Conference on Structural Dynamics, EURODYN <7, 2008, Southampton>}, pages = {1 -- 12}, year = {2008}, language = {en} } @inproceedings{KernDikta2009, author = {Kern, Alexander and Dikta, Gerhard}, title = {Probability of damage of electrical and electronic systems due to indirect lightning flashes - investigation of data from German insurance companies}, year = {2009}, abstract = {In the presented paper data collected from the field related to damage statistics of electrical and electronic apparatus in household are reported and investigated. These damages (total number approx. 74000 cases), registered by five German insurance companies in 2005 and 2006, were adviced by customers as caused by lightning overvoltages. With the use of stochastical methods it is possible, to reasses the collected data and to distinguish between cases, which are with high probability caused by lightning overvoltages, and those, which are not. If there was an indication for a direct strike, this case was excluded, so the focus was only on indirect lightning flashes, i.e. only flashes to ground near the structure and flashes to or nearby an incoming service line were investigated. The data from the field contain the location of damaged apparatus (residence of the policy holder) and the distances of the nearest cloud-to-ground stroke to the location of the damage registered by the German lightning location network BLIDS at the date of damage. The statistical data along with some complementary numerical simulations allow to verify the correspondence of the Standards rules used for IEC 62305-2 with the field data and to define some correction needs. The results could lead to a better understanding whether a damage reported to an insurance company is really caused by indirect lightning, or not.}, subject = {Blitzschutz}, language = {en} } @misc{Kaster2009, author = {Kaster, Jan Mathis}, title = {Untersuchungen zur Specklereduktion bei der Infrarot-Laser gest{\"u}tzten Ferndetektion von TNT-Oberfl{\"a}chenkontaminationen}, year = {2009}, abstract = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Specklereduktion bei der Infrarotlaser-gest{\"u}tzten abbildenden Ferndetektion von TNT-Oberfl{\"a}chenkontaminationen. F{\"u}r die Detektion wird die Probenoberfl{\"a}che mit einem abstimmbaren Quantenkaskadenlaser bei verschiedenen Wellenzahlen im Spektralbereich von 1340cm-1 bis 1380cm-1 bestrahlt, w{\"a}hrend eine Infrarot-Kamera Bilder der bestrahlten Fl{\"a}che aufzeichnet. Diese Bilder werden dann so verarbeitet, dass im Ausgabebild die chemisch spezifische TNT-Absorption durch eine {\"A}nderung der Helligkeit {\"o}rtlich aufgel{\"o}st erkennbar werden. Da koh{\"a}rente Strahlung, welche beispielsweise an optisch rauen Oberfl{\"a}chen reflektiert wird, aufgrund der stochastischen Verteilung der Oberfl{\"a}chenrautiefe mit der einfallenden Strahlung lateral unterschiedlich interferiert, entsteht ein „Rauschen" in der aufgezeichneten Strahlungsleistungsverteilung, das sog. Speckle-Ph{\"a}nomen. Die Empfindlichkeit der oben skizzierten Lasergest{\"u}tzten Messtechnik wird im Wesentlichen durch diesen Effekt limitiert. Um die durch Laserspeckles verursachten Rauschanteile zu reduzieren, gibt es verschiedene M{\"o}glichkeiten. Durch Reduktion von zeitlicher und r{\"a}umlicher Koh{\"a}renz der Strahlung wird deren Interferenzf{\"a}higkeit reduziert und durch Variieren des Specklemusters w{\"a}hrend einer Bildaufzeichnung f{\"u}hren Mittelungen unkorrelierter Rauschanteile zu einer Specklekontrastreduktion. Letztere M{\"o}glichkeit resultiert daraus, dass Laserspeckles statistisch durch die Familie der Gammaverteilungen beschrieben werden k{\"o}nnen. Demnach verbessert sich das Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis mit der Anzahl gemittelter, unkorrelierter Rauschmuster proportional zur Wurzel dieser Anzahl. Ein im MIR-Spektralbereich umsetzbarer Ansatz, der all diese M{\"o}glichkeiten ber{\"u}cksichtigt, wurde bereits 1971 von Lowenthal und Joyeaux vorgeschlagen und im Rahmen der vorliegenden Arbeit f{\"u}r den infraroten Spektralbereich adaptiert. Dazu wird die Strahlung mit zwei CVD-Diamant-Wafern moduliert; ein Wafer ist dabei station{\"a}r und der andere rotiert mit ca. 70Hz. In der vorliegenden Arbeit konnte mit diesem Ansatz eine Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnisses in der betrachteten Strahlungsleistungs¬verteilung von urspr{\"u}nglich 3 auf etwa 45 erzielt werden. So konnten erstmals TNT-Kontaminationen von bis zu 10µg/cm² in einem Abstand von 5m abbildend nachgewiesen werden. Dies entspricht der Kontamination durch einen mit TNT leicht verunreinigten Fingerabdruck.}, subject = {Speckle}, language = {de} } @article{WettingfeldKernKraemeretal.2009, author = {Wettingfeld, J{\"u}rgen and Kern, Alexander and Kr{\"a}mer, Heinz-Josef and Thorm{\"a}hlen, Reyno}, title = {International anerkannte Blitzschutznormen : Ausgewogener und sicherer Schutz}, publisher = {Fachhochschule Aachen}, address = {Aachen}, year = {2009}, abstract = {Die Einleitung zur Norm DIN EN 62305-3 beschreibt klar und ein - deutig: Der vorliegende Teil der IEC 62305 behandelt den Schutz von baulichen Anlagen gegen materielle Sch{\"a}den und den Schutz von Personen gegen Verletzungen durch Ber{\"u}hrungs- und Schrittspannungen. Als das wesentlichste und effektivste Mittel zum Schutz von baulichen Anlagen gegen materielle Sch{\"a}den gilt das Blitz - schutzsystem (LPS).}, subject = {Blitzschutz}, language = {de} } @inproceedings{KernBeierlZischank2009, author = {Kern, Alexander and Beierl, Ottmar and Zischank, Wolfgang}, title = {Calculation of the separation distance according to IEC 62305-3: 2006-10 - Remarks for the application and simplified methods}, year = {2009}, abstract = {[Paper of the X International Symposium on Lightning Protection 9th - 13th November, 2009 - Curitiba, Brazil. 6 pages] The international standard IEC 62305-3, published in 2006, requires as an integral part of the lightning protection system (LPS) the consideration of a separation distance between the conductors of the LPS and metal and electrical installations inside the structure to be protected. IEC 62305-3 gives two different methods for this calculation: a standard, simplified approach and a more detailed approach, which differ especially regarding the treatment of the current sharing effect on the LPS conductors. Hence, different results for the separation distance are possible, leading to some discrepancies in the use of the standard. The standard approach defined in the main part (Clause 6.3) and in Annex C of the standard in some cases may lead to a severe oversizing of the required separation distance. The detailed approach described in Annex E naturally gives more correct results. However, a calculation of the current sharing amongst all parts of the air-termination and downconductor network is necessary, in many cases requiring the use of network analysis programs. In this paper simplified methods for the assessment of the current sharing are presented, which are easy to use as well as sufficiently adequate.}, subject = {Blitzschutz}, language = {de} } @inproceedings{BehrensFrentzelKern2009, author = {Behrens, J{\"o}rg and Frentzel, Ralf and Kern, Alexander}, title = {Simulation der transienten Spannungsverl{\"a}ufe im Eigenbedarfsnetz eines Großkraftwerks bei einem kraftwerksnahen Blitzeinschlag in die Hochspannungs-Freileitung}, isbn = {978-3-8007-3197-8}, year = {2009}, abstract = {8. VDE/ABB-Blitzschutztagung, 29. - 30. Oktober 2009 in Neu-Ulm. Blitzschutztagung <8, 2009, Neu-Ulm> Berlin : VDE Verl. 2009 Großkraftwerke k{\"o}nnen durch Blitzentladungen mit potentiellen Auswirkungen auf deren Verf{\"u}gbarkeit und Sicherheit gef{\"a}hrdet werden. Ein sehr spezielles Szenario, welches aus aktuellem Anlass zu untersuchen war, betrifft den kraftwerksnahen Blitzeinschlag in die Hochspannungs-Freileitung am Netzanschluss der Anlage. Wird nun noch ein sogenannter Schirmfehler unterstellt, d.h. der direkte Blitzeinschlag erfolgt in ein Leiterseil des Hoch- bzw. H{\"o}chstspannungsnetzes und nicht in das dar{\"u}ber gespannte Erdseil, so bedeutet dies eine extreme elektromagnetische Einwirkung. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Simulation eines solchen Blitzeinschlages und dessen Auswirkungen auf den Netzanschluss und die Komponenten der elektrischen Eigenbedarfsanlagen eines Kraftwerks auf den unterlagerten Spannungsebenen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse lassen sich ohne Einschr{\"a}nkungen auf Industrieanlagen mit Mittelspannungs-Netzanschluss und ohne eigener Stromversorgung {\"u}bertragen.}, subject = {Blitzschutz}, language = {de} } @incollection{BorchertHeimannSchemm2011, author = {Borchert, J{\"o}rg and Heimann, Thorsten and Schemm, Ralf}, title = {Speicheroptimierung}, series = {Gashandel und Gasbeschaffung}, booktitle = {Gashandel und Gasbeschaffung}, publisher = {Euroforum Verl.}, address = {D{\"u}sseldorf}, publisher = {Fachhochschule Aachen}, pages = {1 -- 69}, year = {2011}, abstract = {In dieser Lektion wurden beginnend mit der Darstellung des fundamentalen Wandels des Gasmarktes die daraus folgenden Implikationen f{\"u}r die Einsatzweise von Gasspeichern abgeleitet. Anschließend wurden zwei Bewertungs- und Steuerungsverfahren f{\"u}r einen Gasspeicher an den beiden Marktstufen Termin- und Spotmarkt methodisch vorgestellt und anhand von Beispielrechnungen illustriert. Das Verfahren zur Bewertung und Steuerung im Terminmarkt stellt ein sehr robustes und methodisch einfaches Verfahren dar. Hierbei wird die Saisonalit{\"a}t der Forwardkurve bzw. deren Ver{\"a}nderungen arbitragefrei mithilfe des Speichers ausgenutzt. Dieses Verfahren kann nicht den gesamten Zeitwert des Speichers ausweisen. Es zieht in jedem Zeitpunkt nur die aktuellen Informationen der Forwardkurve zur Entscheidung heran. Es bildet aber keine bedingte Erwartung {\"u}ber zuk{\"u}nftige Ertr{\"a}ge und deren Beeinflussung durch die aktuelle Speicherfahrweise, um hieraus eine optimale Entscheidung zu formulieren. Bei der Bewertung gegen{\"u}ber dem Spotmarkt mithilfe der Least-Squares-Monte- Carlo-Simulation wird in einer stochastischen Optimierung dagegen der volle Zeitwert des Speichers und damit der gesamte Zusatznutzen der Flexibilit{\"a}t ermittelt. Hierdurch leiten sich auch wesentlich andere Hedging-Empfehlungen als im ersten Verfahren ab, um diesen zu sichern. Der Einsatz der beiden Verfahren im Alltag zur Bewirtschaftung des Speichers h{\"a}ngt insbesondere vom Know-how, den Speicherparametern und der Risikobereitschaft des Handels ab. Beide Strategien liefern hierzu Hedging-Empfehlungen ab, mit welchem der zugrunde liegende Wert gesichert werden kann. Risikoaverse H{\"a}ndler, die einen Großteil des inneren Wertes sichern wollen, k{\"o}nnten im Terminmarkt einen Großteil des Speichers mithilfe des „Intrinsic Rolling"-Verfahrens bewirtschaften. Sie w{\"u}rden hierdurch den saisonalen Spread in der Forwardkurve rollierend sichern. Gleichzeitig kann ein kleinerer Anteil mithilfe der stochastischen Optimierung und den damit verbundenen Aus{\"u}bungsgrenzen gegen{\"u}ber dem Spotmarkt bewirtschaftet werden. In einem liquiden vollst{\"a}ndigen Markt wird eine Steuerung des Speichers allein gegen{\"u}ber den vorhandenen Marktstufen vorgenommen und der Wert f{\"u}r alle Marktteilnehmer objektiv messbar. F{\"u}r den Fall, dass der Markt illiquide ist und hierdurch z. B. eine Kundenlast nicht allein am Termin- und Spotmarkt jederzeit gedeckt werden kann, erscheint es notwendig, den Speicher im Kontext einer Portfoliooptimierung zu bewerten. Dies wird in der n{\"a}chsten Lektion vorgenommen. Hierbei ist aber zu beachten, dass der Speicher dadurch eine individualisierte Wertkomponente erh{\"a}lt, die von der konkreten Ausgestaltung des jeweiligen Portfolios abh{\"a}ngt.}, language = {de} } @inproceedings{ButenwegRosinKubalski2013, author = {Butenweg, Christoph and Rosin, Julia and Kubalski, Thomas}, title = {Seismic response of conventional and base-isolated liquid storage tanks}, series = {International Conference on Earthquake Engineering : 29.-31.05.2013, Skopje, Mazedonien}, booktitle = {International Conference on Earthquake Engineering : 29.-31.05.2013, Skopje, Mazedonien}, organization = {International Conference on Earthquake Engineering <2013, Skopje>}, pages = {1 -- 8}, year = {2013}, language = {en} } @inproceedings{ButenwegKleemannAltayetal.2013, author = {Butenweg, Christoph and Kleemann, Anne and Altay, Okyay and Renault, Philippe}, title = {Simulation of impact-loads on reinforced concrete structural elements}, series = {22nd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology 2013 : (SMiRT 22) ; San Francisco, California, USA, 18 - 23 August 2013}, booktitle = {22nd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology 2013 : (SMiRT 22) ; San Francisco, California, USA, 18 - 23 August 2013}, organization = {International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology, SMIRT <22, 2013, San Francisco, Calif.>}, pages = {1 -- 10}, year = {2013}, language = {en} } @inproceedings{DalguerRenaultChurilovetal.2016, author = {Dalguer, Luis A. and Renault, Philippe and Churilov, Sergey and Butenweg, Christoph}, title = {Evaluation of fragility curves for a three-storey-reinforced-concrete mock-up of SMART 2013 project}, series = {Transactions, SMiRT-23 : 23rd Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology : Manchester, United Kingdom - August 10-14, 2015}, booktitle = {Transactions, SMiRT-23 : 23rd Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology : Manchester, United Kingdom - August 10-14, 2015}, organization = {Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology <23, 2015, Manchester>}, pages = {1 -- 9}, year = {2016}, language = {en} } @article{HeelDiktaBraekers2021, author = {Heel, Mareike van and Dikta, Gerhard and Braekers, Roel}, title = {Bootstrap based goodness‑of‑fit tests for binary multivariate regression models}, series = {Journal of the Korean Statistical Society}, volume = {51}, journal = {Journal of the Korean Statistical Society}, publisher = {Springer Nature}, address = {Singapur}, issn = {2005-2863 (Online)}, doi = {10.1007/s42952-021-00142-4}, pages = {28 Seiten}, year = {2021}, abstract = {We consider a binary multivariate regression model where the conditional expectation of a binary variable given a higher-dimensional input variable belongs to a parametric family. Based on this, we introduce a model-based bootstrap (MBB) for higher-dimensional input variables. This test can be used to check whether a sequence of independent and identically distributed observations belongs to such a parametric family. The approach is based on the empirical residual process introduced by Stute (Ann Statist 25:613-641, 1997). In contrast to Stute and Zhu's approach (2002) Stute \& Zhu (Scandinavian J Statist 29:535-545, 2002), a transformation is not required. Thus, any problems associated with non-parametric regression estimation are avoided. As a result, the MBB method is much easier for users to implement. To illustrate the power of the MBB based tests, a small simulation study is performed. Compared to the approach of Stute \& Zhu (Scandinavian J Statist 29:535-545, 2002), the simulations indicate a slightly improved power of the MBB based method. Finally, both methods are applied to a real data set.}, language = {en} } @article{BlankeHagenkampDoeringetal.2021, author = {Blanke, Tobias and Hagenkamp, Markus and D{\"o}ring, Bernd and G{\"o}ttsche, Joachim and Reger, Vitali and Kuhnhenne, Markus}, title = {Net-exergetic, hydraulic and thermal optimization of coaxial heat exchangers using fixed flow conditions instead of fixed flow rates}, series = {Geothermal Energy}, volume = {9}, journal = {Geothermal Energy}, number = {Article number: 19}, publisher = {Springer}, address = {Berlin}, issn = {2195-9706}, doi = {10.1186/s40517-021-00201-3}, pages = {23 Seiten}, year = {2021}, abstract = {Previous studies optimized the dimensions of coaxial heat exchangers using constant mass fow rates as a boundary condition. They show a thermal optimal circular ring width of nearly zero. Hydraulically optimal is an inner to outer pipe radius ratio of 0.65 for turbulent and 0.68 for laminar fow types. In contrast, in this study, fow conditions in the circular ring are kept constant (a set of fxed Reynolds numbers) during optimization. This approach ensures fxed fow conditions and prevents inappropriately high or low mass fow rates. The optimization is carried out for three objectives: Maximum energy gain, minimum hydraulic efort and eventually optimum net-exergy balance. The optimization changes the inner pipe radius and mass fow rate but not the Reynolds number of the circular ring. The thermal calculations base on Hellstr{\"o}m's borehole resistance and the hydraulic optimization on individually calculated linear loss of head coefcients. Increasing the inner pipe radius results in decreased hydraulic losses in the inner pipe but increased losses in the circular ring. The net-exergy diference is a key performance indicator and combines thermal and hydraulic calculations. It is the difference between thermal exergy fux and hydraulic efort. The Reynolds number in the circular ring is instead of the mass fow rate constant during all optimizations. The result from a thermal perspective is an optimal width of the circular ring of nearly zero. The hydraulically optimal inner pipe radius is 54\% of the outer pipe radius for laminar fow and 60\% for turbulent fow scenarios. Net-exergetic optimization shows a predominant infuence of hydraulic losses, especially for small temperature gains. The exact result depends on the earth's thermal properties and the fow type. Conclusively, coaxial geothermal probes' design should focus on the hydraulic optimum and take the thermal optimum as a secondary criterion due to the dominating hydraulics.}, language = {en} } @article{GeorgStollenwerkReinkensmeieretal.2021, author = {Georg, J{\"o}rg Heiner and Stollenwerk, Dominik and Reinkensmeier, Sebastian and Jungbluth, Christian}, title = {„Smartes" Laden an {\"o}ffentlich zug{\"a}nglichen Lades{\"a}ulen - Teil 1: Quo vadis, Marktdesign?}, series = {Energiewirtschaftliche Tagesfragen : et ; Zeitschrift f{\"u}r Energiewirtschaft, Recht, Technik und Umwelt}, volume = {71}, journal = {Energiewirtschaftliche Tagesfragen : et ; Zeitschrift f{\"u}r Energiewirtschaft, Recht, Technik und Umwelt}, number = {1/2}, publisher = {ETV Energieverlag}, address = {Essen}, isbn = {0720-6240}, issn = {0013-743X}, pages = {64 -- 69}, year = {2021}, language = {de} } @article{StollenwerkReinkensmeierGeorgetal.2021, author = {Stollenwerk, Dominik and Reinkensmeier, Sebastian and Georg, J{\"o}rg Heiner and Jungbluth, Christian}, title = {„Smartes" Laden an {\"o}ffentlich zug{\"a}nglichen Lades{\"a}ulen - Teil 2: USER-Verhalten und -Erwartungen}, series = {Energiewirtschaftliche Tagesfragen : et ; Zeitschrift f{\"u}r Energiewirtschaft, Recht, Technik und Umwelt}, volume = {71}, journal = {Energiewirtschaftliche Tagesfragen : et ; Zeitschrift f{\"u}r Energiewirtschaft, Recht, Technik und Umwelt}, number = {3}, publisher = {ETV Energieverlag}, address = {Essen}, isbn = {0720-6240}, issn = {0013-743X}, pages = {38 -- 42}, year = {2021}, language = {de} } @article{CheenakulaHoffstadtKrafftetal.2022, author = {Cheenakula, Dheeraja and Hoffstadt, Kevin and Krafft, Simone and Reinecke, Diana and Klose, Holger and Kuperjans, Isabel and Gr{\"o}mping, Markus}, title = {Anaerobic digestion of algal-bacterial biomass of an Algal Turf Scrubber system}, series = {Biomass Conversion and Biorefinery}, volume = {13}, journal = {Biomass Conversion and Biorefinery}, publisher = {Springer}, address = {Berlin}, issn = {2190-6823}, doi = {10.1007/s13399-022-03236-z}, pages = {15 Seiten}, year = {2022}, abstract = {This study investigated the anaerobic digestion of an algal-bacterial biofilm grown in artificial wastewater in an Algal Turf Scrubber (ATS). The ATS system was located in a greenhouse (50°54′19ʺN, 6°24′55ʺE, Germany) and was exposed to seasonal conditions during the experiment period. The methane (CH4) potential of untreated algal-bacterial biofilm (UAB) and thermally pretreated biofilm (PAB) using different microbial inocula was determined by anaerobic batch fermentation. Methane productivity of UAB differed significantly between microbial inocula of digested wastepaper, a mixture of manure and maize silage, anaerobic sewage sludge, and percolated green waste. UAB using sewage sludge as inoculum showed the highest methane productivity. The share of methane in biogas was dependent on inoculum. Using PAB, a strong positive impact on methane productivity was identified for the digested wastepaper (116.4\%) and a mixture of manure and maize silage (107.4\%) inocula. By contrast, the methane yield was significantly reduced for the digested anaerobic sewage sludge (50.6\%) and percolated green waste (43.5\%) inocula. To further evaluate the potential of algal-bacterial biofilm for biogas production in wastewater treatment and biogas plants in a circular bioeconomy, scale-up calculations were conducted. It was found that a 0.116 km2 ATS would be required in an average municipal wastewater treatment plant which can be viewed as problematic in terms of space consumption. However, a substantial amount of energy surplus (4.7-12.5 MWh a-1) can be gained through the addition of algal-bacterial biomass to the anaerobic digester of a municipal wastewater treatment plant. Wastewater treatment and subsequent energy production through algae show dominancy over conventional technologies.}, language = {en} } @misc{SteuerDankertBernhardLangolfetal.2022, author = {Steuer-Dankert, Linda and Bernhard, Sebastian and Langolf, Jessica and Leicht-Scholten, Carmen}, title = {Managing change and acceptance of digitalization strategies - Implementing the vision of „Internet of Production" (IoP) in existing corporate structures}, series = {Textile Impulse f{\"u}r die Zukunft: Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2022 : 1. - 2. Dezember 2022, Eurogress Aachen}, journal = {Textile Impulse f{\"u}r die Zukunft: Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2022 : 1. - 2. Dezember 2022, Eurogress Aachen}, pages = {153 -- 153}, year = {2022}, abstract = {The vision of the Internet of Production is to enable a new level of crossdomain collaboration by providing semantically adequate and context-aware data from production, development \& usage in real-time.}, language = {en} } @article{SchuellerRuhlDinstuehlerSengeretal.2022, author = {Sch{\"u}ller-Ruhl, Aaron and Dinst{\"u}hler, Leonard and Senger, Thorsten and Bergfeld, Stefan and Ingenhag, Christian and Fleischhaker, Robert}, title = {Direct fabrication of arbitrary phase masks in optical glass via ultra-short pulsed laser writing of refractive index modifications}, series = {Applied Physics B}, volume = {128}, journal = {Applied Physics B}, number = {Article number: 208}, editor = {Mackenzie, Jacob}, publisher = {Springer}, address = {Berlin}, issn = {1432-0649 (Online)}, doi = {10.1007/s00340-022-07928-2}, pages = {1 -- 11}, year = {2022}, abstract = {We study the possibility to fabricate an arbitrary phase mask in a one-step laser-writing process inside the volume of an optical glass substrate. We derive the phase mask from a Gerchberg-Saxton-type algorithm as an array and create each individual phase shift using a refractive index modification of variable axial length. We realize the variable axial length by superimposing refractive index modifications induced by an ultra-short pulsed laser at different focusing depth. Each single modification is created by applying 1000 pulses with 15 μJ pulse energy at 100 kHz to a fixed spot of 25 μm diameter and the focus is then shifted axially in steps of 10 μm. With several proof-of-principle examples, we show the feasibility of our method. In particular, we identify the induced refractive index change to about a value of Δn=1.5⋅10-3. We also determine our current limitations by calculating the overlap in the form of a scalar product and we discuss possible future improvements.}, language = {en} } @article{MaurerRiekeSchemmetal.2023, author = {Maurer, Florian and Rieke, Christian and Schemm, Ralf and Stollenwerk, Dominik}, title = {Analysis of an urban grid with high photovoltaic and e-mobility penetration}, series = {Energies}, volume = {16}, journal = {Energies}, number = {8}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {1996-1073}, doi = {10.3390/en16083380}, pages = {18 Seiten}, year = {2023}, abstract = {This study analyses the expected utilization of an urban distribution grid under high penetration of photovoltaic and e-mobility with charging infrastructure on a residential level. The grid utilization and the corresponding power flow are evaluated, while varying the control strategies and photovoltaic installed capacity in different scenarios. Four scenarios are used to analyze the impact of e-mobility. The individual mobility demand is modelled based on the largest German studies on mobility "Mobilit{\"a}t in Deutschland", which is carried out every 5 years. To estimate the ramp-up of photovoltaic generation, a potential analysis of the roof surfaces in the supply area is carried out via an evaluation of an open solar potential study. The photovoltaic feed-in time series is derived individually for each installed system in a resolution of 15 min. The residential consumption is estimated using historical smart meter data, which are collected in London between 2012 and 2014. For a realistic charging demand, each residential household decides daily on the state of charge if their vehicle requires to be charged. The resulting charging time series depends on the underlying behavior scenario. Market prices and mobility demand are therefore used as scenario input parameters for a utility function based on the current state of charge to model individual behavior. The aggregated electricity demand is the starting point of the power flow calculation. The evaluation is carried out for an urban region with approximately 3100 residents. The analysis shows that increased penetration of photovoltaics combined with a flexible and adaptive charging strategy can maximize PV usage and reduce the need for congestion-related intervention by the grid operator by reducing the amount of kWh charged from the grid by 30\% which reduces the average price of a charged kWh by 35\% to 14 ct/kWh from 21.8 ct/kWh without PV optimization. The resulting grid congestions are managed by implementing an intelligent price or control signal. The analysis took place using data from a real German grid with 10 subgrids. The entire software can be adapted for the analysis of different distribution grids and is publicly available as an open-source software library on GitHub.}, language = {en} } @misc{SteuerDankertBernhardLangolfetal.2023, author = {Steuer-Dankert, Linda and Bernhard, Sebastian and Langolf, Jessica and Leicht-Scholten, Carmen}, title = {About the paradox of sustainable production and what we can do about it!}, series = {Joint SCORAI-ERSCP-WUR conference on transforming consumption-production systems toward just and sustainable futures (SCP23), July 5-8, 2023, Wageningen, The Netherlands}, journal = {Joint SCORAI-ERSCP-WUR conference on transforming consumption-production systems toward just and sustainable futures (SCP23), July 5-8, 2023, Wageningen, The Netherlands}, year = {2023}, abstract = {Sustainability is playing an increasingly important role. Not least due to the definition of the sustainable development goals (SDGs) in the framework of the agenda 2030 by the United Nations (UN) in 2015 (United Nations, n.d.), it has become clear that the cooperation of different actors is needed to achieve the defined 17 goals. Industry, as a global actor, has a special role to play in this. In the course of sustainable production processes and chains, the industry is confronted with the responsibility of reflecting on the consequences of its own trade on an ecological, economic, and also social level and deriving measures that, according to the definition of sustainability (Hauff, 1987), will also enable future generations to satisfy their needs. While the ecological pillar of sustainability is already being addressed by different industrial initiatives (Deloitte, 2021), it is questionable to what extent the economic and, above all, the social pillars of sustainability also play a decisive role. Accordingly, it is questionable to what extent sustainability in its triad of social, ecological, and economic aspects is taken into account holistically at all, and thus to what extent the industry contributes to achieving the 17 goals defined by the UN. This paper presents a qualitative study that explores these questions. Interviewing 31 representatives from the manufacturing industry in Germany, results indicate a Paradox of Sustainable Production expressed by a theoretical reflection of the need for focusing on people in production processes on the one hand and a lack of addressing the social pillar of sustainability in concepts on the other hand. However, while it is a troublesome finding given the striking need for sustainable development (The-Sustainable-Development-Goals-Report-2022; Kropp 2019; von Hauff 2021; Roy and Singh 2017), the paradox directly lays out a path of resolving it. This is because, given its nature, we can see that we could resolve it via the implementation of strong educational efforts trying to help the respective people of the manufacturing industry to understand the holistic and interdependent character of sustainable development (The-Sustainable-Development-Goals-Report-2022).}, language = {en} } @article{HoffstadtCheenakulaNikolauszetal.2023, author = {Hoffstadt, Kevin and Cheenakula, Dheeraja and Nikolausz, Marcell and Krafft, Simone and Harms, Hauke and Kuperjans, Isabel}, title = {Design and construction of a new reactor for flexible biomethanation of hydrogen}, series = {Fermentation}, volume = {9}, journal = {Fermentation}, number = {8}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {2311-5637}, doi = {10.3390/fermentation9080774}, pages = {1 -- 16}, year = {2023}, abstract = {The increasing share of renewable electricity in the grid drives the need for sufficient storage capacity. Especially for seasonal storage, power-to-gas can be a promising approach. Biologically produced methane from hydrogen produced from surplus electricity can be used to substitute natural gas in the existing infrastructure. Current reactor types are not or are poorly optimized for flexible methanation. Therefore, this work proposes a new reactor type with a plug flow reactor (PFR) design. Simulations in COMSOL Multiphysics ® showed promising properties for operation in laminar flow. An experiment was conducted to support the simulation results and to determine the gas fraction of the novel reactor, which was measured to be 29\%. Based on these simulations and experimental results, the reactor was constructed as a 14 m long, 50 mm diameter tube with a meandering orientation. Data processing was established, and a step experiment was performed. In addition, a kLa of 1 h-1 was determined. The results revealed that the experimental outcomes of the type of flow and gas fractions are in line with the theoretical simulation. The new design shows promising properties for flexible methanation and will be tested.}, language = {en} }