In this work a 0D simulation model of the adsorption behavior of hydrogen on activated carbon AX-21TM has been created, employing the modified Dubinin-Astakhov model, to perform parameter studies on the influences of the adsorption isotherms, the operation temperature, the temperature control and the mass flow, on the inside pressure, the total hydrogen storage capacity, the hydrogen mass distribution (adsorbed and in gas phase) and the filling time. The structure of the simulation framework will be explained in detail and the interdependency of the system parameters will be worked out for different scenarios. It is shown that the operation of an adsorption storage tank at cryogenic temperatures (77 K) significantly enhances the total storage capacity, compared to operation at room temperature. Optimizing the temperature control with regards to the thermal conductivity results in a more effective heat dissipation and leads to operation temperatures closer to the target temperature. Different mass flows have only very little influence on the filling time when loading the tank fully, due to a self-limiting thermal behavior, while for partial tank filling, higher mass flows result in much faster filling times. It is also shown that the adsorption time constant used in the linear driving force model greatly influences the mass distribution (the ratio of stored adsorbate to stored gas phase) and represents the crucial factor concerning the accurate representation of the adsorption kinetics of a real system.
Durch den Rückbau konventioneller Kraftwerke und den gleichzeitigen Ausbau Erneuerbarer Energien sinkt die verfügbare Momentanreserve in Deutschland. Diese ist jedoch von zentraler Bedeutung für die Frequenzstabilität, da sie die initiale Frequenzänderungsrate begrenzt, bis die zeitverzögert wirkenden Gegenmaßnahmen des Systemschutzplans im Falle größerer Störungen greifen. Vor diesem Hintergrund ist es essenziell, auch künftig eine ausreichende Momentanreserve in allen Netzbereichen des Elektrizitätsversorgungssystems sicherzustellen. Zur Bestimmung des erforderlichen Momentanreservebedarfs wurde eine Methode entwickelt, die unterschiedliche Netzauftrennungen überlagert und anschließend effizient regionalisiert. Ziel ist es, die Systembedarfe für die relevanten Netzbereiche in Deutschland auszuweisen. In dieser Arbeit wird untersucht, wie sich die Überlagerung verschiedener Netzauftrennungen auf den ausgewiesenen Momentanreservebedarf in Deutschland auswirkt. Dazu wurden drei Untersuchungsfälle für die Überlagerung von Netzauftrennungen erstellt. Diese wurden hinsichtlich des maximal auftretenden Momentanreservebedarfs in Deutschland, seiner feingranularen regionalen Verteilung sowie der Häufigkeit des Auftretens innerhalb eines Betrachtungszeitraums verglichen. Der Vergleich zeigt, dass der maximale Momentanreservebedarf in Deutschland in den verschiedenen Untersuchungsszenarien nahezu identisch ist. Hinsichtlich der Häufigkeit des Bedarfs innerhalb eines Betrachtungszeitraums zeigen sich jedoch deutliche Unterschiede zwischen den Untersuchungsszenarien. Ebenso variiert die regionale Ausprägung der Momentanreserve in den zuvor definierten Bedarfsgebieten je nach Szenario. Abhängig von der gewählten Netzauftrennungstopologie unterscheidet sich außerdem die Korrelation zwischen dem Momentanreservebedarf und der Einspeisung Erneuerbarer Energien.
Accurate short-term photovoltaic (PV) power forecasting is increasingly important for maximizing on-site self-consumption and ensuring reliable grid integration as decentralized PV deployment grows. This paper presents a systematic comparison of Long Short-Term Memory (LSTM) and transformer-based architectures for deterministic short-term PV power forecasting using publicly accessible data from multiple climatic regions. The dataset combines multi-year 15-minute PV power measurements from nine plants with corresponding meteorological variables, and it is followed by a unified preprocessing pipeline that includes outlier treatment, interpolation, feature scaling, and correlation-based feature selection. Several feature subsets and input window lengths are evaluated, and Bayesian hyperparameter optimization is employed to refine model configurations for both architectures. The results indicate that using all meteorological variables except cloud coverage with a 2-day input window yields the best performance. Under this configuration, the transformer model outperforms the LSTM model, achieving on average test errors of MSE = 0.0038 and MAE = 0.0265, compared to 0.0055 and 0.0343 for the LSTM, respectively. An analysis of time-resolved residuals shows that both models exhibit the largest errors around noon, while the transformer provides a consistently narrower error distribution over the diurnal cycle. These findings highlight the advantages of attention-based sequence modeling for PV applications and offer practical guidance on feature design, input horizon selection, and hyperparameter ranges for future data-driven PV forecasting studies.
Die Wasserelektrolyse ist keine Einheitslösung bezüglich Technologie, sondern ein Portfolio aus AEL, PEM, AEM und SOEC mit klar unterschiedlichen Stärken. AEL dominiert nach wie vor bei Robustheit und Kosten, PEM bei Dynamik und Hochdruck, AEM als vielversprechende Niedertemperaturoption mit reduziertem und potenziell keinem Edelmetallbedarf und SOEC bei elektrischer Effizienz in wärmeintegrierten Prozessen. Der weitere Markthochlauf ist heute weniger vom Grundprinzip als von Materialien, Lebensdauer, Systemintegration und industrieller Skalierung abhängig [1].
Die Durchführung von Experimenten in Reallaboren ist mit inhärenten Risiken verbunden, die identifiziert, analysiert und bewertet werden müssen. Im Forschungsprojekt „Fuchstal leuchtet“ wird ein vom Verbundnetz getrenntes Inselnetz nur mit Umrichtern gespeist. Zu den wichtigsten Risikofaktoren gehören personelle, wirtschaftliche und technische Risiken. Personelle Risiken sind als der wichtigste Faktor für die erfolgreiche Durchführung der Feldversuche identifiziert worden. Ein technisches Risiko ist die Einhaltung der Leistungsgrenzen und Energiemengen, das in einem Inselnetz hohe Priorität hat. Dazu ist ein Energiesystem entwickelt worden, mit dem die einzelnen Bestandteile des Inselnetzes modular simuliert werden können und was eine Erweiterung des Systems einfacher möglich macht. Der Vergleich zwischen gemessenen und simulierten Werten zeigt größere momentane Abweichungen der Leistungen, die aber über den gesamten Feldtest bei Betrachtung der umgesetzten Energiemengen unter 5
Im Rahmen des Forschungsprojekts VITREOUSGRID wird ein leistungsbasiertes, lineares Verfahren zur Netzzustandsermittlung in radialen Mittelspannungsnetzen vorgestellt. Der Ansatz nutzt lineare Leistungsbilanzgleichungen und ermöglicht dadurch eine robuste Zustandsermittlung auch bei geringer Messwertdurchdringung und zufällig verteilten Messpunkten. Erste Simulationsergebnisse des angewendeten Ansatzes an einem realen Mittelspannungsnetz zeigen, dass sowohl die Schätzung der Knotenspannungsbeträge als auch der Leitungsströme eine mit etablierten gewichteten Kleinste-Quadrate-Verfahren vergleichbare Genauigkeit erreicht. Gleichzeitig ist das Verfahren aufgrund seiner zugrundeliegenden linearen Leistungsbilanz eindeutig lösbar, sodass Konvergenzprobleme aufgrund des Schätzverfahrens systematisch ausgeschlossen sind. Damit eignet sich der Ansatz insbesondere für die Anwendung in schwach beobachtbaren radialen Mittelspannungsnetzen.
Die Verteilnetzplanung steht durch den zunehmenden Anschluss neuer, elektrischer Verbraucher wie Wärmepumpen und batterieelektrischer Fahrzeuge unter wachsendem Druck. Die damit einhergehende Laststeigerung betrifft insbesondere Mittelspannungsnetze. Gleichzeitig eröffnen diese Verbraucher neue Möglichkeiten zur flexiblen Lastgestaltung, die in bestehenden Planungsmethoden bislang nur unzureichend berücksichtigt werden. In dieser Arbeit wird daher eine Planungsmethode vorgestellt, die verbraucherseitige Flexibilität systematisch in die strategische Mittelspannungsnetzplanung integriert. Bauliche Maßnahmen und der Einsatz von Flexibilität als betriebliche Planungsoption werden hierzu in einem gemeinsamen Entscheidungsraum modelliert. Die Ermittlung des Zielnetzes erfolgt abschließend mittels einer gemischt-ganzzahligen linearen Optimierung (MILP). Die Ergebnisse zweier Fallstudien für ein städtisches und ein ländliches Verteilnetz zeigen, dass die Ausbaukosten durch den gezielten Einsatz von Flexibilität deutlich reduziert werden können. Darüber hinaus ermöglicht die Berücksichtigung betrieblicher Flexibilität eine zeitliche Verschiebung von Netzausbaumaßnahmen. Dadurch können für den Netzausbau erforderliche Ressourcen, insbesondere Personalressourcen, effizienter eingesetzt werden.
Power-to-Gas (PtG) wird im zukünftigen Energiesystem als Schlüsselinstrument der Sektorkopplung diskutiert (Abbildung 1), weil es erneuerbaren Überschussstrom in erneuerbaren oder kohlenstoffarmen Wasserstoff oder nachgelagerte gasförmige Energieträger transformiert und damit Strom-, Gas- und gegebenenfalls Wärmenetze als auch die Sektoren Industrie und Mobilität technisch und marktlich verknüpft [1, 2]. Die zunehmende Durchdringung mit fluktuierenden erneuerbaren Energien (EE) führt bereits heute zu steigenden Redispatch- und Abregelungsvolumina, die volkswirtschaftliche Kosten verursachen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, unter welchen Rahmenbedingungen PtG eine systemisch sinnvolle Alternative oder Ergänzung zu Netzverstärkungen und anderen Flexibilitätsoptionen (Batteriespeicher, Demand-Side-Management) darstellt [3]. Ziel dieses Beitrags ist es, die Rolle von PtG im zukünftigen österreichischen Energiesystem zu verorten, die Marktrelevanz unterschiedlicher Anwendungsfälle zu beleuchten und daraus Bedarfe für Forschung, Technologie und Innovation (FTI) abzuleiten.
Die österreichische Gasinfrastruktur umfasst ein dichtes Transport- und Verteilnetz sowie leistungsfähige Speicher mit einer Gesamtkapazität von mehr als 100 TWh. Diese Infrastruktur spielt eine zentrale Rolle in der aktuellen Energieversorgung des Landes. Um dieses wertvolle Asset nachhaltig zu nutzen, ist geplant, die Gasinfrastruktur bis 2040 vollständig klimaneutral zu gestalten. Im Fokus steht vor allem Grüner Wasserstoff, der durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom erzeugt wird. Grüner Wasserstoff ermöglicht eine CO2-freie Energiegewinnung sowie -speicherung über die Sektorkopplung zwischen den Bereichen Strom und Gas. Darüber hinaus kann er die bestehende Infrastruktur nutzen. Um den erfolgreichen Hochlauf der Wasserstoffinfrastruktur zu gewährleisten, laufen derzeit intensive nationale wie internationale Vorbereitungen. Einerseits spielen Pilotprojekte eine entscheidende Rolle, da sie dazu beitragen, regionales Know-how aufzubauen und den sicheren und effizienten Einsatz der Technologie demonstrieren. Andererseits ist es von entscheidender Bedeutung, kostengünstige Import- und Verteilmöglichkeiten zu schaffen, um Grünen Wasserstoff zu wettbewerbsfähigen Preisen grenzüberschreitend verfügbar zu machen. Im Folgenden werden das Forschungsprojekt „HyGrid2“ und die „European Hydrogen Backbone“ Initiative vorgestellt. HyGrid2 ist ein regionales Projekt, das sich mit der Umstellung von Erdgasleitungen auf Wasserstoff befasst. Dabei liefert es wertvolle Erkenntnisse zu Werkstoffveränderungen, Gasqualität und Sicherheitsstandards. Der European Hydrogen Backbone ist eine kontinentale Infrastrukturinitiative, die als zentrale Wasserstoffversorgung Europas dienen soll. Beschrieben werden sowohl der aktuelle Entwicklungsstand als auch die zwei für Österreich besonders relevanten Transportkorridore, die darauf abzielen, Grünen Wasserstoff aus Nordafrika und der Ukraine zu wettbewerbsfähigen Gesamtkosten nach Zentraleuropa zu transportieren. Das regionale Projekt und die europäische Initiative verdeutlichen die Fortschritte im Bereich Wasserstoff und zeigen dessen Potenzial für eine klimaneutrale Energieversorgung in Österreich und Europa auf.
Cyber range exercises are an effective instrument for cybersecurity training and evaluation, yet exercises specifically tailored to hydroelectric power plants remain scarce. This paper presents the design and evaluation of a cyber range exercise dedicated to hydroelectric power plants, modeling a simplified yet realistic control architecture and operational behavior. Hydroelectric power plants are critical components of modern energy systems and are increasingly exposed to cyber threats due to their reliance on networked control systems. The proposed exercise is based on a structured scenario that supports hands-on training as well as the evaluation of incident detection and response capabilities. Results from participant-based evaluations indicate that the cyber range enables realistic training and reveals domain-specific challenges, highlighting its potential to improve cyber resilience in critical energy infrastructure.
This paper presents a high-performance framework for flexible network load and DDoS attack pattern generation utilizing a P4-programmable Intel Tofino switch. Central to the concept of Sovereign IT, this approach grants operators complete control over both hardware and code. By providing a system open for inspection and adaptation, it offers a transparent and verifiable alternative to proprietary “black-box” solutions. We demonstrate the ability to generate line-rate traffic at 100 Gbit/s to evaluate network and end-system resilience against volumetric ICMP, UDP, and TCP SYN floods. Building upon existing research, this work provides a scalable methodology for identifying performance bottlenecks and hardening infrastructure against evolving threats. By offering a re-programmable platform for autonomous stress-testing, this framework enables operators of critical infrastructure to assess network robustness in high-bandwidth environments without vendor dependency. The complete implementation is provided as open-source to support reproducible advances in network security.
A two-photon printed micro-connector design is proposed for alignment-free insertion and coupling between a single-mode fiber and a printed polymer waveguide. Both micro-connector and the waveguide are fabricated in a single printing process. Light coupling to a whispering gallery mode cavity is demonstrated.
Regional emergencies caused by extreme weather events can lead to outages of critical infrastructures, including power supply, telephony, and mobile communications, leaving affected regions cut off from external support. For situation assessment and decision support, the status of critical infrastructures such as drinking water supplies and emergency shelter occupancy must be known at all times, even when conventional communication channels are unavailable, unreliable, or severely hampered by topographic challenges. This article presents MERLIN (Messaging with Regional LoRa Infrastructure), a research prototype currently undergoing endurance testing in the Austrian municipality of Neuhaus, as the first major application of the ROLORAN Disaster Communication Protocol (RDCP). MERLIN uses LoRa to enable secure, resilient communication between emergency services, the population, and operators of critical entities, contributing to crisis management during large-scale communication outages.
Metrology with undetected photons is an emerging technique that leverages quantum effects and photon correlations (entanglement) to retrieve valuable information in a target spectral range (e.g., mid-infrared, mid-IR) using measurements in an easily accessible domain (e.g., visible, near-IR). The underlying quantum process of spontaneous parametric down-conversion (SPDC) is utilized to generate non-degenerate correlated signal and idler photons to serve as detection and probing photons, respectively. Sensing with undetected photons enables important advantages, such as ultra-low probe powers, room-temperature operation, and shot-noise-limited detection. In this contribution, we apply a quantum nonlinear interferometer based on an SPDC source to perform applied mid-IR spectroscopy, mid-IR microscopy, and mid-IR optical coherence tomography (OCT) as among the most promising techniques for quantum-based routine non-destructive testing. Moreover, we characterize the system, benchmark it against classical systems, and provide a prospective outlook for this new technology.
In order to mitigate the occurrence of EDM bearing currents in electric drive systems, a variety of shaft-grounding systems can be employed. However, their effectiveness and longevity are not guaranteed, as they are significantly influenced by operating conditions and environmental factors. This article introduces two metrological investigations concerning the use of grounding bearings. To begin, the study presents a theoretical review of shaft-grounding systems and the fundamental functionality of grounding bearings in particular. The first investigation, which focuses on measurements conducted on a real drive system, is subsequently described. In this setup, a small grounding bearing is integrated into a traction motor. The bearing current peak amplitudes, the bearing voltage, and the resulting apparent bearing power are then compared with the unmodified state. Later, the second investigation is presented, which involves long-term testing of grounding bearings on a shaft-grounding test bench, with emphasis on ageing effects and longevity.
