Forschungsprojekte

Die Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (»AGEE-Stat«) arbeitet im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, und nukleare Sicherheit (BMU) an wichtigen Datengrundlagen über erneuerbare Energien, die für nationale und internationale Zwecke benötigt werden. Dabei wird sie von der Geschäftsstelle am Umweltbundesamt (UBA) geleitet und wissenschaftlich sowie organisatorisch unterstützt. Im Rahmen des Projekts ist das Fraunhofer ISE für die wissenschaftliche Begleitung in den Bereichen Photovoltaik und Wärmepumpen (Umweltwärme/ oberflächennahe Geothermie) zuständig. | Laufzeit: 04/2019 - 06/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 02/2020 - 02/2021

In Kuwait soll auf einer Fläche von 100 km² ein Kraftwerkspark aus Wind-, CSP- und PV-Technologien mit einer Gesamtkapazität von 2 GW in drei Ausbaustufen gebaut werden. Insgesamt 14 potenzielle Technologien wurden im Rahmen der Studie ausgewählt und für den Einsatz im Park techno-ökonomisch bewertet. Um für verschiedene Szenarien die optimale Technologiezusammensetzung zu erhalten, definierte das Fraunhofer ISE Bewertungskriterien und entwickelte ein Optimierungsverfahren. Ein wichtiges Kriterium hierbei ist die Möglichkeit mit dem Kraftwerkspark, die in Kuwait ausgeprägten Lastspitzen abzudecken. Die Optimierung berücksichtigt neben technischen auch sozio-ökonomische Faktoren sowie eine prognostizierte Kostenentwicklung bis zur letzten Ausbaustufe in 2030. | Laufzeit: 2013

Zahlreiche Kommunen, Regionen zunehmend auch Städte haben sich zum Ziel gesetzt ihre Energieversorgung auf erneuerbare Energietechnologien umzustellen. 100%EE-Regionen, Bioenergiedörfer aber auch Städte wie Flensburg oder Frankfurt am Main haben sich ehrgeizige Ziele bezüglich ihrer Energiebereitstellung und CO2-Reduktion gesetzt. Welche Auswirkungen haben jedoch diese Entwicklungen auf das gesamte Energiesystem Deutschland? | Laufzeit: 05/ 2015 - 12/2018

Die Energiewende bringt nicht nur einen Technologie,- sondern auch einen Strukturwandel des Energiesystems mit sich. Bereits jetzt gibt es erste Projekte, in denen mittels Direkt- oder Peer-2-Peer-Handelskonzepten lokale Erzeuger und Verbraucher dynamisch variierende Strommengen direkt austauschen, ohne dabei auf die klassische Struktur der Energieversorgung wie Energiemärkte oder Großhändler zurückzugreifen. Dabei stellt sich die Frage, wie diese zukünftigen möglichen Handelsstrukturen sich auf die etablierten Ausgleichsprozesse wie das Bilanzkreismanagement auswirken. Zentrales Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts »BKM_2.0« ist es, methodische, regulatorische und technische Lösungen für die Verknüpfung und Anpassungsprozesse zwischen dem klassischem Bilanzkreismanagement und innovativen Energiehandelsprozessen zu erarbeiten. | Laufzeit: 12/2020 - 06/2024

Auf dem ehemaligen Zechengelände Shamrockpark in Herne wird die Planung, Realisierung und der Betrieb eines Niedertemperatur- oder »kalten« Nahwärmenetzes als sogenanntes LowEx-Wärmenetz demonstriert. Das Vorhaben wird durch zwei Forschungsprojekte begleitet, die vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert werden. Im Rahmen des TransUrban.NRW Vorhabens erfolgt die Planung und die Betriebsoptimierung des Shamrockpark-Energiesystems. Das Vorhaben CLUE dagegen konzentriert sich vor allem auf die Fragestellung, welche externen Flexibilitäten das Quartiersenergiesystems Shamrockpark aufgrund seiner Sektorenkopplung dem vorgelagerten Stromsystem zur Verfügung stellen könnte und wie die Nutzenden des Quartiers für die Transformation gewonnen werden können.| Laufzeit: 2019 - 2023

Für zahlreiche Produktions- und Reinigungsprozesse wird Prozesswärme benötigt, besonders in der Lebensmittelindustrie, in der die Prozesswärme einen beachtlichen Anteil am betrieblichen Gesamtenergieeinsatz ausmacht. Eine Reihe von Optimierungsmaßnahmen kann zur Energie- und Kostenreduktion beitragen. Im Rahmen des Projekts »DAST II TuPro« sollen in ausgewählten tunesischen Produktionsstätten technische und ökonomische Möglichkeiten für den Einsatz von Solarthermie identifiziert sowie Grundsteine für den Aufbau von Energiemanagementsystemen gelegt werden. Zunächst werden Energieeffizienzpotenziale geprüft und deren Umsetzungschancen bewertet. Die ausgewählten Unternehmen sind im Bereich der Lebensmittelproduktion tätig. Für diese Branche ist der hohe Anteil an benötigter Prozesswärme charakteristisch. Ein systematisches Energiemanagement dient als Instrument, um die Energieeffizienz vor allem in energieintensiven Unternehmen kontinuierlich zu erhöhen. | Laufzeit: 03/2013 - 03/2018

Ziel der Bundesregierung ist, die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um 80 - 95 % gegenüber 1990 zu reduzieren. Neben der Analyse eines kostenoptimalen zukünftigen Energiesystems stellt sich die Frage nach dem Tempo, mit dem sich ein Energiesystem verändern kann. Daher spielen zeitlich aufgelöste Transformationsprozesse für die Energiesystemanalyse eine wichtige Rolle. Anhand modellierter Entwicklungspfade können CO2-Minderung, Netzauslastung oder benötigte Flexibilitätsoptionen analysiert werden. Der Weg zu einem Energiesystem der Zukunft, basierend auf erneuerbaren Energien, wird im Rahmen des Eigenforschungsprojekts »Erneuerbare Energien Szenarien (E2S)« analysiert und bewertet. | Laufzeit: 09/2011 - 08/2014

Um die Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 in Deutschland zu erreichen, ist unter anderem entscheidend, inwieweit der Energieverbrauch für Wohnen, Arbeiten, Freizeit, Konsum und Mobilität in den Städten reduziert und durch klimaneutrale Energiequellen ersetzt werden kann. In der Europäischen Union wird dazu das Konzept von sogenannten »Positive Energy Districts« (PEDs) verfolgt: PEDs sind klimaneutrale Quartiere, die eine positive Wirkung auf das vorgelagerte Energiesystem aufweisen. Die Gebäude in PEDs sind energieeffizient und ihre Wärmeversorgung erfolgt klimaneutral. PEDs nutzen die Potentiale zur Erzeugung erneuerbarer Energien im Quartier konsequent aus, um den Energiebedarf für Strom und Wärme maximal zu decken. Mobilität erfolgt in PEDs elektrisch betrieben und multimodal. | Laufzeit: 11/2021 - 04/2025

Da der deutliche Zuwachs an Ladeinfrastruktur für E-Fahrzeuge lokal zu Versorgungsengpässen in den Verteilnetzen führen kann, werden vor allem Schnellladestationen verstärkt mit lokalen Pufferspeichern ausgestattet. Bei einem Solarcarport mit integriertem Pufferspeicher und Schnellladeinfrastruktur wird der von der PV-Anlage erzeugte Gleichstrom bis zu viermal wechsel- bzw. gleichgerichtet, um seinen Weg vom PV-Modul über den Pufferspeicher in die DC-Ladesäule zu finden. Dabei entstehen unnötige Verluste. | Laufzeit: 01/2017 - 12/2022