Alle Forschungsprojekte

Nachhaltige und kosteneffiziente Photovoltaik-Technologie ist entscheidend für eine vollständig dekarbonisierte Energieerzeugung, den europäischen Green Deal und eine erfolgreiche Energiewende. Im Rahmen des Projekts STEWART arbeitet ein interdisziplinäres und internationales Team an der Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten und umweltfreundlichen Konzepts für schwimmende Photovoltaikanlagen, das ökologische, ökonomische und regulatorische Aspekte integriert. Die Grundlage hierfür bildet das Monitoring und die Simulation der Anlagenleistung während des Betriebs sowie deren Wechselwirkungen mit dem Gewässer, einschließlich Lichtverfügbarkeit, Kühlung und Verschmutzung. Zudem werden die Auswirkungen möglicher Belastungen der PV-Module durch Vogelkot sowie geeignete Vermeidungsmaßnahmen untersucht. | Laufzeit: 12/2024 - 11/2027

Die Kommunale Wärmeplanung (KWP) ist der Grundstein zu einer erfolgreichen Wärmewende vor Ort, denn die Vielfalt der erneuerbaren Wärmequellen und lokalen Gebäudestrukturen erfordert individuelle Lösungen, angepasst an die jeweilige Kommune. Doch wie lässt sich die Summe der individuellen Lösungen langfristig mit dem Erreichen der nationaler Klimaziele in den unterschiedlichen Sektoren vereinbaren? Welche Wechselwirkungen treten dabei zwischen lokaler Planung, übergeordneter Infrastrukturplanung und den Entwicklungen an den Energiemärkten auf? Und wie lassen sich kommunale Wärmepläne automatisiert auswerten, um diese Fragen überhaupt erst beantworten zu können? Mit diesen Forschungsfragen beschäftigt sich das Verbundprojekt KOMpare, in dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Öko-Instituts, des EWI und des Fraunhofer ISE sowie Mitarbeitende der Trianel und der digikoo beteiligt sind. | Laufzeit: 01/2025- 12/2027

Die Dekarbonisierung von Unternehmen ist ein wichtiges Element der Energiewende. Viele kleine und mittlere Unternehmen sind in Industrie- oder Gewerbegebieten angesiedelt. Deren Dekarbonisierung findet bisher nicht überall Eingang in die kommunale Wärmeplanung und ist zudem stark von den Anforderungen der individuellen Produktionsprozesse abhängig. Aufgrund der vielfältigen Zusammensetzungen von Gewerbegebieten gibt es bislang keine Standards zur Entwicklung ganzheitlicher Transformationspfade. Hier setzt das Forschungsprojekt Ind-Supply an. Ziel ist die Entwicklung eines Planungstools für Industriegebiete, dass Planende und Kommunen bei komplexen Energieversorgungsentscheidungen unterstützen soll, um so eine klima- und ressourcenoptimierte Entwicklung zu ermöglichen. Das Projekt ist ein Verbundprojekt der Prognos AG, der greenventory GmbH, der Hochschule Offenburg, der Hochschule für Technik Stuttgart, der Hochschule Karlsruhe HKA und dem Fraunhofer ISE. | Laufzeit: 10/2024- 09/2027

Das Reallabor »TransUrban.NRW« zeigt an vier Demonstratoren, wie klassische Fernwärmegebiete in den Kohlerevieren NRWs zu CO2-armen Systemen transformiert werden können. ImProjektkonsortium, bestehend aus Energieversorgern, Wissenschaft und Quartiersentwicklern, wird die Konzeptionierung und der Betrieb sektorgekoppelter Energiesysteme dfünfter Generation erprobt. Energiesysteme der fünften Generation binden erneuerbare Energien und Abwärme ein, fördern Sektorenkopplung und ermöglichen die Einspeisung durch Prosumer. Für den Betrieb dieser Niedertemperatur-Netze werden neue Geschäftsmodelle entwickelt. | Laufzeit: 01/2020 - 04/2026

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

Im Rahmen des Forschungsprojekts »Modellierung sektorintegrierter Energieversorgung im Quartier« und der zugehörigen Studie wurde untersucht, welche Vorteile sich durch die integrierte Optimierung von Energiesystemen auf Quartiersebene anstatt auf der Ebene von Einzelgebäuden ergeben. Eine quartiersbezogene Wärmeversorgung rückt zwar zunehmend in den Fokus, Stromsysteme mit lokaler Erzeugung zur Eigenversorgung werden jedoch aufgrund der regulatorischen Bedingungen bislang nur auf Gebäudeebene optimiert. Um die Vorteile der Quartiersoptimierung zu quantifizieren, wurden Modellrechnungen durchgeführt, bei denen der Austausch von Strom und Wärme lokal ohne zusätzliche Kosten möglich ist. Außerdem wurde verglichen, wie sich das resultierende quartiersoptimierte Energiesystem von jenem Energiesystem unterscheidet, bei dem jedes Gebäude einzeln optimiert wird und das Quartiersenergiesystem durch die Addition der Einzelsysteme entsteht. | Laufzeit: 01/2021- 12/2022

Die Energie-, Verkehrs- und Wärmewende stellen eine erhebliche Herausforderung für die Stromnetze dar. Nach den aktuellen Planungsrichtlinien würde der verstärkte Einsatz von Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen einen massiven Ausbau der Verteilnetze erfordern. Dies hätte hohe Kosten zur Folge und könnte die Transition zu einer CO2-neutralen Gesellschaft verlangsamen. Netzbetriebsplattformen können mithilfe intelligenter Messsysteme (iMSys) und Steuerboxen Netzzustände erfassen und Netzbelastungen durch gezielte Steuereingriffe, incentiviert über variable Netzentgelte, reduzieren. Kann die Netzbelastung durch gezielte Anreize reduziert werden, so muss dies in der Netzplanung berücksichtigt werden, um den Netzausbau zu minimieren | Laufzeit: 01/2025 - 12/2028

Berlin hat sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2050 klimaneutral zu werden. Die umfangreiche Nutzung der Solarenergie ist dabei ein wichtiger Baustein. Im Berliner Energie- und Klimaschutzprogramm 2030 wurde festgelegt, einen Masterplan Solarcity Berlin zu erstellen, mit dem die Solarpotenziale möglichst schnell erschlossen werden können. Die Berliner Agentur Zebralog und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE wurden von der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe damit beauftragt, gemeinsam mit einem Expertenkreis einen Maßnahmenkatalog zu entwickeln, welcher die Erschließung des PV Potentials forciert. | Laufzeit: 10/2018 - 12/2019

Im vorliegenden Projekt soll eine vorteilhafte und innovative Alternative zu BHKWs entwickelt und demonstriert werden: die Verbrennung der Gase in einer Mikrogasturbine (mGT) und nachgeschaltete Nutzung der hohen Abgastemperaturen in einem Organic Rankine Cycle (ORC). Der Wirkungsgrad kann den eines BHKW erreichen und bietet entscheidende Vorteile der mGT gegenüber der klassischen Verbrennung. Dies sind vor allem eine sehr schadstoffarme Verbrennung (v.a. NOx) und die hohe Brennstoff-Flexibilität. Eine zentrale Komponente und gleichzeitig Herausforderung in einer solchen Kombination sind hochtemperaturbeständige keramische Wärmetauscher und weitere Komponenten, die im Projekt entwickelt werden. Im Projekt werden zwei Systemvarianten aufgebaut und getestet. Neu ist die Kombination von mGT und ORC auf einer gemeinsamen Antriebswelle zu einer Mikrohybridturbine (»MiHyT«) mit einem keramischen koaxial-Wärmeübertrager. | Laufzeit: 12/2024 - 11/2027

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien; Thema: Brennstoffzelle; Laufzeit: 05/2022 - 11/2025