Optimierung des Zusammenspiels von Erzeugern, Verbrauchern, Speichern und Stromnetzen

Photovoltaik und Windenergie, die zwei Säulen unserer künftigen Energieversorgung.

Energiesystemtechnik

Im Geschäftsfeld »Energiesystemtechnik« befasst sich das Fraunhofer ISE mit der Optimierung des Zusammenspiels der Gewinnung erneuerbarer Energie, Verbrauchern, Speichern und Stromnetzen. Damit die Energiewende insgesamt gelingen kann, stellt die Sektorenkopplung – z. B. im Verkehrssektor mit der Netzintegration der Elektromobilität – einen weiteren wichtigen Teil unserer Aktivitäten dar.

Die Leistungselektronik zählt heute zu den Schlüsseltechnologien, die entscheidend für den Umbau unserer Energieversorgung benötigt werden. Sie spielt bei der erneuerbaren Energieerzeugung, der Energiespeicherung, der dynamischen Netzregelung oder der Elektromobilität eine wichtige Rolle. Durch den Einsatz disruptiver Technologien, z. B. Leistungshalbleiter aus SiC oder GaN, entwickeln wir deutlich kleinere, effizientere und kostengünstigere Wechselrichter. Die Elektromobilität profitiert auch wesentlich davon in der Form von neuer Ladeinfrastruktur, von induktiven Energieübertragungssystemen sowie von kompakten und effizienten on-board Wandlern. Auch im Schienenverkehr und der Luftfahrt werden für den Einsatz CO2- ärmerer Techniken neue Leistungselektronikkomponenten benötigt.

Da das Stromnetz an vielen Stellen an die Grenze seiner Belastbarkeit gelangt, arbeiten wir an einer verbesserten Netzintegration von Energieanlagen. Der sogenannte »netzdienliche Betrieb« von dezentralen Anlagen beruht sowohl auf der Einhaltung geforderter  Richtlinien sowie auf einer optimalen Integration der Anlagen in den Energiemarkt. Dafür liefern unsere Modelle im Bereich der Energiesystemanalyse techno-ökonomisch optimale Transformationspfade für die Energiewende, sowohl auf Quartiersebene als auch im regionalen und transnationalen Kontext. Da die Energielandschaft sich zunehmend digitalisiert, liegt ein weiterer, wichtiger Fokus unserer Aktivitäten auf Informations- und Kommunikationstechnologien.

Zu diesem Thema aus unserem Forschungsblog »Innovation4E«:

Agrophotovoltaik – Bestehende Lösung für neue Probleme

Blogbeitrag von Tabea Obergfell

Tabea ObergfellEgal ob in Chile, Deutschland oder sonst wo auf der Welt, nach getaner Arbeit die »Ernte« einzufahren, ist ein befriedigendes Gefühl. Schließlich haben die meisten von uns schon im Kinderlied »Im Märzen der Bauer« gelernt: »er pflüget den Boden, er egget und sät […] und freut sich, wenn alles schön grünet und blüht«. Ganz so einfach wie in dem Lied aus den 1920ern ist die Situation heute nicht mehr. Landwirtschaftliche Betriebe und deren Bewirtschaftung sind erheblich komplexer, aufwendiger und energieintensiver geworden. Gleichzeitig zeichnen sich Konflikte um die Nutzungsmöglichkeiten landwirtschaftlicher Flächen ab. Ein Lösungsansatz bietet das interdisziplinäre Forschungsfeld »Agrophotovoltaik«, das untersucht wie landwirtschaftliche Flächen gleichzeitig für Pflanzen bzw. Nutztiere und Energiegewinnung durch Photovoltaik genutzt werden können.

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