Integrierte Energieinfrastrukturen: Strom, Fernwärme, Gas

Wir stehen vor großen Herausforderungen für Energiesystemtransformation, dabei gilt es die Systemintegration bezüglich aller Medien und Sparten integral zu optimieren. 

 
Mit dem Geschäftsfeldthema »Integrierte Energieinfrastrukturen« bieten wir unseren Kunden Beratungsleistungen für die Systemintegration von Energiesystemen an, mit dem Ziel eine nachhaltige und ökonomische Energieversorgung zu realisieren. Dabei betrachten wir systemisch die Infrastruktur von Strom, Wärme/Kälte- und Gasnetzen wie auch die Betriebsmittel und Speicher in den verschiedenen Medien und Sektoren mit dem Ziel das Gesamtsystem zu optimieren. 

Unsere wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter vereinen dafür die notwendigen Fachkompetenzen aus den Feldern Energiesystemanalyse, Betriebsführung und Planung sektorengekoppelter Strom-, Gas- und Wärmenetze, Energie- und Verfahrenstechnik, Energiewirtschaft, Speichersysteme und Wasserstoffinfrastrukturen. 

Für unsere Kunden spielt die richtige Strategie für die Umsetzung der Transformation eine zentrale Rolle, so beraten wir kommunale Entscheidungsträger bzgl. der Systementwicklungsplanung, d.h. die Schaffung und Anpassung einer zukunftsfähigen Infrastruktur.  Die Versorger beschäftigt neben Fragen zur Auslegung von Netzen auch deren Funktionalität: Bidirektionale nutzbare Netze mit Prosumern, resiliente Netzstrukturen für die Erhöhung der Versorgungssicherheit und letztlich der Einsatz von Speichern und Flexibilitäten. Die Branche der Systemintegratoren und Leittechnikhersteller bildet eine weitere Zielgruppe unserer Beratungsleistungen. 

Arbeitsgebiete

Im Thema »Integrierte Energieinfrastrukturen« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

Systementwicklungsplanung für Strom, Wärme/Kälte, Gas/H2-Netze

Digitale Integration, Vernetzung von Energieanlagen

Innovative bidirektional nutzbare Netze

Resiliente Netze: sektorenübergreifende Netzplanung mit Speichern

Energiezentralen für multivalente Wärmenetze

Solarthermische Integration

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

 

Digital Grid Lab

  • Hardware-in-the-Loop (HIL) System
  • 8 Leistungsverstärker (je 100 kVA)
  • reale Netzleitwarte
  • Teststand für Smart Grid Leitsysteme und Kommunikationstechnologien
  • Umfangreiche Toolsuite zu IP-basierten Kommunikationsprotokollen
  • Benchmark Testumgebung zur Charakterisierung von Energiemanagementsystemen

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

TransDE

Transformation der Infrastruktur Deutschlands bis zum Jahr 2050 im Einklang mit der Energiewende aller Verbrauchssektoren

 

FlexGeber

Demonstration von Flexibilitätsoptionen im Gebäudesektor und deren Interaktion mit dem Energiesystem Deutschlands

 

Reallabor Großwärmepumpen

Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen – Installation, Betrieb, Monitoring und Systemeinbindung

 

EnWiSol

Solarthermie in der städtischen Energieversorgung

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »Integrierte Energieinfrastruktur«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2024 Technologies for Climate Neutral Districts: Agent Based Energy Management and Blockchain Based Organization for Energy Communities
Surmann, Arne; Utz, Manuel
Aufsatz in Buch
Book Article
2024 Feeling the breeze? Ventilation practices and occupant requirements for mechanical ventilation in residential buildings
Berneiser, Jessica; Auerswald, Sven; Maier, Diana; Gölz, Sebastian; Carbonare, Nicolas; Pflug, Thibault
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2024 A Climate-Neutral Smart City District Supported by Digital Solutions
Elberzhager, Frank; Hupp, Steffen; Polst, Svenja; Stüpfert, Phil; Surmann, Arne
Aufsatz in Buch
Book Article
2023 Stochastic Nonlinear Model Predictive Control for a Switched Photovoltaic Battery System
Groß, Arne; Wille-Haußmann, Bernhard; Wittwer, Christof; Achzet, Benjamin; Diehl, Moritz
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 A Voltage Sensitivity Based Equivalent for Active Distribution Networks Containing Grid Forming Converters
Ungerland, Jakob; Poshiya, Nikhilkumar; Biener, Wolfgang; Lens, Hendrik
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Evaluation of Equivalent Dynamic Active Distribution Network Models with Individual and Aggregated Consideration of Grid Forming Converters
Ungerland, Jakob; Lens, Hendrik
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Analysing Grid-Level Effects of Photovoltaic Self-Consumption Using a Stochastic Bottom-up Model of Prosumer Systems
Karalus, Steffen; Köpfer, Benedikt; Guthke, Philipp; Killinger, Sven; Lorenz, Elke
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Wie agieren Quartiere netzverträglich? Flexibilitätspotenziale der Vor-Ort-Versorgung
Flemming, Sebastian; Bender, Tom; Surmann, Arne
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Ultrafast GaAs MOVPE growth for power electronics
Lackner, David; Urban, Theresa; Lang, Robin; Pellegrino, Carmine; Ohlmann, Jens; Dudek, Volker
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Dynamic pricing and the flexible consumer - Investigating grid and financial implications: A case study for Germany
Stute, Judith; Kühnbach, Matthias
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Power Module Design for GaN Transistors Enabling High Switching Speed in Multi-Kilowatt Applications
Wöhrle, Dennis; Burger, Bruno; Ambacher, Oliver
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Tripling land use in West Africa
Berneiser, Jessica; Bingwa, Brendon
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Beyond good faith: Why evidence-based policy is necessary to decarbonize buildings cost-effectively in Germany
Singhal, Puja; Pahle, Michael; Kalkuhl, Matthias; Levesque, Antoine; Sommer, Stephan; Berneiser, Jessica
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Integrating flexibility provision into operation planning: A generic framework to assess potentials and bid prices of end-users
Wanapinit, Natapon; Thomsen, Jessica; Weidlich, Anke
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Renewable Energy Communities as Modes of Collective Prosumership: A Multi-Disciplinary Assessment, Part I - Methodology
Chaudhry, Shubhra; Surmann, Arne; Kühnbach, Matthias; Pierie, Frank
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Dekarbonisierung der Industrie - Treiber, Hemmnisse und Handlungsoptionen
Riedel, Franziska Sophie; Vogel, Moritz; Berneiser, Jessica; Kucknat, Johanna
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Datenblatt-Wirkungsgrad kein Entscheidungskriterium
Hensel, Andreas; Hans, Franziska Alina; Eyhorn, Steffen
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Review of Internal Carbon Pricing and the Development of a Decision Process for the Identification of Promising Internal Pricing Methods for an Organisation
Gorbach, Gregor; Kost, Christoph; Pickett, C.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Lohnt sich die österreichische Energiegemeinschaft auch für Deutschland? Eine Fallstudie
Surmann, Arne; Erge, Thomas; Kühnbach, Matthias; Kohrs, Robert
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Renewable Energy Communities as Modes of Collective Prosumership: A Multi-Disciplinary Assessment, Part II - Case Study
Chaudhry, Shubhra; Surmann, Arne; Kühnbach, Matthias; Pierie, Frank
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Modeling of Photovoltaic Inverter Losses for Reactive Power Provision
Grab, Robin; Hans, Franziska Alina; Rojas Flores, Mariano Ivan; Schmidt, Heribert; Rogalla, Sönke; Engel, Bernd
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Comparing the Energy System of a Facility with Uncertainty about Future Internal Carbon Prices and Energy Carrier Costs Using Deterministic Optimisation and Two-Stage Stochastic Programming
Gorbach, Oliver Gregor; Thomsen, Jessica
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Give Up Flights? Psychological Predictors of Intentions and Policy Support to Reduce Air Travel
Berneiser, Jessica; Becker, Annalena; Loy, Laura
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Find the balance: How do electricity tariffs incentivize different system services from demand response?
Wanapinit, Natapon; Thomsen, Jessica; Weidlich, Anke
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Multidimensional Criticality Assessment of Metal Requirements for Lithium-ion Batteries in Electric Vehicles and Stationary Storage Applications in Germany by 2050
Bongartz, L.; Shammugam, Shivenes; Gervais, Estelle; Schlegl, Thomas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 An MILP Model for Evaluating the Optimal Operation and Flexibility Potential of End-Users
Wanapinit, Natapon; Thomsen, Jessica; Kost, Christoph; Weidlich, A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Economic Evaluation of Operation Strategies for Battery Systems in Football Stadiums
Berg, Kjersti; Resch, Matthias; Weniger, Thaddäus; Simonsen, Stig
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Synergies Between Renewable Energy and Flexibility Investments: A Case of a Medium-Sized Industry
Wanapinit, Natapon; Thomsen, Jessica
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Effect of the Foresight Horizon on Computation Time and Results using a Regional Energy Systems Optimization Model
Thomsen, Jessica; Saad Hussein, Noha; Dolderer, A.; Kost, Christoph
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Comparison of Short-term Electrical Load Forecasting Methods for Different Building Types
Groß, Arne; Lenders, A.; Schwenker, F.; Braun, D.; Fischer, David
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Participative Renewable Energy Community - How Blockchain-Based Governance Enables a German Interpretation of RED II
Chantrel, S.; Surmann, Arne; Erge, Thomas; Thomsen, Jessica
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 E-Mobilität im Carsharing und in Fuhrparks
Stryi-Hipp, Gerhard; Sprengeler, Matti; Nguyen, P.; Popova, R.; Landfester, G.
Aufsatz in Buch
Book Article
2021 Barriers to internal carbon pricing in German companies
Riedel, F.; Gorbach, Gregor; Kost, Christoph
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Getting Prices for Prosumers Right? Incentivizing Investment and Operation of Small-scale PV-Battery Storage Systems Through Prices, Charges and Levies
Thomsen, Jessica; Weber, C.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 A method of optimizing and spatially distributing heating systems by coupling an urban energy simulation platform and an energy system model
Steingrube, Annette; Bao, K.; Wieland, Stefan; Lalama, A.; Kabiro, P.; Coors, V.; Schröter, B.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 A Strategy to Increase the Resource Efficiency of Renewable Energy Technologies
Henning, Hans-Martin; Shammugam, Shivenes; Gervais, Estelle; Schlegl, Thomas
Aufsatz in Buch
Book Article
2021 Microgrid Systems: Towards a Technical Performance Assessment Frame
Marchand, Sophie; Monsalve, Cristian; Reimann, Thorsten; Heckmann, Wolfram; Ungerland, Jakob; Lauer, Hagen; Ruhe, Stephan; Krauß, Christoph
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Optimized Strategic Planning of Future Norwegian Low-Voltage Networks with a Genetic Algorithm Applying Empirical Electric Vehicle Charging Data
Wruk, J.; Cibis, K.; Resch, Matthias; Saele, H.; Zdrallek, M.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Techno-Economic Assessment of Flexibility Options Versus Grid Expansion in Distribution Grids
Resch, Matthias; Bühler, J.; Schachler, B.; Sumper, A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Raw Material Needs for the Large-Scale Deployment of Photovoltaics - Effects of Innovation-Driven Roadmaps on Material constraints until 2050
Gervais, Estelle; Shammugam, Shivenes; Friedrich, Lorenz; Schlegl, Thomas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Open-source simulation of the long-term diffusion of alternative passenger cars on the basis of investment decisions of private persons
Senkpiel, Charlotte; Berneiser, Jessica; Baumann, D.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Modeling of Persistence, Non-acceptance and Sufficiency in Long-term Energy Scenarios for Germany
Kost, Christoph; Brandes, Julian; Senkpiel, Charlotte; Sterchele, Philip; Wrede, Daniel; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Impact of Internal Carbon Prices on the Energy System of an Organisation's Facilities in Germany, Japan and the United Kingdom Compared to Potential External Carbon Prices
Gorbach, Gregor; Saad Hussein, Noha; Thomsen, Jessica
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 The role of norms and collective efficacy for the importance of techno-economic vehicle attributes in Germany
Berneiser, Jessica; Senkpiel, Charlotte; Steingrube, Annette; Gölz, Sebastian
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Assessment of flexible electric vehicle charging in a sector coupling energy system model - Modelling approach and case study
Sterchele, Philip; Kersten, K.; Palzer, Andreas; Hentschel, J.; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 6-W Optical Power Link with Integrated Optical Data Transmission
Helmers, Henning; Armbruster, Cornelius; Ravenstein, Moritz von; Derix, David; Schöner, Christian
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Die Energiewende und der Einfluss Gesellschaftlicher Verhaltensweisen
Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Adjustment of the Life Cycle Inventory in Life Cycle Assessment for the Flexible Integration into Energy Systems Analysis
Betten, T.; Shammugam, S.; Graf, Roberta
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 "Die Versorgungssicherheit ist sehr hoch"
Henning, Hans-Martin; Lehmann, K.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 From residential electric load profiles to flexibility profiles
Fischer, David; Surmann, Arne; Biener, Wolfgang; Selinger-Lutz, Oliver
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Towards 3D-Lithium Ion Microbatteries Based on Silicon/Graphite Blend Anodes Using a Dispenser Printing technique
Drews, Mathias; Tepner, Sebastian; Haberzettl, P.; Gentischer, Harald; Beichel, W.; Breitwieser, Matthias; Vierrath, Severin; Biro, Daniel
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Stochastic model predictive control of photovoltaic battery systems using a probabilistic forecast model
Groß, Arne; Wittwer, Christof; Diehl, Moritz
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Die Rolle des Stromsystems in Transformationspfaden zur Klimaneutralität
Kost, Christoph; Brandes, Julian; Haun, Markus; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Die Energiewende erfolgreich steuern
Henning, Hans-Martin; Pittel, K.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Electric Vehicles' Impacts on Residential Electric Local Profiles - A Stochastic Modelling Approach Considering Socio-Economic, Behavioural and Spatial Factors
Fischer, David; Harbrecht, A.; Surmann, Arne; McKenna, Russell
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Applications of SiC Devices
Kranzer, Dirk; Hensel, Andreas; Thoma, Jürgen; Armbruster, Cornelius; Hercegfi, Patrick; Schönberger, Stefan
Aufsatz in Buch
Book Article
2019 An analytical approach for estimating the global horizontal from the global tilted irradiance
Halilovic, S.; Bright, Jamie M.; Herzberg, Wiebke; Killinger, Sven
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Bayesian parameterisation of a regional photovoltaic model - Application to forecasting
Saint-Drenan, Y.-M.; Vogt, S.; Killinger, S.; Bright, J.M.; Fritz, R.; Potthast, R.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Data Article: Distributed PV Power Data for Three Cities in Australia
Bright, Jamie M.; Killinger, Sven; Engerer, N.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Coal phase out, energy efficiency, and electricity imports: Key elements to realize the energy transformation
Kost, Christoph; Palzer, Andreas; Sterchele, Philip; Stephanos, Cyril; Hartmann, Niklas; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Modeling Investment Decisions in Renewable Energy Technologies: An Introduction to Simulating Technology Diffusion
Senkpiel, Charlotte; Berneiser, Jessica; Steingrube, Annette; Biener, Wolfgang; Gölz, Sebastian
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Ist die Energiewende noch zu retten?
Henning, Hans-Martin; Umbach, E.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Real live demonstration of MPC for a power-to-gas plant
Fischer, David; Kaufmann, F.; Hollinger, Raphael; Voglstätter, Christopher
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Sektorenkopplung und Systemintegration. The Next Big Thing für die Energiewende
Rosenfeld, Georg; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Flexibility assessment of a pool of residential micro combined heat and power systems
Selinger-Lutz, Oliver; Pratidino, G.; Hollinger, Raphael; Fischer, David; Koch, B.; Wittwer, Christof
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 PV-Lichtbögen sicher erkennen
Eger, F.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Power-to-gas in a smart city context - influence of network restrictions and possible solutions using on-site storage and model predictive controls
Fischer, David; Kaufmann, F.; Selinger-Lutz, Oliver; Voglstätter, Christopher
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2015 Towards a Better Understanding of Harmonics and Power Electronics
Rogalla, Sönke; Ackermann, Florian; Bihler, Nicolas; Dötter, Gregor; Singer, Roland; Wolf, E.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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