Fraunhofer-Allianz Energie
Fraunhofer-Allianz Energie

Energie Urban

ANLAGENTECHNIK

© istockphoto.com / Laurence Dutton

Anlagentechnik

Im Bereich Anlagentechnik liegt der Fokus auf einer Vielzahl von Technologien und Systemen, die den energieeffizienten Betrieb von Gebäuden und Quartieren ermöglichen. Wichtige Aspekte sind unter anderem die energieeffiziente Wärme- bzw. Kälteerzeugung und -speicherung, Kraft-Wärme-Kopplung oder Abwassernutzung. Auch die Entwicklung und Optimierung von solarthermischen Systeme oder Wärmepumpen bildet einen Schwerpunkt des Portfolios. Das Know-how unserer Forschenden reicht dabei von der Durchführung von Machbarkeitsstudien und der Projektkonzeptionierung über die fachliche Betreuung in der Planungs- und Umsetzungsphase bis hin zur Begleitung neuer Technologien beim Markteintritt. Auch an der Entwicklung und Einführung neuer Geschäftsmodelle im Bereich Anlagenbetrieb und Energiebereitstellung sind unsere Expertinnen und Experten beteiligt.

 

 

Kompetenzen der Fraunhofer-Allianz Energie im Bereich Energie Urban

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Steuerungs- & Regelungstechnik

Technologien zum Steuern und Regeln von Prozessen werden in zahlreichen Anwendungen der Erneuerbaren Energien zum Zwecke der Automatisierung eingesetzt. Im Mittelpunkt der Forschung der Expertinnen und Experten der Fraunhofer-Gesellschaft steht in diesem Kontext das Energiemanagement. In diesem Rahmen entwickeln wir beispielsweise modulare Steuerungskonzepte für Energiemanagementsysteme. Darunter fällt unter anderem der optimierte Betrieb von thermischen Systemen, das Management dezentraler Energieerzeuger oder die Entwicklung eines neuartiger Strom-Eigenverbrauchssysteme. Auch für die autarke Strom-, Wärme- und Wasserversorgung und die Entwicklung adaptiver Systeme spielt der Einsatz von Steuerungs- und Regelungstechnik eine entscheidende Rolle.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer IEE

EnergyPilot

»EnergyPilot« unterstützt Kunden in der Fahrplanoptimierung und Einsatzplanung dezentraler Anlagen, Speicher und Lasten. Dabei wird »EnergyPilot« sowohl für Simulationen als auch im operativen Betrieb eingesetzt.

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© Fraunhofer ISE

Netto-Nullenergiegebäude

2018 wurde mit dem »Rathaus im Stühlinger« der Stadt Freiburg das weltweit erste öffentliche Gebäude mit Nullenergie-Vorgabe fertiggestellt. 

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© Fraunhofer UMSICHT

DigitalFire

Im Forschungsprojekt  »DigitalFire« untersucht das Fraunhofer UMSICHT die Digitalisierung von Biomassefeuerung. Dazu werden verschiedene Sensoren installiert, die darüber erzeugten Daten werden gesammelt, aufbereitet und visualisiert. 

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© MEV Verlag

EMS-EDM Prophet

Egal ob Stromhändler, Stadtwerk, Netzbetreiber, Direktvermarkter oder externer Dienstleister: Mit den Modulen von EMS-EDM PROPHET® werden alle energiewirtschaftlich relevanten Bereiche für Strom, Gas und Wärme abgedeckt.

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© Ego-n.org

eGon

Gemeinsam mit Partnern untersucht das Fraunhofer IEE die Kopplung des bisherigen Stromnetzmodells mit Bedarfen und Flexibilitäten aus dem Energiesektor. Dabei werden sektorübergreifende Synergien für das Energiesystem der Zukunft berücksichtigt.

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Lüftungstechnik

Lüftungstechnik umfasst die Bereitstellung von Frischluft in Gebäuden hinsichtlich Innenraumklima, Luftqualität und Akustik. Innerhalb dieses Kontextes befassen sich Institute der Fraunhofer-Energieforschung unter anderem mit der Analyse und Optimierung lüftungstechnischer Anlagen. Auch hier spielt der Aspekt der Energieeffizienz eine zentrale Rolle. Vor diesem Hintergrund beurteilen Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher in vergleichenden Betrachtungen diverse Lüftungssysteme, so beispielsweise auch eine feuchtegeführte Abluftanlage mit einer Zu- und Abluftanlage mit integrierter Wärmerückgewinnung. Bezüglich der Akustik von Lüftungsanlagen befassen wir uns mit der akustischen Auslegung neuer Anlagen und der Analyse bereits bestehender Anlagen.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer IBP

GreenFaBS

»GreenFaBS« untersucht den Einfluss einer Fassadenbegrünung auf den Energieverbrauch der dezentralen Fassadenlüftungsgeräte durch energetische Vergleichsmessungen in zwei Räumen, die sich nur durch die vorgehängte Grünfassade unterscheiden.

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer ISE / Photo: Tobias Helling

HEAVEN

Im Projekt »HEAVEN« (HEAting and VENtilation) wird das Ziel verfolgt, eine Sole-Wärmepumpe zu installieren, die Wohnungslüftung zu optimieren und dezentrale Lüftungsgeräte mit Koaxialwärmetauscher und Axiallüftern zu entwickeln.

 

ZUM PROJEKT

Solarthermie

Im Bereich Anlagentechnik spielt insbesondere die Niedertemperatur-Solarthermie mit Wärmeträgern wie Wasser oder Luft sowie Heatpipe-Konzepten eine wichtige Rolle. Die Systeme unterstützen sowohl die Bereitstellung von Trinkwarmwasser als auch die Raumheizung, wobei eine effiziente Einbindung in das gesamte Heizungssystem wichtig ist. Hierfür spielen intelligente Regelungsalgorithmen eine ebenso relevante Rolle wie Komponenten, die in ihren hydraulischen Eigenschaften für die Systemintegration optimiert sind. Die Expertinnen und Experten der Fraunhofer-Energieforschung arbeiten darüber hinaus an Optiken zur Lenkung und Konzentration von Strahlung und der Modifizierung von optischen Materialeigenschaften durch Oberflächentechnik. Mittels photovoltaisch-thermische Kollektoren (PVT-Kollektoren) ist es möglich, Strom und Wärme gleichzeitig auf ein und derselben Fläche zu erzeugen. Bei allen Technologien steht der Gedanke im Vordergrund, diese architektonisch ins Gebäude zu integrieren und multifunktional zu nutzen. Das Know-how der Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher reicht von neuen Fertigungsverfahren über Materialien bis hin zu den finalen Installationsprozessen, wobei stets die betriebswirtschaftliche Optimierung mitbedacht wird.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Stadtplanungsamt Freiburg i.Br.

EnWiSol

Im Rahmen des Projekts wird die dezentrale Einbindung von solarthermischen Anlagen in ein auf einem Blockheizkraftwerk (BHKW) basierenden Wärmeversorgungskonzept untersucht und in Freiburg-Gutleutmatten implementiert.

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer ISE

ArKol

Das Fraunhofe ISE hat im Forschungskonsortium »ArKol« zwei neuartige solarthermische Fassadenkollektoren entwickelt, die einen integralen Bestandteil der Fassade darstellen: einen Streifenkollektor und eine solarthermische Jalousie.

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer ISE

ANNsolar

Ziel des Projekts »ANNsolar« ist es, die Vorteile der Methodik der Neuronalen Netzwerke für die Solarthermie nutzbar zu machen und zu belegen. Dabei erlauben selbstlernende Algorithmen, energieeffiziente Regelungsstrategien zu realisieren.

ZUM PROJEKT

Solares Heizen und Kühlen

Vor dem Hintergrund einer stetig wachsenden Nachfrage nach Klimaanlagen gewinnt das Konzept der solaren Kühlung zunehmend an Bedeutung. Besonders in den Sommermonaten lohnt sich dieses, da überschüssige Wärmeenergie für die solare Kühlung umgewandelt und so energieeffizient eingesetzt werden kann. Thematisch befassen sich die Institute der Fraunhofer-Energieforschung in diesem Bereich beispielsweise mit der effizienten Rückkühlung für die solarthermisch angetriebene Kälteerzeugung. In Testprojekten zu Gebäuden und Siedlungen mit autarker Energieversorgung werden selbstentwickelte Konzepte der solaren Kühlung auf angewandter Ebene eingesetzt.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer ISE

Effizientes Heizen

Das Projekt »Effizientes Heizen« will die Lücken in Daten- und Modellgrundlagen schließen und eine Methodik zur ökologischen und wirtschaftlichen Bewertung verschiedener Heizungssysteme bereitstellen und geeignete Datenformate definieren.

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer ISE

SolCoolDry

Zusammen mit Partnern aus Kenia und Deutschland entwickelt das Fraunhofer ISE solare und netzunabhängige Kühlungs- und Trocknungstechnologie für Milchfisch und Kimarawali zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von lokalen Fischern.

ZUM PROJEKT

Wärmepumpen

Wärmepumpen nehmen thermische Energie aus der Umgebung auf und übertragen diese als Nutzwärme, insbesondere für die Raumheizung. Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher haben unter anderem ein Wärmepumpen-System aufgebaut, das neben der Abluftenergie zusätzlich die Abwärme der Drucklufterzeugung für Wärmepumpen nutzt. Um die Effizienz der Wärmepumpen-Technologie weiter zu erhöhen, testen unserer Expertinnen und Experten den Einsatz alternativer Kältemittel und Adsorptionsmaterialien. Durch den Einsatz von Methanol oder Ethanol anstelle von Wasser können durch deren niedrigeren Gefrierpunkt Wärmepumpen auch in einem Temperaturbereich unter 0°C genutzt werden.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer IEG

FernWP

Das Projekt »Fern- und Prozesswärmeversorgung durch Wärmepumpen als Ersatz der Kohleverbrennung (FernWP)« widmet sich den technischen und ökonomischen Hemmnissen, die den breiten Einsatz von Großwärmepumpen aktuell noch erschweren.

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer ISE

LC150

Im Forschungskonsortium  »LC150« entwickelt das Fraunhofer ISE einen kompakten und kosteneffizienten Kältekreis für Wärmepumpen mit dem Kältemittel Propan. Dabei steht eine mit den Wärmepumpenherstellern abgestimmte Entwicklung im Mittelpunkt.

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer IPM

ElKaWe

Gemeinsam entwickeln sechs Fraunhofer-Institute im Fraunhofer-Leitprojekt »ElKaWe« hocheffiziente elektrokalorische Wärmepumpen, die ohne schädliche Kältemittel zur Kühlung von Kompressoren auskommen.

ZUM PROJEKT

Kraft-Wärme-Kopplung

Unter Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird die gleichzeitige Umwandlung eines Energieträgers in elektrische und thermische Energie verstanden. Die KWK steht damit an der Schnittstelle zwischen Strom- und Wärmemarkt und nimmt als grundlastfähige Technologie eine wichtige Rolle als Brückentechnologie im Energie- und Klimaschutzkonzept der Bundesregierung ein. Insbesondere bei Energiekonzepten für große Liegenschaften oder Stadtquartiere mit einem ganzjährig hohen Wärme- und Strombedarf setzen die Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer Gesellschaft auf die hocheffiziente KWK-Technologie. Im Planungsprozess muss ein großes Augenmerk auf eine hohe jährliche Auslastung gelegt werden. Um hohe Vollbenutzungsstunden zu erreichen, entwickeln wir angepasste Speicherkonzepte für thermische und elektrische Energie sowie Strategien für ein optimales Lastmanagement. Auch die Entwicklung und Einführung neuer Geschäftsmodelle für den Anlagenbetrieb und die Energielieferung wird mit unserer Expertise begleitet. Kurz- und mittelfristig muss der Energieträger für KWK-Anwendungen dekarbonisiert werden, z. B. durch den Einsatz von Biomethan und Biomethanol, langfristig aus grünem Wasserstoff bzw. leichter zu lagernden aus grünem Wasserstoff synthetisierte Bio Fuels, wenn andere klimaneutrale Heiz- oder Kühl-Technologien im stationären Betrieb nicht in Frage kommen.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB

BHKW des Jahres 2020

Die Zeitschrift »Energie und Management« hat das Erdgas-BHKW zum »BHKW des Jahres 2020« gekürt. Dabei überzeugte das Konzept für die Integration der KWK-Anlage mit einem Wärme- und Batteriespeicher in die Institutsinfrastruktur des Fraunhofer IISB.

ZUM PROJEKT
 

© evo AG

Flex KWK

Im Projekt »Flex KWK« demonstriert Fraunhofer UMSICHT ein neues Konzept der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Der Betrieb eines Blockheizkraftwerkes wird hier flexibel an die Stromnachfrage angepasst. 

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer IPA

GalvanoFlex

Im Forschungsprojekt »GalvanoFlex« wurden Betriebsstrategien für Blockheizkraftwerke sowie Effizienzmaßnahmen aufbereitet, um Industrieunternehmen bei der Reduzierung von Energiekosten zu unterstützen. 

ZUM PROJEKT

Dezentrale Speicher

Die von der deutschen Regierung beschlossene Energiewende hat weitreichende Auswirkungen auf die Struktur der deutschen Energieversorgung. Von den gravierenden Veränderungen der Stromversorgung sind insbesondere die Übertragungs- und Verteilnetze stark betroffen. Die erneuerbaren Energieträger Wind und Sonne fluktuieren in ihrer Verfügbarkeit, können dem vorhandenen Verbrauchsprofil aber nicht angepasst werden. Um trotzdem die erforderliche Deckung zwischen Erzeugung und Verbrauch zu gewährleisten, gibt es zwei Möglichkeiten: Einerseits können parallel zu den Erzeugungskapazitäten in ähnlicher Größenordnung entsprechende Speicherkapazitäten bereitgestellt werden. Die andere Möglichkeit ist die Anpassung des Verbrauchsprofils durch Lastabwürfe und Lastvorgriffe, wie sie teilweise bereits auf dem Regelenergiemarkt praktiziert wird. Der deutsche Gebäudebestand bietet mit seiner großen thermischen Speichermasse enorme Potentiale für die Wärmespeicherung. So können die Gebäude der Zukunft mittels Power-to-Heat (P2H) ihren Energiebedarf umwelt- und systemverträglich decken und gleichzeitig zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende beitragen. Wir entwickeln hierzu angepasste Speicherkonzepte für thermische Energie unter Einbeziehung der thermischen Speichermasse des Gebäudes, Hochtemperatur- und PCM-Speicher sowie Strategien für ein optimales Lastmanagement.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© React2020

REACT

»REACT – Renewable Energy for Self-Sustainable Island Communities« hat es sich zum Ziel gesetzt, EU-Inselgemeinden durch eine skalierbare IKT-Plattform zur Verwaltung der Stromversorgung eine kooperative Energiemanagementstrategie zu verfolgen.

 

ZUM PROJEKT
 

© Melitas / shutterstock.com

MAPSEN

Das Fraunhofer ISE untersucht mithilfe von Simulationsmodellen, welchen Einfluss eine Ausbreitung von Prosumern auf die Erzeugung und das Stromnetz im deutschen Energiesystem hat.

ZUM PROJEKT
 

© Bayerisches Landesamt für Umwelt

Windheizung 2.0: Langzeit-Speicher

Überschusstrom aus Windkraftanlagen soll dazu genutzt werden, den Heizwärmebedarf von Gebäuden zu decken (power-to-heat).

ZUM PROJEKT

Energetische Abwassernutzung

Die Wärmerückgewinnung aus Abwasser gewinnt stetig an Bedeutung. In Verbindung mit einer Wärmepumpe ist es möglich, den Heiz- und Kühlenergiebedarf von Gebäuden und Liegenschaften mit dieser sauberen, erneuerbaren Energie abzudecken. Der große Vorteil von Abwasser als Wärmequelle ergibt sich aus einer verhältnismäßig hohen Quellentemperatur ohne größere jahreszeitliche Schwankungen. Die Wärmerückgewinnung erfolgt durch einen Wärmetauscher, der für gewöhnlich in einem ausreichend durchströmten Abwasserkanal installiert wird. Weitere Anwendungsbereiche sind hauseigene Sammelleitungen oder der Abfluss von Kläranlagen. Insbesondere bei der Entwicklung von klimaneutralen Versorgungskonzepten spielt die Abwasserwärme zur Deckung der Wärmegrundlast eine wichtige Rolle. Wir unterstützen Baugesellschaften und Kommunen bei der Durchführung von Machbarkeitsstudien und bei der Projektkonzeptionierung. In der Planungs- und Umsetzungsphase bieten unsere Expertinnen und Experten eine fachliche Begleitung und helfen bei der Qualitätssicherung. Neue Technologien und Ansätze im Bereich der Abwasserwärmerückgewinnung begleiten wir beim Markteintritt und unterstützen bei der wissenschaftlichen Aufbereitung.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer IKTS

Agra-Preis der
Innovation

Das Fraunhofer IKTS entwickelte gemeinsam mit Partnern ein Recyclingverfahren für Reststoffe aus Molkenveredelung und erhielt dafür den »agra-Preis der Innovation«.

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer IGB

KoalAplan

Ziel des Projekts ist, dass die Nutzung des partikulären organischen Kohlenstoffs des kommunalen Abwassers nicht wie bisher nur in der Produktion des klimarelevanten Gases Methan besteht, sondern nachhaltigere Produkte entstehen. 

ZUM PROJEKT
 

© Saint Gobain/Olaf Rohl

Stuttgart gewinnt den Deutschen Nachhaltigkeitspreis 2022

Das Fraunhofer IBP unterstützte die Stadt Stuttgart dabei in zahlreichen Projekten.

ZUM PROJEKT

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