Fraunhofer-Allianz Energie
Fraunhofer-Allianz Energie

Energie Urban

QUARTIERE

Nachhaltiges Quartier Gutleutmatten in Freiburg.

© triolog2019 / Andreas Weindel

Quartiere

Das intelligente Energiemanagement auf der Ebene von Quartieren und Nachbarschaften ist einer der Schlüssel zur Versorgungssicherheit in einem CO2-neutralen, vernetzten Energiesystem. Lokale Erzeuger und flexible Verbraucher werden in Niederspannungsnetzen auf lokaler Ebene in Einklang gebracht und tragen so dazu bei, die Komplexität auf höheren Spannungsebenen zu reduzieren. 

Gerade auf der Quartiersebene spielt das Thema »Sektorenkopplung« eine hervorgehobene Rolle. Daher arbeiten Expertinnen und Experten der Fraunhofer-Energieforschung an cross-sektoralen und CO2-neutralen Konzepten, die die Vielzahl der Marktteilnehmer optimal koordiniert und zusammenbringt. Im Bereich der Quartiere spielt auch der Einbezug der Elektromobilität (E-Mobility) eine wichtige Rolle. Gemeinsam mit unseren Kundinnen und Kunden entwickeln wir Marktplattformen für dezentrale energiewirtschaftliche Geschäftsmodelle.

Aufgrund der umfassenden Kompetenzen der Fraunhofer-Gesellschaft in diesem Bereich betrachten wir Herausforderungen aus einer ganzheitlichen Perspektive und arbeiten bereits heute gemeinsam mit unseren Stakeholdern in realen Leuchtturmquartieren an umfassenden Lösungen. 

Kompetenzen der Fraunhofer-Allianz Energie im Bereich Energie Urban

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Energieversorgung im Quartier – Cross-sektorale und CO2-neutrale Konzepte

Aufgrund des komplexen Zusammenspiels aus neuen Erzeugern, Speichern und Verbrauchern sowie externen Rahmenbedingungen ist die zeitnahe Verfügbarkeit aller notwendigen Informationen eine große Herausforderung zur Entwicklung optimaler Quartierslösungen. Die Institute der Fraunhofer-Energieforschung unterstützen Kundinnen und Kunden mit der Bereitstellung valider Daten aller relevanten Sektoren, die die Grundlage für effiziente CO2-neutrale Konzepte darstellen. In diesem Kontext bieten wir verschiedenste Verfahren zur (synthetischen) Abbildung der lokalen Erzeugungs- und Verbrauchsstruktur an. Unser Angebot umfasst unter anderem die Erstellung von Profilen für unterschiedliche Nutzergruppen sowie die stochastische Modellierung individueller Gerätenutzung und Elektromobilität. Auch bei der Entwicklung Cross-sektoraler und CO2-neutrale Konzepte im Quartier ist eine ganzheitliche Betrachtung des Systems möglich. Auf der Grundlage verlässlicher Daten widmen sich unserer Expertinnen und Experten beispielsweise der energetischen Siedlungsplanung, die auf dem optimalen Zusammenwirken von Wärmeverlustsenkung und Wärmegewinnung basiert. Neben dem Einbezug des Wärmesektors steht die Einbindung von regenerativen Energiesystemen, Speicherlösungen und der Elektromobilität im Vordergrund.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© EBC

BF-Quartier2020

Gemeinsam mit Partnern arbeitet das Fraunhofer UMSICHT daran, in Quartierskonzepten integrale Lösungsansätze vor dem Hintergrund der Energiewende, Energieversorgung und Gebäudeeffizienzmaßnahmen zu entwickeln.

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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 ISE

NEK-Quartiere

Im Rahmen der Studie des Fraunhofer ISE und des Öko-Instituts werden bestehende Quartiere detailliert untersucht und analysiert, sowie synthetische Quartiere für Abschätzungen für den gesamten Gebäudebestand generiert. 

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© Google Earth, Map data: Google, GeoBasis-DE/BKG

Smartes Quartier
Durlach

Ziel des Projektes ist die Konzeption und Evaluierung eines Energieversorgungsystems von Bestands-Mehrfamilienhäusern (MFH).

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© leg-wohnen.de

Future-iQ - Beschleunigung der Energiewende

Im Projekt »Future-iQ«  entstehen integrale Quatierslösungen zur sozialverträglichen Dekarbonisierung von Bestandswohnquartieren.

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© Andreas Köhring/evo

QUENTIN

Das Projekt  »QUENTIN - Quartiersentwicklung auf Basis von Nahwärmeinseln mit flexiblen KWK-Systemen und Teilsanierung« zielt darauf ab, durch die intelligente Kopplung von Strom- und Wärmeproduktion sowohl Ressourcen als auch CO2 einsparen. 

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Energieversorgung im Quartier – Cross-sektorale Betriebsführung

Über die Datenerhebung und Konzepterstellung hinaus bieten die Institute der Fraunhofer-Energieforschung auch Beratung und Lösungen im Bereich der cross-sektoralen Betriebsführung an. Im Vordergrund steht hier meist das intelligente Energiemanagement, das dezentrale Erzeuger, flexible Verbraucher und die Vielzahl an Marktakteuren möglichst effizient in Einklang bringt. Ein wichtiger Aspekt in diesem Kontext ist die Entwicklung von Smart Metern und deren Integration ins System. Auf diese Weise können in großem Maßstab Energieeffizienzpotenziale im Bereich von Privathaushalten erschlossen werden. Ein weiteres Tool sind individuelle Energieagenten, die auf die Anforderungen entsprechender Anlagen abgestimmt sind und nutzerspezifische Ziele in Steuerbefehle umsetzen. Dabei agieren Agenten souverän ohne zentrale Kontrollinstanz, um den Betrieb der einzelnen Anlage und in Kommunikation mit weiteren Agenten den größeren Anlagenverbund zu optimieren. Um all diese beispielhaft genannten Lösungsansätze in Einklang zu bringen beteiligen sich die Institute der Fraunhofer-Energieforschung an vielen Standorten in Deutschland an Modellquartieren. Dort wird das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten gemeinsam mit unseren Stakeholdern unter Realbedingungen analysiert und optimiert.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer IOSB-AST

smood – smart neighborhood

Im Konsortium mit 20 anderen Akteuren forscht das Fraunhofer IKTA und IOSB daran, lebenswerte, effiziente, umweltfreundliche Wohnquartiere zu schaffen.

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© Fraunhofer IEE

MEO

Im Projekt »MEO – Modellexperimente in der operativen Energiesystemanalyse« werden verschiedene Modellentwicklungen aus der Energiesystemanalyse verglichen. Hierbei ist das Fraunhofer IEE mit der Test- und Simulationsumgebung OpSim vertreten.

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© Fraunhofer IOSB-AST / Martin Käßler

ZO.RRO

Wie lässt sich die künftige Energieversorgung CO2-frei auslegen? Das erforscht das Fraunhofer IOSB gemeinsam mit Partnern im Projekt »ZO.RRO«  am Beispiel von Thüringen. Dabei wurde ein IT-Ökosystem für die systemische Energiewende entwickelt.

ZUM PROJEKT
 

© Fraunhofer IEE

SimBench

Im Projekt »SimBench« wurde eine kombinierte Strom-Gasnetz-Simulation erstellt. Dadurch kann untersucht werden, wie überschüssige Energie aus erneuerbaren Erzeugungsanlagen durch Power2Gas-Anlagen in ein Gasnetz eingespeist werden kann.

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© bnNetze

EnEff:Stadt: PED-urban

Im Projekt werden zwei urbane Quartiere (in Freiburg und Berlin) bei der energetischen Entwicklung zu klimaneutralen Quartieren im Sinne eines »Positive Energy Districts« (PEDs) unterstützt.

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© Fraunhofer IISB

Optimierter Betrieb von thermischen Systemen

Die Projekt zielt auf eine Erhöhung der Systemeffizienz thermischer Versorgungstrukturen ab. Hierfür entwickelt und setzt das Fraunhofer IISB  innovative Betriebsstrategien für thermische Speicher ein.

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E-Mobility

Als einer der zentralen Säulen der Sektorenkopplung spielt der »Verkehrssektor« im Energiesystem der Zukunft eine zentrale Rolle: Modellrechnungen prognostizieren neun Millionen Elektrofahrzeuge im Personenverkehr bis zum Jahr 2030. Ein solcher Zuwachs an batterieelektrischen Fahrzeugen belastet das Stromnetz vor allem in der Niederspannungsebene. Hohe Ladeleistungen können bereits bei wenigen, gleichzeitig ladenden Autos zu einer Überlastung der Kabel oder der Transformatoren führen. Eine intelligente Steuerung der Ladeprozesse hingegen kann nicht nur die Überlastung des Stromnetzes vermeiden, sondern auch gezielt erneuerbare Energien nutzen. Um die Potentiale in diesem Bereich bestmöglich zu nutzen, arbeiten die Institute der Fraunhofer-Energieforschung nicht nur an technologischen Fragestellungen, wie optimierten Speicherlösungen für Elektromobilität, Batterieferndiagnosen oder der Ladetechnologie, sondern auch an der Systemintegration der Fahrzeuge im Sinne einer intelligenten Ladeinfrastruktur durch Smart Meter Gateways.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© guwplus.de

GUW+

Das rückspeisefähige und regelbare Gleichstromunterwerk GUW+ verbindet die Bestandsinfrastruktur der elektrischen Energieversorgung von Stadt- und Straßenbahnen mit Ladestationen für elektrische Busse.

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© Fraunhofer IOSB-AST, Christoph Eisenhut

ALEC

Das Fraunhofer IOSB-AST forscht im Verbundprojekt »ALEC - Alteration, Light, Electic, Construction« daran, Arbeitsgeräte wirtschaftlich zu elektrifizieren und Emissionen zu reduzieren.

ZUM PROJEKT
 

© smobility.net?

sMobility

Im Verbundprojekt  »sMobility« arbeitet das Fraunhofer IOSB-AST daran, Elektrofahrzeuge in der ambulanten Pflege unter Aspekten der Digitalisierung, des Einsatzmanagements sowie des Last- und Lademanagements einzusetzen. 

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© Beck Automation GmbH

EMILAS

Ziel des Projekts »EMILAS« ist es, gebrauchte Fahrzeugbatterien als stationäre Pufferspeicher für Ladestationen in Mehrfamilienhäusern aus technischer wie wirtschaftlicher Sicht nutzbar zu machen.

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© Fraunhofer IEE

Ladeinfrastruktur 2.0

Das Projekt beleuchtet unterschiedliche Teilaspekte, um den Einfluss der Elektromobiltität auf die Energienetze der Zukunft zu untersuchen und achtet dabei auf abgestimmte und gesamtwirtschaftlich effiziente Lösungsansätze.

 

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© Lama.zone

LamA-connect

Das Projekt »LamA-connect« zielt darauf ab, eine herstellerübergreifende, Smart-Meter-basierte und konforme E-Mobilitätslösung für Ladevorgänge zu entwickeln. 

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Digitale Marktplattformen für dezentrale energiewirtschaftliche Geschäftsmodelle

Im energieeffizienten Quartier der Zukunft stehen individuelle Lösungen im Vordergrund, die die Vielzahl an dezentralen Erzeugern und Prosumern intelligent in Einklang bringen. Um das Ziel zu erreichen, energieeffiziente, intelligente Quartiere in der Breite auszurollen, arbeiten Fraunhofer-Expertinnen und Experten an selbstlernenden Energiemanagementsysteme sowie Cybersecurity-Lösungen und erforschen unter Nutzung und Anpassung offener Middleware und automatischer Lernverfahren neue Open-District-Hub-Ökosysteme. Für Modellregionen in ganz Deutschland entwickeln wir auf dieser Basis digitale Marktplattformen für dezentrale energiewirtschaftliche Geschäftsmodelle und testen diese im Realbetrieb.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Vonovia / Bierwald

ODH@Bochum-Weitmar

Konkret geht es um die Entwicklung eines selbstlernenden Energiemanagementsystems, das die richtige Energie zur richtigen Zeit am richtigen Ort zur Verfügung stellt – an E‑Ladesäulen, als Strom im eigenen Haushalt oder in Form von Wärme.

ZUM PROJEKT
 

© ASTOC / MESS

EnStadt:Pfaff

Das Fraunhofer ISE untersucht und demonstriert im Verbundvorhaben »EnStadt:Pfaff« mithilfe von Reallaboren eine rein DC-gekoppelte Schnellladeinfrastruktur. Ziel ist, die Effizienz dieser Art der Sektorenkopplung deutlich zu erhöhen. 

ZUM PROJEKT
 

© bauhausmobilitylab.de

Bauhaus.Mobilitylab

Gemeinsam mit Partnern erforscht ein Fraunhofer-Konsortium im Reallabor des Erfurter Stadtteils Brühl die Entwicklung und Erprobung einer Vielzahl von KI-basierten Anwendungen. Entwickelt werden die Anwendungen auf einer Cloud-Plattform.

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