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Energiedatennutzung und -applikation

Energiedatennutzung und -applikation

Die Kombination von IKT-Methoden und Verfahren führt zu verbesserten und innovativen Anwendungen. So beschäftigt sich die Fraunhofer-Allianz Energie auch mit den Auswirkungen von flexiblen, tagesvariablen Tarifen auf die Stromversorger und deren Energiebeschaffungsstrategien. Fraunhofer-Experten entwickeln Lösungen für ein umfassendes Energiedatenmanagement. Eine wichtige Rolle spielen dabei »Demand Side Management-Systeme«, bei denen der Energieverbrauch intelligent gesteuert wird und »Demand Response-Systeme«, in Form von Smart Energy Gateways, die durch prädiktive Verfahren eine dezentrale Einsatzoptimierung gestatten.

Hinsichtlich der gestiegenen Netzanforderungen im liberalisierten Energiemarkt bieten die Fraunhofer-Experten Marktteilnehmern ganzheitliche TÜV-geprüfte IT-Lösungen im Bereich des Bilanzkreis- und Netznutzungs­managements an. Auf Netzebene führen die Institute konkrete Feldversuche an realen Netzen für ihre nationalen und internationalen Partner durch, die durch Simulationen ergänzt werden können. Energiemanagementsysteme nutzen die gewonnenen Daten zur Steuerung unterschiedlicher Stromerzeuger, Speicher und Lasten innerhalb des Netzes.

Für ein marktintegriertes Betriebsmanagement dezentraler Energiequellen dienen virtuelle Kraftwerke. Diese aggregieren zahlreiche dezentrale Erzeuger, Speicher und Lasten zu einem flexiblen Kraftwerk, das die Erzeugungskurve preisoptimal vermarktet. In diesen Prozessen arbeiten wir eng mit Energieversorgern zusammen, die innovative Geschäftsmodelle verfolgen.

Die schnelle und präzise Zustandsabschätzung von vernetzten Infrastrukturen ist heute aufgrund der hohen Komplexität wichtiger denn je und wird zukünftig weiter an Bedeutung gewinnen. Neue Methoden, die auf linearen Algorithmen aufbauen, ermöglichen schnellere und präzisere Ergebnisse als konventionelle Algorithmen bei minimaler Investition.

Die Fraunhofer-Allianz Energie gibt ihr Wissen auch in Weiter­bildungen zu Thema »Digitalisierung der Energiewelt« weiter.

Kompetenzen der Fraunhofer-Allianz Energie im Bereich Energiedatennutzung/-applikation

Energiedatenmanagement

Das Portfolio der Fraunhofer-Allianz Energie im Bereich des Energiedatenmanagements reicht von Energiemonitoring-Systemen über das Sammeln mobiler Messdaten über Verbrauchsanalysen entlang der Verteilkette bis hin zu Prognosen. Übergeordnetes Ziel sind dabei Optimierungen hinsichtlich des Energiedatenmanagements aus diversen Gesichtspunkten: So bestehen in vielen Bereichen Potentiale zur Verbesserung der Energieeffizienz – im Kleinen (z. B. Batteriespeicher) wie auch im Großen (z. B. Smart Cities). Ebenso entwickeln unsere Mitgliedsinstitute Werkzeuge zur Bedarfs- und Potenzialanalyse, die zum Beispiel eine Strukturoptimierung von Speichern in regionalen Energiesystemen erlauben. Ein spezieller Fokus liegt im Bereich des Energiedatenmanagements der Windenergie, z. B. in breit angelegten Monitorprogrammen oder der Entwicklung von Standardisierungen für das Sammeln von Daten in Windkraftanlagen.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

Energie-meteorologische Infosysteme

Die Fraunhofer IEE Online-Hochrechnungen und Prognosen sind essentiell für den zuverlässigen Netzbetrieb und die Planung mit wetterabhängigen Energieträgern.

 

Windatlas Europa

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.

 

WInD-Pool

Die Abkürzung WInD-Pool steht für Windenergie-Informations-Daten-Pool. Es handelt sich um eine gemeinsame Erfahrungsdatenbank der Windenergiebranche.

 

RIGRID

RIGRID adressiert die Hauptziele der ERA-Net Smart Grid Plus-Initiative durch die Entwicklung von Methoden, Tools und Demonstrationen im Bereich Smart Grids.

 

Virtuelles Kombikraftwerk IEE.vpp

Ein modulares Echtzeitsystem, das es erlaubt, erneuerbare Energieanlagen zu überwachen und zu steuern und nach unterschiedlichen Strategien zu optimieren.

Energiemanagementsysteme

Innovative Energiemanagementsysteme werden in den unterschiedlichsten Bereichen benötigt. Die Fraunhofer-Allianz Energie schafft Konzepte und Anwendungen für Energiemanagementsystemen unter anderem im Bereich der Smart Grid-Technologien, der Systemanbindung von Speichern oder der Kraft-Wärme-Kopplung. Zunehmend gewinnt auch die dezentrale Erzeugung von Energie an Bedeutung, sodass auch hier von unseren Mitgliedsinstituten neuartige Energiemanagementsysteme als zentrale Schnittstellen zur lokalen Vernetzung entwickelt werden. An der Schnittstelle zwischen Energiemanagementsystem und Nutzer schafft die Allianz Energie anhand von Frameworks Lösungen zur nutzergerechten Kommunikation der Energiedaten, beispielsweise mithilfe spezieller Apps.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

FlexChem

Mit »FlexChem« sollen chemische Produktionsprozesse dahingehend dynamischer werden, dass insbesondere Stromverbraucher wie Elektromotoren oder Elektroheizungen flexibler betrieben werden können.

 

OGEMA

Die Open Gateway Energy Management Alliance (OGEMA) stellt eine offene Software-Plattform für Energiemanagement zur Verfügung.

 

IntelliQ

Mit intelliQ bietet das Fraunhofer IEE ein breites Angebot, um intelligentes Blindleistungsmanagement nachhaltig, zuverlässig und effizient zu realisieren.

 

E-Mobility 4 Grid Service

Verbundprojekt des Fraunhofer IFF mit der Universität Marburg.

Intelligente Verteilnetze / Smart Grids

Intelligente Stromnetze (Smart Grids) ermöglichen eine effektive Kommunikation zwischen den einzelnen Netzbestandteilen sowie deren Steuerung. Das Ziel unserer Mitgliedsinstitute im Hinblick auf Smart Grids ist in erster Linie, zentrale und dezentrale regelungstechnische Potenziale optimal auszunutzen. In einem Forschungsvorhaben zu optimalen Betriebs- und Regelungsstrategien für Energieversorgungssysteme in Deutschland soll ein möglichst hoher Anteil an erneuerbaren Energien optimal in das Stromversorgungssystem eingebunden werden. In diesem Kontext erarbeiten und demonstrieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fraunhofer-Allianz Energie Ansätze einer koordinierten Netzbetriebsführung und -regelung. Des Weiteren erarbeiten Forscher der Allianz eine Test- und Simulationsumgebung für die Entwicklung und Erprobung von Regler-Konzepten sowie auch Leitsystemen im Smart Grid.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

REGEES

Optimale Betriebs- und Regelungsstrategien für das zuverlässige elektrische Energieversorgungssystem Deutschlands bei vollständiger Integration der Einspeisung aus erneuerbaren Energien im Zeithorizont 2030.

 

OpSim

OpSim ist eine Test- und Simulationsumgebung für die Entwicklung und Erprobung von Regler-Konzepten bis zu Leitsystemen im »Smart Grid«. Die Umgebung wurde durch Fraunhofer IEE und Universität Kassel entwickelt.

 

SmartRegion Pellworm

Das Projekt »SmartRegion Pellworm« will neue Wege für eine umweltfreundliche und marktorientierte Elektrizitätsversorgung aufzeigen.

 

Cheap Flex

Mit »Cheap Flex« wurde ein kostengünstiges Smart Grid-Kommunikationssystem auf Basis der Rundsteuertechnologie entwickelt.

 

Kopernikus Projekt ENavi

Das Kopernikus-Projekt »EnNavi« verknüpft wissenschaftliche Analysen mit politisch-gesellschaftlichen Anforderungen.

Demand-Side Management / Demand-Response

Hinsichtlich der netzdienlichen Gestaltung des Betriebs und der Wärme- und Kälteversorgung ergeben sich durch den wachsenden Anteil erneuerbarer Energien zukünftig neue Anforderungen. Einerseits verursachen fluktuierende erneuerbare Energien zeitliche Schwankungen in der Stromproduktion. Hinzu kommt die Zunahme dezentraler Energieversorgung, wodurch sich die Anforderungen an die Stabilität der Stromnetze erhöhen. Durch den Ansatz des Demand-Side Managements werden Differenzen zwischen Stromangebot und -nachfrage ausgeglichen. Unsere Mitgliedsinstitute erproben unter anderem neuartige, praxistaugliche Betriebsführungsstrategien der Wärme- und Kälteversorgung von Neubau- und Bestandsgebäuden. In elektrischen Netzen mit dörflicher Struktur arbeiten Fraunhofer Forscherinnen und Forscher an der Realisation eines automatischen Managements von Verbrauchern und Erzeugern. Zudem wird ein ganzheitlicher Systemansatz als Multisparten-Lösung für eine Modellstadt entwickelt und so mittels neuer Geschäftsmodelle und Anreizsysteme die dezentrale Energieerzeugung gefördert.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

FlexChem

Mit »FlexChem« sollen chemische Produktionsprozesse dahingehend dynamischer werden, dass insbesondere Stromverbraucher wie Elektromotoren oder Elektroheizungen flexibler betrieben werden können.

 

OGEMA

Die Open Gateway Energy Management Alliance (OGEMA) stellt eine offene Software-Plattform für Energiemanagement zur Verfügung.

 

FlexControl

Netzdienliche Betriebsführungsstrategien für eine energieeffiziente Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden im GHD-Sektor.

 

ALEC

Im Rahmen des Projektes ALEC sollen alle Arbeitsgeräte des Flughafenvorfeldes wirtschaftlich elektrifiziert werden.

Lastmanagement Industrie

Ziel des Lastmanagements ist die Beeinflussung der Nachfrage, also der Netzlast, indem gezielt der Stromverbrauch reduziert wird. Auch in der Industrie kommt dem Lastmanagement zunehmend eine wichtige Rolle zu, da der steigende Anteil erneuerbarer Energien zu Schwankungen im Stromnetz führt. Mitgliedsinstitute der Fraunhofer-Allianz Energie entwickeln beispielsweise flexible Leistungsmonitoringsysteme, welche Spannungs- und Strommessung integrieren und so einen vereinfachten Installationsaufwand mit sich bringen. Des Weiteren haben Fraunhofer Forscherinnen und Forscher der Allianz Energie unter anderem eine Methode entwickelt, um den lokalen Energieausgleichsbedarf in der gesamten Bundesrepublik modellhaft darzustellen, sodass Ungleichgewichte in der Energieverteilung offengelegt werden.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

OGEMA

Die Open Gateway Energy Management Alliance (OGEMA) stellt eine offene Software-Plattform für Energiemanagement zur Verfügung.

 

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.

 

WindNode

Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands.

Smart Home

Ziel des Lastmanagements ist die Beeinflussung der Nachfrage, also der Netzlast, indem gezielt der Stromverbrauch reduziert wird. Auch in der Industrie kommt dem Lastmanagement zunehmend eine wichtige Rolle zu, da der steigende Anteil erneuerbarer Energien zu Schwankungen im Stromnetz führt. Mitgliedsinstitute der Fraunhofer-Allianz Energie entwickeln beispielsweise flexible Leistungsmonitoringsysteme, welche Spannungs- und Strommessung integrieren und so einen vereinfachten Installationsaufwand mit sich bringen. Des Weiteren haben Fraunhofer Forscherinnen und Forscher der Allianz Energie unter anderem eine Methode entwickelt, um den lokalen Energieausgleichsbedarf in der gesamten Bundesrepublik modellhaft darzustellen, sodass Ungleichgewichte in der Energieverteilung offengelegt werden.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

OGEMA

Die Open Gateway Energy Management Alliance (OGEMA) stellt eine offene Software-Plattform für Energiemanagement zur Verfügung.

 

autartec®

Funktionstragende Strukturkomponenten für Gebäude und Siedlungen mit weitgehend autarker Strom-, Wärme- und Wasserversorgung.

Erzeugungs- und Last-Prognosesysteme für Wind und PV

Naturgemäß bringt die Nutzung von Wind- und Sonnenkraft starke Schwankungen in der Stromeinspeisung mit sich. Mit dem steigenden Anteil erneuerbarer Energien werden aus diesem Grund zunehmend neue Lösungen für das Netzmanagement gesucht. Unsere Mitgliedsinstitute setzen dort an, wo am meisten Optimierungspotenzial der Erzeugungs- und Last-Prognosesysteme für Wind und PV besteht. Insbesondere in Bezug auf Prognosen unter technischen und wetterbedingten Extremsituationen werden Optimierungen von Fraunhofer Forscherinnen und Forschern vorgenommen und zudem neue Prognoseprodukte hinsichtlich der Sicherheit von Übertragungsnetzsystemen entwickelt.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

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.

 

Energie-meteorologische Infosysteme

Die Fraunhofer IEE Online-Hochrechnungen und Prognosen sind essentiell für den zuverlässigen Netzbetrieb und die Planung mit wetterabhängigen Energieträgern.

Virtuelle Kraftwerke

Indem sie verschiedene dezentrale Energieerzeuger miteinander verknüpfen, liefern virtuelle Kraftwerke einen wichtigen Beitrag zur dezentralen Erzeugung und Nutzung erneuerbarer Energien. Durch virtuelle Kraftwerke können verschiedene erneuerbare Energieerzeuger, steuerbare Verbrauchsgeräte und Energiespeicher in der Region miteinander verknüpft werden. Im Vordergrund der Fraunhofer Forschung steht dabei nicht nur die Umweltverträglichkeit der Stromversorgung sondern auch deren Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit. Neben Evaluationen von Prototypen virtueller Kraftwerke erschließen Fraunhofer Forscherinnen und Forscher anhand von Modellen Optimierungsbedarfe hinsichtlich Dimensionierung und Betriebsweise von virtuellen Kraftwerken.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

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.

 

Virtuelles Kombikraftwerk IEE.vpp

Ein modulares Echtzeitsystem, das es erlaubt, erneuerbare Energieanlagen zu überwachen und zu steuern und nach unterschiedlichen Strategien zu optimieren.

Cybersicherheit für die Energie- und Wasserversorgung

Durch die zunehmende Digitalisierung in den Energie- und Wasserinfrastrukturen erhöht sich die Anfälligkeit gegenüber Cyberattacken, während den Angreifern immer leistungsfähigere Werkzeuge und Methoden zur Verfügung stehen. Gleichzeitig steigt die Abhängigkeit von automatisierten Prozessen und IT-Systemen immer weiter an. Aufgrund dieser Bedrohungssituation hat der Gesetzgeber umfangreiche Gesetzesänderungen durchgeführt, welche besonders Versorgungsunternehmen betreffen und wodurch diese gegebenenfalls in die Kategorie der Kritischen Infrastrukturen fallen. Neben den technischen Komponenten müssen auch die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter entsprechend geschult werden, da diese derzeit die am häufigsten ausgenutzte Schwachstelle von Cyberangriffen darstellen.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

HyLITE

Verbundvorhaben HyLITE: Digital-Twin-zentrische Dienste und Applikationen für den dynamischen Betrieb und den Schutz des zukünftigen Energieversorgungssystems.

 

Cybersicherheit Kursangebote

Die Fraunhofer ACADEMY bietet Kurse zur Cybersicherheit im Energiebereich an.