Lösungen auf Systemebene

Die Transformation des Energiesystems stellt Industrie, Politik, Wissenschaft und Gesellschaft vor neue vielfältige Herausforderungen, die nur mit einem umfassenden Blick auf alle Bereiche des Systems gelöst werden können. Mit ihrer breiten Aufstellung entwickelt die Fraunhofer-Allianz Energie innovative energiesystemtechnische und energiewirtschaftliche Lösungen für ihre Kunden.

Geschäftsbereich »Energie System«

Energiesystemmodellierung

Der Umbau des Energiesystems ist ein hochkomplexer Prozess mit vielfältigen Rahmenbedingungen und Parametern auf der einen, aber auch Freiheits­graden und Gestaltungsmöglichkeiten auf der anderen Seite. Eine umfassende Modellierung des Energiesystems ist für diesen Prozess entscheidend. Fraunhofer-Experten haben Modelle auf unterschiedlichsten Abstraktionsebenen entwickelt, um ihren Kunden passgenaue Simulationen und Prognosen zur Verfügung zu stellen. Diese reichen von energie­wirtschaftlichen Modellen über energietechnische System- und Fundamentalmodelle bis hin zu umfassenden, sektorübergreifenden Systembetrachtungen.

 

Energie- und Klimapolitik

Ein besonderes Merkmal der Fraunhofer-Forschung ist die Verzahnung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien (Sonne, Wind, Bioenergie, Wasserkraft) und der rationellen Energienutzung mit der ökonomischen Systemanalyse und Innovationsforschung.

Durch die Verbindung dieser Kompetenzen lassen sich auf Basis von nationalen und internationalen Marktanalysen langfristige Trends im Bereich erneuerbarer Energien und Energieeffizienz ausmachen, die für die Politik wie für die Industrie strategische Entscheidungsgrundlagen bieten.

Um das zukünftige ökonomische Potenzial umzusetzen, untersucht die Fraunhofer-Allianz Energie bereits bestehende Förderstrategien und entwickelt diese hinsichtlich der sich entwickelnden Rahmenbedingungen des Energiesektors permanent weiter.

 

Energiewirtschaftliche Analysen

Die Fraunhofer-Allianz Energie unterstützt ihre Kunden bei der Analyse aktueller und möglicher zukünftiger Trends in der Energiewirtschaft. Die Erhebung von Primärdaten gehört ebenso zu den Kompetenzen wie Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Kosten-, Markt- und Potentialanalysen für Technologien und Dienstleistungen. Neue Opportunitäten ergeben sich hier insbesondere in der intersektoralen Analyse beispielsweise der Strom-Wärmekopplung.

 

Geschäftsmodelle

Die rasante Entwicklung erneuerbarer Energien und energie­effizienter Techniken sowie politischer Maßnahmen haben die Rahmenbedingungen für die Energiewirtschaft grundlegend verändert. Viele etablierte Geschäftsmodelle sind überholt, während sich neue Möglichkeiten durch die dezentrale Energie­versorgung und innovative technische Lösungen eröffnen. Die Fraunhofer-Allianz Energie unterstützt ihre Kunden bei der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle durch die Analyse von Markt- und Serviceopportunitäten unter Einbezug regulatorischer, gesellschaftlicher und technischer Rahmenbedingungen.

Hierzu zählen u. a. neue Konzepte für Betriebs­führung und Energiedienstleistungen, nachfrageseitige Effizienz­strategien, Speicheranwendungen im Stromnetz und die Nutzung von Flexibilitätsoptionen.

 

Versorgungsstrukturen

Der Wandel von einer zentralen zu einer dezentralen Versorgungs­struktur erfordert die Lösung vielfältiger technischer Heraus­forderungen. Fraunhofer-Experten unterstützen ihre Kunden in diesem Bereich durch die Entwicklung neuer Systemkonzepte für die Energieversorgung unter Einbezug verschiedener Ausbaupfade für erneuerbare Energien. Hier spielt insbesondere die Auslegung und Optimierung von Strom-, Wärme- und Speicher­systemen im Zuge der zunehmenden Sektorkopplung und der sich ändernden Rahmenbedingungen und Nachfragestrukturen eine wichtige Rolle.

Neben urbanen Versorgungsstrukturen entwickelt die Fraunhofer-Allianz Energie auch Lösungen für ländliche Gebiete. Off-Grid-Inselnetze auf Basis erneuerbarer Energien bieten eine zukunfts­trächtige Alternative zur herkömmlichen Netzintegration. Für abgelegene Dörfer in Entwicklungsländern oder unzugängliche Alpenhütten stellen geräteintegrierte Solarmodule, Biomasseverstromung und Mikrobrennstoffzellen Lösungen für eine autarke Stromversorgung von elektrischen Geräten dar.

Einen weiteren Schwerpunkt bilden die Simulation und das Zustandsmonitoring neuer Versorgungsstrukturen sowie die Entwicklung dezentraler, aber auch zentraler Anlagenkonzepte. Zur Sicherstellung der Stabilität neuer Versorgungsstrukturen bietet die Fraunhofer-Allianz Energie vielfältige Methoden für Systemtests an. Diese umfassen Untersuchungen der elektromagnetischen Verträglichkeit, Konformität und Interoperabilität sowie Netzintegrationsprüfungen.

Entscheidend für neue Versorgungsstrukturen ist die Versorgungssicherheit. Fraunhofer-Experten bieten diesbezüglich Lösungen an, um Qualität und Zuverlässigkeit sicherzustellen.

 

Elektrische Netze

Die Entwicklung innovativer Netztechnologien ist eine zentrale Voraussetzung für eine effiziente, auf Angebot und Nachfrage abgestimmte, kostenoptimierte Nutzung erneuerbarer Energie­quellen. Die Fraunhofer-Allianz Energie forscht an intelligenten Netzen für die Erzeugung, Verteilung und Nutzung elektrischen Stroms unter Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT). Die vielfältigen Kompetenzen reichen von der Netzsimulation und multimodaler Infrastruktur­ent­wicklung über innovative Leistungselektronik und Netztechnik bis hin zum Zustandsmonitoring. Auch Lösungen für den System­betrieb insbesondere mit Blick auf die Regelung, Dynamik und Stabilität der Netze sowie dem Schwarz­start und Netzwiederaufbau im Fehlerfall zählen zum Portfolio.