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.