Fraunhofer-Allianz Energie
Fraunhofer-Allianz Energie

Energie System

ENERGIESYSTEMDESIGN UND -MODELLIERUNG

© ©istock.com I Simon Dannhauer I Grafik: dialog

Energiesystemdesign und -modellierung

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-Expertinnen und 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. 

Kompetenzen der Fraunhofer-Allianz Energie im Bereich Energiesystemmodellierung

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Energiewirtschaftliche und energietechnische Systemmodelle

Die Reduktion klimaschädlicher CO2-Emissionen ist das zentrale Ziel der Transformation von Energiesystemen. Veränderungsprozesse in der Energiewirtschaft stellen Akteure vor immer neue Herausforderungen, wie die Anpassungen von Marktmechanismen, Änderungen der regulatorischen Rahmenbedingungen und neue technologische Entwicklungen. Um verlässlich planen zu können, braucht es energiewirtschaftliche und energietechnische Modelle, die die Wechselwirkung aller relevanten Elemente realitätsnah abbilden.

Institute der Fraunhofer-Energieforschung erstellen simulationsbasierte Studien und entwickeln wirtschaftliche, strategische und politische Entscheidungsgrundlagen auf Basis von energiewirtschaftlichen Analysen. Dabei betrachten unsere Expertinnen und Experten sowohl heute bestehende Systeme und Märkte als auch die zukünftigen Entwicklungen und deren Rückwirkungen.

Im Thema Energiewirtschaftliche Analysen von Energiesystemen bieten wir unter anderem folgende Forschungs- und Entwicklungsleistungen:

  • Energiewirtschaftliche Modellierung von Systemen
  • Sektorspezifische Analysen zu Strom, Wärme, Industrie und Verkehr
  • Transformationspfade für Energiesysteme
  • Einfluss von Rahmenbedingungen und Akzeptanz auf das Energiesystem
  • Simulation von Investitionsentscheidungen von Akteuren
  • Sektorkopplung und Sektorkopplungsmaßnahmen
  • Dezentrale Energieversorgungskonzepte
  • Potenzialanalyse, Ausbauanalysen und sozialwissenschaftliche Einflussfaktoren von erneuerbaren Energien

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer ISE

REMod

Für die fundamentale Umgestaltung des Energiesystems ist eine Restrukturierung des heutigen Energiesystems unausweichlich. Wie und mit welchen Auswirkungen diese erfolgt analysiert das Fraunhofer ISE mit dem Energiesystemmodell REMod.

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© Fraunhofer ISE

ENTIGRIS

Das Strommodell »ENTIGRIS« ist ein Expansionsplanungsmodell für europäische und nordafrikanische Stromsysteme. Die Ergebnisse können zur Analyse und Ausbau von Kraftwerken, Netzkapazitäten und der Gesamtsystemkosten herangezogen werden.

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© Fraunhofer IEE

OASES

Das übergeordnete Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Demonstration eines nachhaltigen AU-EU-Ökosystems für die Modellierung von Energiesystemen auf der Grundlage von Open-Source-Software und frei zugänglichen Daten.

ZUM PROJEKT

Sektorenübergreifende Systembetrachtung

Weltweit befinden sich Energiesysteme im Umbruch: In den vergangenen Jahren ist der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung massiv angestiegen. Im Kontext der Sektorenkopplung steigt ihre Bedeutung auch in den Bereichen Wärme und Mobilität. Diese umfassende Umstrukturierung des Energiesystems kann nur durch eine ganzheitliche und vorausschauende Betrachtung erfolgreich sein. Mittels fundierter techno-ökonomischer Systemanalysen beantworten Institute der Fraunhofer-Energieforschung drängende Fragen wirtschaftlicher und politischer Akteure: Wie ist eine kosteneffiziente Nutzung erneuerbarer Energieressourcen in verschiedenen Regionen zu erreichen? Wie können Technologien kombiniert werden, um den Energiebedarf optimal zu decken? Welche Entwicklungen müssen durch die Politik unterstützt werden? Ein besonderer Fokus liegt im Kontext der sektorenübergreifenden Systembetrachtung auf den Städten und Gemeinden, die wichtige Innovationstreiber auf dem Weg zu effizienten, attraktiven und umweltfreundlichen Lebensräumen darstellen.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer ISE

TransDE

»TransDE – Transformation der Infrastruktur Deutschlands bis zum Jahr 2050 im Einklang mit der Energiewende aller Verbrauchssektoren« zeigt regionale Unterschiede in der Erzeugung und dem Verbrauch von Energie.

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© kamisoka / iStock.com

TrafoKommunE

Gemeinsam mit Partnern erarbeitet das Fraunhofer IEG und Fraunhofer ISI Strategien zur Verbesserung der Transferleistung von Ergebnissen aus der Forschung in die Praxis (Aktivierung Stadtwerke).

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© Fraunhofer IEE

DeV-KopSys-2

Das Ziel des Projekts »DeV-KopSys-2 – Dekarbonisierung Verkehr Rückkopplung Energiesystem« ist es, die Rolle von Technologieoptionen zur Erreichung der Klimaziele im Verkehr mithilfe modellbasierter Szenarien zu untersuchen.

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© norddeutsches-reallabor.de

Norddeutsches Reallabor

Ziel des »Norddeutschen Reallabors« ist es die bestehenden Energieinfrastrukturen in der Modellregion simulativ abzubilden und auf dieser Basis dann verschiedene Ansätze zur Einbindung von sektorkoppelnden Systemen zu untersuchen.

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© Fraunhofer IISB / Kurt Fuchs

Energy Seeds

Im Rahmen von SEEDs wird unter dem Motto »Aufbruch in die industrielle Energiewende« die Umsetzung einer nachhaltigen Energieerzeugung, -speicherung und -versorgung für Industrieanlagen erforscht.

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Szenarien / Prognosen

Simulationen und Prognosen rund um das Stromnetz sowie Erzeugung und Verbrauch schaffen die Grundlage für die Weiterentwicklung und den Ausbau des zukünftigen Energiesystems. Neben der Modellierung von Entwicklungspfaden von Energiesystemen befassen sich die Institute der Fraunhofer-Energieforschung auch mit Prognose- und Hochrechnungssystemen für Wind- und Solarenergie. Die Dezentralisierung erneuerbarer Energien vor Augen analysieren Forschende zudem, wie kleine und verteilte elektrische Energiespeicher zur Netzintegration von dezentralen Erzeugern beitragen können. Auch die gesellschaftliche Akzeptanz wird bei den Betrachtungen in den Fokus genommen.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© MEV-Verlag / Jonas Krüger

InteRessE

Das Projekt »InteRessE« erarbeitet eine interdisziplinäre Bewertung des Ressourcenbedarfs für die Energiewende. Unter Berücksichtigung verschiedener Kriteria will das Projekt die Charakteristika für ein optimales Energiesystem bewerten.

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© Fraunhofer ISE

KomMA-P

Ziel des Projekts »KomMA-P – Akzeptanz der Energiewende stärken« war es, die Rolle von bürgernahen und leicht zugänglichen Beteiligungsangeboten an der Energiewende, die nicht unbedingt monetär motiviert sind, genauer zu beleuchten.

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© Fraunhofer ISE

Bottom-Up Studie

Ziel ist es, verschiedene Dekarbonisierungspfade für den Wärmemarkt zu analysieren und zu bewerten. Der Bottom-up-Ansatz der Studie berücksichtigt die Unterschiede in der Gebäude- und Prozesswärme in vier unterschiedlichen Versorgungsgebieten.

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Betriebs-, System- und Strukturoptimierung

Betriebs-, System- und Strukturoptimierung sind entscheidende Ansätze im Energiesektor, um Effizienz zu steigern und Ressourcen besser zu nutzen. Dabei konzentriert sich die Betriebsoptimierung auf die Verbesserung der Leistung einzelner Energieanlagen und -prozesse, die Systemoptimierung zielt darauf ab, die Integration verschiedener Energiequellen und -systeme zu optimieren, und die Strukturoptimierung befasst sich mit der Umgestaltung von Energieinfrastrukturen und -märkten. Diese Ansätze sind von entscheidender Bedeutung, um die Herausforderungen des Klimawandels anzugehen und eine nachhaltige Energiezukunft zu gestalten, die wirtschaftlich, rentabel und umweltfreundlich ist.

Projekte aus dem
Kompetenzbereich

 

© Fraunhofer ISE

KomMod4FFM

Im Projekt »Masterplan 100 % Klimaschutz« analysiert das Fraunhofer IBP mithilfe des Energiessystemmodells »KomMod« wie eine Reduktion und Deckung des Energiebedarfs aus erneuerbare Energien in Frankfurt möglich ist.

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© Fraunhofer IEE

Transformationspfade im Wärmesektor

Das Projekt zielt darauf, eine Brücke zwischen den Anforderungen der Energiewende und der Ausgestaltung der Sektorkopplung von Fernwärmesystemen zu schlagen. 

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© Fraunhofer IWES / Paul Langrock

SOBeKo

»SOBeKo – Strommarktorientierte Optimierung von Betriebskonzepten für Windparks« versucht Entwicklungen in der Betriebsführung eines Offshore Windparks mithilfe von Simulationen in der Betriebsphase aufzugreifen. 

ZUM PROJEKT

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