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Optimierung der leitungsgebundenen Wärmeversorgung im Bestand und effiziente Integration von regenerativen Wärmequellen in die Netze durch sekundärseitige Maßnahmen. Teilvorhaben: Gesamtkoordination des Verbundes. Maßnahmenanalyse, wissenschaftliche Begleitung der Umsetzung.

Projektziel

Das übergeordnete Ziel des Projekts CoolDown ist die Sammlung und Validierung von geeigneten Maßnahmen für die zügige und praxistaugliche Transformation von Wärmenetzen mit dem Fokus auf Sekundärseite und (Bestands)-Gebäude. Hierzu werden detailliert die technischen, regulatorischen und ökonomischen Anforderungen identifiziert und bewertet werden.

Forschungsfragen

• Durch welche technischen Maßnahmen und Technologien (TRL 6-8) lassen sich Rücklauftemperaturen über die in den technischen Anschlussbedingungen definierten Grenzen hinaus weiter absenken?
• Wie lassen sich effizient, nicht optimal arbeitende Abnehmer/Gebäude mithilfe von Datenanalyse von Zählerdaten identifizieren?
• Welche Erzeuger (-größen) und welche Steuerungskonzepte eignen sich für eine wirtschaftliche nachträgliche sekundärseitige Temperaturerhöhung und wie werden diese implementiert?
• Wie können die Ergebnisse des Vorhabens effizient in den beteiligten Branchen (Haustechnik, Gebäudewirtschaft, Fernwärmebetrieb) Verbreitung finden und entsprechende Schulungsmaßnahmen dem Facharbeitermangel entgegenwirken?

Als Grundlage zukünftiger Investitionen sind neben den aufgeführten zentralen Projektzielen und unter Nutzung der wissenschaftlichen und technischen Methoden folgende Teilziele in dem Vorhaben geplant:

• Entwicklung von für die Praxis geeignete und abgestimmte Handreichungen für den schnellen Umbau der Wärmenetze mit Fokus auf sekundärseitige Maßnahmen
• Entwicklung von datenbasierter Identifikation von nicht optimal funktionierenden Abnehmern (Gebäuden) und die Entwicklung von digitalen Geschäftsmodellen
• Potenzialabschätzung in Hinblick auf Energie, Hygiene, Ökonomie, Umwelt (CO₂) der betrachteten Maßnahmen
• Labortest am Markt verfügbarer Systeme, Überprüfung Funktion und Wirksamkeit, Erarbeitung von Betriebsführungsstrategien/Regelungskonzepte
• Umsetzung von Best-Practice-Beispielen, Validierung der Methodik, Monitoring
• Erstellung von Schulungsunterlagen und Maßnahmen zur Verbreitung in den Branchen

Die Diskussion zur Aufteilung des deutschen Strommarktes in mehrere Zonen ist in vollem Gange, verbunden mit der Hoffnung, Engpässe im Stromübertragungsnetz entlasten zu können. Im Auftrag von Agora Energiewende und in Anlehnung an das bestehende Agorameter hat das Fraunhofer IEE das "Lokale Agorameter" aufgebaut, das die Auswirkung lokaler Strompreise in Deutschland anstelle der einheitlichen Strompreiszone quantitativ verdeutlicht.

Am 1. Januar trat der § 14a EnWG zur netzorientierten Steuerung von Verbrauchseinrichtungen in Kraft. Die neue Regelung bietet Netzbetreibern die Möglichkeit, die Leistung großer Verbraucher wie Wärmepumpen und Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge gezielt zu steuern, um die Netzstabilität zu gewährleisten. Um den Herausforderungen im Niederspannungsbereich gerecht zu werden, hat das Fraunhofer CINES einen Workshop mit Netzbetreibern, Forschenden, Consultingfirmen und Industriepartnern veranstaltet. Die Erkenntnisse wurden in einem Whitepaper veröffentlicht, das aktuelle Fragestellungen, aber auch die Zukunft und langfristige Nutzungsmöglichkeiten der Anforderungen von § 14a EnWG detailliert beleuchtet.

Seit November 2024 leitet Prof. Dr. Martin Braun das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE in Kassel. Nun wurde seine feierliche Amtseinführung offiziell begangen, begleitet von einem Symposium zum Thema »Sustainable and Smart Energy Systems«, das zentrale Herausforderungen und Zukunftsperspektiven der Energiewende thematisierte. Im Fokus standen dabei die aktuellen Leitthemen des Instituts Resilienz, Digitalisierung und Sektorenkopplung.

Das Symposium zu unseren Forschungsleitthemen Resilienz, Digitalisierung und Sektorenkopplung bietet einen interessanten Einblick in unsere Forschung und den aktuellen Stand der Energiewende. Diese Veranstaltung wird gemeinsam mit Vertretenden aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik durchgeführt.

Die Klimaziele verlangen, den Anteil der Fernwärme an der Wärmeversorgung in Deutschland bis 2030 etwa zu verdoppeln. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen diese Netze künftig intelligent und hoch effizient betrieben werden.

Digitalisierung in der Fernwärmeversorgung ist der Schlüssel, um das Gesamtsystem der Fernwärme vom Erzeuger zum Endkunden noch effizienter und ressourcenschonender zu machen.

Gerade für ein zukünftiges und komplexer werdendes Energiesystem, in dem es auch im Wärmebereich gilt, dezentrale und fluktuierende erneuerbare Wärme aus unterschiedlichen Quellen in ein Versorgungsnetz zu integrieren, sind neue digital basierte Regelungen für einen sicheren und optimierten Betrieb des Systems essenziell.

Durch den Zubau von Erneuerbaren Energien wie Wind- und Photovoltaik-Anlagen wird die Stromerzeugung zunehmend wetterabhängig. Gleichzeitig steigt die Anzahl flexibler Verbraucher wie z.B. Wärmepumpen, Wallboxen und Speicher. Um dieses Potenzial für den Netzbetrieb und die Energievermarktung nutzen zu können, bedarf es verlässlicher Prognosen. Herkömmliche Vorhersage-Modelle kommen hier jedoch an ihre Grenzen, da sie zu statisch sind. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE entwickelt daher nun mit der Universität Kassel und dem Windenergieanlagenhersteller ENERCON neuartige, selbstlernende Prognosemethoden. Die adaptiven Verfahren berücksichtigen kontinuierlich und automatisiert Veränderungen im Energiesystem, etwa den Photovoltaik-Zubau. Die Projektpartner werden die Methoden in Feldtests erproben.

Im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projekt „CoolDown“ steht die Sammlung und Validierung von geeigneten Maßnahmen für die zügige und praxistaugliche Transformation von Wärmenetzen mit dem Fokus auf der Sekundärseite und (Bestands)-Gebäuden. Hierzu werden detailliert die technischen, regulatorischen und ökonomischen Anforderungen identifiziert und bewertet. Das Projekt startete im Oktober 2024 und läuft bis September 2028. Jetzt hat das erste Arbeitstreffen des Verbundes am Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE in Kassel stattgefunden.

Das Forschungsprojekt "PnP Netze – Netzbildende Regelung für verteilte Stromrichter" wurde mit dem 10th ISGAN Award of Excellence ausgezeichnet. Der Preis, der von der International Smart Grid Action Network (ISGAN) in Zusammenarbeit mit der Global Smart Energy Federation (GSEF) vergeben wird, zeichnet herausragende Innovationen im Bereich der Smart Grid-Technologien aus.

Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE hat einen Unterwasser-Energiespeicher entwickelt, der das Prinzip der Pumpspeicher-Kraftwerke auf den Meeresgrund überträgt. Nach erfolgreichem Feldtest mit einem kleineren Modell im Bodensee bereiten die Forschenden nun mit Partnern einen Testlauf vor der kalifornischen Küste vor: Sie werden dort im Projekt „StEnSea“ in 500 bis 600 Metern Tiefe eine hohle, 400 Tonnen schwere Betonkugel mit neun Metern Durchmesser verankern. Durch Leerpumpen wird der Speicher geladen. Strömt Wasser hinein, wird Strom erzeugt – er wird entladen. Die Leistung dieses Prototypen beträgt 0,5 Megawatt, die Kapazität 0,4 Megawattstunden.

Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE in Kassel hat eine neue Leitung: Ab dem 1. November 2024 wird Prof. Dr. Martin Braun die Führung des Forschungsinstituts übernehmen. Er ist zugleich Professor für Nachhaltige elektrische Energiesysteme an der Universität Kassel.

Das „Barometer der Energiewende für Nordhessen“ untersucht den aktuellen Stand des Ausbaus Erneuerbarer Energien in der Region. Es beleuchtet die Entwicklung seit dem Jahr 2000 und prognostiziert den notwendigen regionalen Zubau bis 2045. Neben der Stromerzeugung wird auch der Stromverbrauch auf Kreisebene analysiert. Eine begleitende Web-App, erreichbar unter https://www.cdw-stiftung.de/energiewende-barometer/, ermöglicht es den Nutzerinnen und Nutzern, die Ergebnisse individuell für einzelne Landkreise zu betrachten und zu vergleichen.

Der Ausbau der erneuerbaren Energien und die zunehmende Zahl von Wallboxen und Wärmepumpen haben zur Folge, dass die Verteilnetze mehr und mehr Strom transportieren müssen. Neben dem Netzausbau gilt es daher vielerorts, das vorhandene Verteilnetz höher auszulasten. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE entwickelt deshalb jetzt zusammen mit Partnern im Forschungsprojekt kurSyV neue Ansätze für die kurative Systemführung im 110-kV-Netz. Damit soll es möglich werden, die bestehende Netzinfrastruktur besser auszunutzen, um dort mehr Erneuerbare-Anlagen, Wallboxen und Wärmepumpen anschließen zu können, ohne die Systemsicherheit zu gefährden.

Eine neue Studie des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE kommt zu dem Schluss, dass die Offshore-Erzeugung von Wasserstoff effizienter ist als die Onshore-Erzeugung. Die Wasserstoffproduktion in unmittelbarer Nähe von Offshore-Windkraftanlagen reduziert die Energieverluste und Investitionen in lange Transportwege für den Strom.

Im Rahmen einer Delegationsreise der AHK Uruguay und der GIZ treffen sich politische Vertreter der Botschaften sowie der beteiligten Ministerien, Forschende und Vertreter der grünen Wasserstoffindustrie aus Chile, Argentinien und Uruguay am Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE, um die Entwicklung des PtX-Marktes in Deutschland und Uruguay, mit Schwerpunkt auf E-Methanol, zu diskutieren. Ziel des Workshops ist es, einen Austausch zwischen den politischen Entscheidungsträgern, Projektentwicklern und Forschungseinrichtungen über Uruguays Potenzial als Vorreiter im Bereich grüner Wasserstoff und seiner Derivate sowie Deutschlands Rolle als potenzieller Importeur dieser Produkte zu erörtern.

Forschende der Universität Kassel arbeiten gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE an einem neuen Forschungsprojekt zur Optimierung von Stromnetzen mittels künstlicher Intelligenz (KI). Ziel des Projekts ist es, den Betrieb von Übertragungsnetzen durch innovative KI-Methoden effizienter zu gestalten und damit zur Stabilität der Stromversorgung beizutragen.

Im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projekt „CombiPower“ steht die Entwicklung einer kombinierten Einheit für den Antrieb und die Netzanbindung von Elektrofahrzeugen im Fokus. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE entwickelt mit Projektpartnern eine innovative, multifunktionale Lade- und Antriebseinheit für Elektrofahrzeuge. Das Projekt startete Ende 2023 und läuft bis September 2026.

Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren ergänzen sich gut: Gekoppelt in einem hybriden Speichersystem, versprechen sie eine reduzierte Batteriealterung und niedrige Gesamtkosten. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE hat nun mit den Partnern Skeleton Technologies und AVL im Forschungsprojekt „SukoBa“ Simulationswerkzeuge für die Auslegung solcher Hybridsysteme entwickelt. Deren Herzstück ist ein Degradationsmodell zur Vorhersage der Batteriealterung, das auf der vom Fraunhofer IEE entwickelten Simulationsumgebung BaSiS fußt. Mithilfe der BaSiS Software lässt sich die Lebensdauer der Batterien in hybriden Speichersystemen um bis zu 20 Prozent steigern, zeigt das Forschungsprojekt.

Im Projekt „Modulare, regenerative und autarke Energieversorgung mit H2-Technik" (MarrakEsH), das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert wird, arbeiten sechs Partner aus Forschung und Industrie an der Entwicklung und praktischen Erprobung neuer Technologien für die autarke Energieerzeugung und -speicherung mittels grünem Wasserstoff. Die Laufzeit des Projekts erstreckt sich von Oktober 2023 bis September 2026.