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Auf dem Weg in ein erneuerbares Energiesystem entwickeln sich Verfahren der Künstlichen Intelligenz zur wichtigen Unterstützung bei Prognosen, dem Energiehandel und komplexen Herausforderungen im Anlagen- und Netzbetrieb. Das Kompetenzzentrum Kognitive Energiesysteme (K-ES) präsentiert den aktuellen Stand der Forschung in exemplarischen Vorzeigeprojekten, den Spotlights. Sie richten sich an alle, die besser verstehen wollen, wie praktische Lösungen an der Schnittstelle von Energie und Künstlicher Intelligenz aussehen können.

Photovoltaik- und Windenergieanlagen, die vernetzt produzieren, sind vielfältigen Risiken ausgesetzt. Bereits eine kleine Störung in der IT oder der Anlagentechnik kann weitreichende Konsequenzen für die Funktionsfähigkeit haben. Im Forschungsprojekt SecDER untersuchen sechs Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft, wie das Stromsystem mit virtuellen Kraftwerken resilienter werden kann.

Batterien mit metallischen Lithium-Elektroden versprechen höhere Energie- und Leistungsdichten. Allerdings kann es in diesen Batterien zu elektrochemischen Prozessen kommen, die ihre Sicherheit und Leistung beeinträchtigen. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) entwickelt nun in dem vom BMWi geförderten Projekt „metaLit“ Modelle, mit denen sich diese Prozesse simulieren lassen. Die Software kann genutzt werden, um die Algorithmen in Batteriemanagementsystemen zu verifizieren. Das erspart teure, aufwändige Tests mit realen Batterien. Der Modellierung geht eine experimentelle Analyse durch das Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie (fem) voraus.

„energy data-X“ hat sich als eines von 16 Gewinnerkonsortien für den nächsten Schritt im GAIA-X Förderwettbewerb qualifiziert. Ziel ist der Aufbau eines Datenraums für die Energiewirtschaft, der eine sichere und souveräne Datennutzung ermöglicht sowie die Grundlage für innovative Geschäftsmodelle legt. Das Vorhaben leistet einen zentralen Beitrag in der Umsetzung der nationalen und europäischen klimaneutralen Energiepolitik.

Die verschärften europäischen Klimaschutzziele und das neue deutsche Klimaschutzgesetz sind sehr ambitioniert und erfordern drastische und sofortige Maßnahmen. Zur Frage, wie diese am besten ausgestaltet sein sollten, hat das Fraunhofer Cluster of Excellence Integrated Energy Systems (CINES) sieben Empfehlungen für ein Gelingen der Energiewende erarbeitet. Diese wurden heute im Rahmen einer Web-Session vorgestellt.

Der – aus Klimaschutzperspektive dringend notwendige – Zubau von dezentralen Energieerzeugungsanlagen erfordert die Koordination von Verbrauchern und Erzeugern. Nur so können Flexibilitätsoptionen für die Stabilisierung des Stromnetzes optimal genutzt werden. Dabei stellt die Integration steuerbarer Verbraucher große Herausforderungen an alle Beteiligten. Die aktuelle Regelung zum Redispatch 2.0 schafft eine erste Grundlage und wird aktuell für Anlagen bis 100 kW installierter Leistung implementiert. Zu dieser Thematik findet am 23. Juni 2021 die Veranstaltung „Digitale Energieversorgung – Bereit für die Trends der Zukunft?“ im Rahmen der „E-world energy & water“ als kostenfreies Online-Event statt.

Viele Regionen der Welt bieten gute Bedingungen für die Produktion von grünem Wasserstoff sowie regenerativ erzeugten synthetischen Kraft- und Brennstoffen. Wie groß die jeweiligen Potenziale im Detail sind, zeigt der erste globale Power-to-X-Atlas, den das Fraunhofer Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE jetzt vorgelegt hat. Die Bewertung der technischen und ökonomischen Potenziale basiert auf umfangreichen Analysen beispielsweise der Flächenverfügbarkeit und den Wetterbedingungen. Auch Faktoren wie die lokale Wasserverfügbarkeit, den Naturschutz, die Investitionssicherheit oder die Transportkosten haben die Forscher berücksichtigt. Der PtX-Atlas ist online verfügbar ab dem 1. Juni 2021.

Wertvolle Erkenntnisse und Daten für die Lidar- und Klimaforschung verspricht sich das Fraunhofer IEE mit dem Umzug ihres 200 Meter hohen Forschungsmessmasts vom Rödeser Berg bei Kassel ins windreiche Mecklenburg-Vorpommern. Der Messmast ist zentraler Teil des kürzlich gestarteten und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts "ROSE - Remote Sensing Test Center". Ziel ist es, ein Forschungslabor für die Entwicklung von Kalibrierverfahren für neue Lidar-Windmesstechnik und innovative Messdienstleistungen zu etablieren sowie umfangreiche meteorologische Daten zu erfassen und in einer Datenbank über ein Webportal interessierten Nutzern zur Verfügung zu stellen.

Batteriespeicher altern schneller, wenn sie immer wieder kurzzeitig hohe Leistungen liefern müssen. Das lässt sich vermeiden, indem man sie mit Superkondensatoren koppelt – diese übernehmen dann die Lastspitzen. Das Fraunhofer IEE entwickelt nun zusammen mit den Industriepartnern Skeleton Technologies als Verbundkoordinator und AVL in dem vom BMWi geförderten Forschungsvorhaben „SuKoBa“ Werkzeuge für die Auslegung solcher hybriden Speicher. Zudem erarbeiten die Partner Verfahren für deren Regelung. Hybride Speichertechnologien dieser Art können zum Beispiel in Elektrofahrzeugen oder als stationäre Speicher zur Netzstabilisierung eingesetzt werden.

Die Fraunhofer-Gesellschaft möchte mit seinem KMU-akut-Programm »Forschung für den Mittelstand« die Innovationskraft von KMU stärken und möglichen wirtschaftlichen Einbußen durch die Corona-Pandemie entgegenwirken. Für die Windenergiebranche initiieren die Fraunhofer-Institute IEE und IWES ein Forschungs- und Entwicklungscluster zusammen mit mehreren KMU zur Entwicklung der Lidar-Technik für den Einsatz auf Gondeln von Onshore-Windenergieanlagen. In einer Online-Auftaktveranstaltung am 19. Mai 2021 können sich interessierte KMU und auch größere Unternehmen über die Möglichkeiten und Randbedingungen der Beteiligung informieren.