Presseinformationen 2020

Regionalkraftwerke stellen ein wichtiges Werkzeug zur Sicherstellung einer stabilen Energieversorgung durch erneuerbare Energiequellen dar und gehören daher zur kritischen Infrastruktur unseres Stromnetzes. Das Fraunhofer IEE untersuchte in »WindNODE: Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands« die Wirtschaftlichkeit von regional netzdienlichem Verhalten ebenso wie die sichere Entwicklung und den sicheren Betrieb von Regionalkraftwerken. Das Ziel von WindNODE als SINTEG-Förderprojekt vom BMWK ist eine effiziente Einbindung von erneuerbarer Erzeugung in einem energieträgerübergreifend optimierten System aus Strom-, Wärme- und Mobilitätssektor.

In drei der fünf Modellregionen des BMWK-Förderprogramms SINTEG »Schaufenster intelligente Energie - Digitale Agenda für die Energiewende« hat das Fraunhofer IEE mitgewirkt. Im Schaufensterprojekt »NEW 4.0: Norddeutsche EnergieWende« haben die Kasseler Fraunhofer-Forscher ihre Modelle von heutigen und zukünftigen Energieversorgungsstrukturen mit aktivierbaren Flexibilitäten sowie IT-Strukturen zur Aggregation verteilter, erneuerbarer Erzeugung, sogenannte virtuelle Kraftwerke, weiterentwickelt.

Photovoltaik-Anlagen, Wärmepumpen, Ladestationen, Speicher: Die Einbindung einer Vielzahl dezentraler Erzeuger und Verbraucher in die Netze gehört zu den zentralen Aufgaben der kommenden Phase der Energiewende. Dafür hat das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE jetzt im Rahmen des SINTEG-Förderprojektes »C/sells« neue Lösungen entwickelt – und diese zusammen mit Partnern in der Praxis erprobt. Netzbetreiber bekommen damit die zunehmende Komplexität bei Erzeugung und Verbrauch in den Griff, Anlagenbetreiber können ihre Flexibilitäten netzdienlich einsetzen. Die Ausgründung »Smartrplace« wird die neuen Energiemanagement-Lösungen des Fraunhofer IEE vermarkten.

Anomalien im Betrieb von Windenergieanlagen erkennen, um Fehler und Stillstände im Betrieb zu vermeiden, ist der Kern von prädiktiven Instandhaltungsstrategien. Im besten Fall können Design-Informationen des Herstellers gemeinsam mit Instandhaltungs- und Betriebsführungsinformationen sowie weiteren Datenquellen zusammengeführt werden. In der Praxis gilt es dazu noch technische und organisatorische Hürden zu überwinden. Das Fraunhofer IEE und das Fraunhofer IML stellen in einem Whitepaper dar, wie der Ansatz der International Data Spaces hier technische Lösungen anbieten kann. Die Veröffentlichung fand parallel zu einem Kurzvortrag am ersten Dezember im Rahmen des Future Energies Science Match 2020 statt.

• Autonomie-Lab Leimen demonstriert praktische Umsetzbarkeit der Steuerbarkeit am Netzanschlusspunkt mit dem EEBUS Standard und der neuen VDE 2829-6 • C/sells Partner Stadtwerke Schwäbisch Hall, VIVAVIS AG, Schleupen AG, Fraunhofer IEE und die KEO GmbH erzielen technischen Durchstich • Interoperabilität und Skalierbarkeit: Mit Markteinführung der intelligenten Messsysteme in Kombination mit FNN Steuerbox beginnt der Rollout auch für steuerbare Lasten und steuerbare Einspeisung

Die Randbedingungen für den Betrieb von Windenergieanlagen haben sich verändert. Daher sollten Anlagenbetreiber und Direktvermarkter zukünftig die aktuellen Produktionskosten ihrer Anlagen kennen und diese auch für Zeiträume in der Zukunft vorhersagen können, um die Windräder ökonomisch vorteilhaft einsetzen zu können. In dem vom BMWK geförderten Forschungsprojekt »KORVA« entwickeln das Fraunhofer IEE in Kassel zusammen mit Industriepartnern neue Betriebs- und Regelungsstrategien für Windenergieanlagen unter Berücksichtigung variabler Anlagenlaufzeit und veränderlicher Strommarktpreise.

Informationen über Wartungs- und Reparaturmaßnahmen an Windenergieanlagen in Verbindung mit Verfahren der künstlichen Intelligenz bieten ein riesiges Potential den Betrieb von Windenergieanlagen zu optimieren. Allerdings werden diese Daten in der Regel nicht standardisiert und strukturiert erfasst. Das Fraunhofer IEE in Kassel hat nun gemeinsam mit zwölf weiteren Partnern aus Frankreich, den Niederlanden und Deutschland das vom BMWK geförderte Projekt »Digitalisierung von Instandhaltungsinformationen« gestartet. Ziel ist es, notwendige Daten für eine effiziente Instandhaltung digital zu erfassen und den Nutzern unverzüglich und automatisiert bereitzustellen.

Mit dem Abschalten konventioneller Kraftwerke geht die Massenträgheit der Synchrongeneratoren verloren, die das Stromnetz stabilisieren. Hier könnten Windenergieanlagen einspringen. Doch halten sie den dadurch entstehenden mechanischen Belastungen stand? Das erfolgreich abgeschlossene Forschungsprojekt »GridLoads«vom Fraunhofer IEE und der MesH Engineering GmbH zeigt jetzt deutlich: Die Anlagen kommen damit grundsätzlich gut zurecht – vorausgesetzt, die Regelungsmodule der Anlagen werden zuvor für die neue Aufgabe gerüstet. Um die auftretenden elektromechanischen Schwingungsmoden zu analysieren, haben die Forscher komplexe Simulationen durchgeführt.

In Zeiten in denen der direkte Austausch wegfällt, sind digitale Formate zur Aufrechterhaltung des Wissenstransfers unerlässlich. So präsentiert das Fraunhofer Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik den Forschungsschwerpunkt «Energiesystem Stadt» beim diesjährigen Zukunftsforum Energie & Klima mit einem virtuellen Messestand und Online-Vorträgen.

Obwohl Chile und Deutschland mehrere tausend Kilometer voneinander entfernt sind, steht die Energiewende teilweise vor ähnlichen Herausforderungen. Daher nutzten chilenische und deutsche Experten die Gelegenheit, im Rahmen des internationalen Workshops "Towards a Sustainable Future", die neuesten Entwicklungen der Energiewende in ihren Ländern zu diskutieren und auszutauschen. Dabei wurden hochaktuelle Themen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie aus der Politik vorgestellt, Ideen ausgetauscht und Ansatzpunkte für zukünftige Kooperationen ausgelotet. Ursprünglich als persönliches Treffen in Santiago de Chile im März 2020 geplant, wurde das Treffen aufgrund von COVID-19 verschoben und fand nun in Form eines Online-Seminars statt.

Durch den Umbau des Energiesystems hin zu hohen Anteilen an Erneuerbaren Energien steigt die Bedeutung von Energiespeichern. Elektrochemische Stromspeicher, insbesondere Batterien, erleben gerade eine dynamische Entwicklung hinsichtlich Leistung, Verfügbarkeit und Kosten. Ergänzend dazu kann Bioenergie, z. B. in Form von Biogasanlagen, bereits heute als chemischer Energieträger und -speicher im Stromsektor flexibel eingesetzt werden. Das Projekt BioBatSys des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE kombiniert Biogasanlagen mit Batteriespeichern, um neue Vermarktungswege zu eröffnen.

LEITNING nennt sich ein gerade gestartetes Verbundvorhaben zur Erforschung und Entwicklung eines neuartigen, mobilen und multifunktionalen Batterie-Wechselrichters, das vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird. Dieses System soll es ermöglichen, zukünftig ein hochverfügbares und modulares Wechselstromnetz unter Einbeziehung lokal erzeugter erneuerbarer Energien zur Verfügung zu stellen oder lokal schwache Stromnetze zu stützen. Unter der Leitung der Infineon Technologies AG (München) arbeiten im Konsortium die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS), das Fraunhofer IEE (Kassel), die SWW Wunsiedel GmbH, die FREQCON GmbH in Rethem/Allersowie die SUMIDA Components & Modules GmbH in Obernzell mit.

Das Fraunhofer IEE hat eine neue Prognose-Lösung für den Stromnetzbetrieb entwickelt. Mithilfe Künstlicher Intelligenz ermittelt das System namens GridFox die Einspeisung und den Verbrauch der kommenden Stunden und Tage in den jeweiligen Netzabschnitten – heruntergebrochen auf einzelne Erzeugungskomponenten und Verbrauchergruppen. Betreiber von Übertragungs- und Verteilnetzen können damit eine vorausschauende Netzberechnung vornehmen, die den ab Oktober 2021 geltenden Redispatch-Regeln („Redispatch 2.0“) gerecht wird. Bei Entwicklung und Erprobung von GridFox hat das Fraunhofer IEE in Kassel mit dem deutschen Übertragungsnetzbetreiber TenneT zusammengearbeitet.

In Kassel entsteht ein neues Kompetenzzentrum für Kognitive Energiesysteme. Das Forschungsprojekt zur künstlichen Intelligenz im Energiesystem sucht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft und sieht für den Wirtschafts- und Forschungsstandort Deutschland gute Voraussetzungen, in diesem Thema eine globale Innovationsführerschaft zu erreichen. Das Land Hessen fördert den Aufbau des vom Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE getragenen neuen Kompetenzzentrums.

Das Projekt ARIADNE analysiert politische Maßnahmen, mit denen sich die Energiewende erfolgreich umsetzen lässt. Es ist eines der Kopernikus-Projekte, die eine der größten Forschungsinitiativen der Bundesregierung zum Thema Energiewende bilden. Das Fraunhofer IEE ist einer von 26 Verbundpartnern und leitet das Arbeitspaket »Sektorale Fokusanalyse Ausbau erneuerbare Energien im Strommarkt«.

Mit einer Open Energy Ontology (OEO) wollen das Fraunhofer IEE und Partner im Projekt SzenarienDB Begriffe in der Energiesystemanalyse standardisieren und so die Zusammenarbeit mit verschiedenen Energiesystemmodellen sowie den Austausch von Daten und Szenarien vereinfachen.

In Deutschland und Europa wird die energiepolitische Diskussion derzeit stark von Wasserstoff als universellem Energieträger für die Energiewende geprägt. Die unterschiedlichen Sektoren erfordern aber eine differenzierte Betrachtung. Eine Studie des Fraunhofer IEE in Kassel hat den Einsatz von Wasserstoff im zukünftigen Energiesystem mit dem besonderen Fokus auf die Gebäudewärmeversorgung untersucht und in Bezug zur direkten Nutzung von elektrischem Strom in Wärmepumpen gesetzt.

Immer mehr Photovoltaikanlagen verfügen über Batterien, die während der Sonnenstunden erzeugten Strom speichern und für eine spätere Nutzung bereithalten. Solche Photovoltaik- Speichersysteme ermöglichen den Betreibern, einen möglichst hohen Anteil des erzeugten Solarstroms selbst zu nutzen. Je effizienter das Speichersystem, desto größer der wirtschaftliche Vorteil. Das Projekt »Testbench« steigert die Qualität der Effizienzmessungen, damit Planer und Betreiber die Batteriesysteme besser miteinander vergleichen können. Das vom BMWK geförderte Verbundprojekt wird vom Fraunhofer IEE, KIT, VDE|DKE und TÜV Rheinland sowie den assoziierten Partnern AIT, BSW und BVES gemeinsam bearbeitet.

Im Rahmen des Projektes „Kommunale Wärmewende“ der Agentur für Erneuerbare Energien (AEE) und des Fraunhofer Instituts für Energiewirtschaft und Energiesysteme (IEE) werden die Kommunen Hoya/Weser in Kooperation mit dem Unternehmen Smurfit Kappa Hoya Papier und Karton, Hoyerswerda und Regensburg bei deren Wärmeplanung fachlich und kommunikativ begleitet. Interessierte Akteur*innen können den Projekt-Entwicklungen auf dem neuen Online-Portal www.waermewende.de folgen und vom Erfahrungsaustausch profitieren. Das Projekt wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert.

Reaktionen und Maßnahmen der Fraunhofer-Gesellschaft und des Fraunhofer IEE zum Schutz von Mitarbeitenden, Geschäftspartnern und Veranstaltungsteilnehmern in Zeiten der COVID-19-Pandemie.