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.

Sie sind Betreiber von Fernwärmenetzen und stehen vor der Herausforderung mit dem wachsenden Kundenanforderungen und Bedarfen richtig umzugehen? Dabei wollen sie nicht einfach nur ihre Ressourcen aufstocken und sich in immer komplexeren Prozessen wiederfinden, sondern möglichst effektiv die Versorgungssicherheit ihrer Kunden gewährleisten.

Wir als Fraunhofer IEE können sie gezielt bei ihrer Transformation hin zum effizienten, digitalisierten und resilienten Betrieb unterstützen.

Vorstellung und Diskussion von Werkzeugen und Beteiligungsformaten zur Unterstützung der kommunalen Wärmeplanung im Quartier

Nach zwei Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit wurde das deutsch-chilenische Projekt Power-to-MEDME-FuE erfolgreich abgeschlossen. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE und Projektpartner haben zentrale technologische, wirtschaftliche und systemische Grundlagen für die nachhaltige Produktion von grünem Wasserstoff sowie der Derivate Methanol und Dimethylether (DME) in Chile erarbeitet. Die Ergebnisse zeigen, dass Chile im internationalen Vergleich hervorragende Voraussetzungen für eine kosteneffiziente, klimaneutrale Erzeugung mit hohem Potenzial für die lokale Nutzung und den Export bietet.

Dem Klimawandel etwas entgegenzusetzen, ist eine gesellschaftliche Verpflichtung und zugleich eine der größten wirtschaftlichen Chancen. Unter dem Motto »Energiewende gestalten« forschen wir im Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE seit 35 Jahren für eine Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien – national wie international. Unser Institut wurde 1988 als Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET e.V. in Kassel gegründet, 2009 als Institutsteil Energiesystemtechnik in das Fraunhofer IWES aufgenommen und 2018 in das eigenständige »Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE« überführt.

Wir entwickeln Lösungen für technische und wirtschaftliche Herausforderungen, um die Kosten weiter zu senken, die Versorgung zu sichern, die Digitalisierung in der Energiewirtschaft voranzubringen und neue Geschäftsmodelle in der Energiewende zu ermöglichen.

Unsere Geschäftsfelder sind auf die zielführende Integration der Forschungsergebnisse in die praktische Anwendung spezialisiert. Die thematische Bandbreite reicht von techno-ökonomischen Betrachtungen und Szenarien zur Planung und zum Betrieb von Energieversorgungsstrukturen, der Begleitung in Feldtests bis zur Optimierung des Zusammenspiels der Komponenten. Eine besondere Rolle spielt die Weiterentwicklung des Gesamtsystems: Die fortschreitende Integration erneuerbarer, dezentraler Erzeuger und die Umgestaltung der Netzinfrastrukturen. Dabei werden sich ändernde Anforderungen resultierend aus der Systemkopplung von Strom, Wärme, Gas und Verkehr einbezogen. Ziel ist es, die Abstimmung zwischen fluktuierender Erzeugung und flexiblem Bedarf sicher zu stellen.

Die Leistungen des Instituts erstrecken sich von der gemeinschaftlichen Forschung im Rahmen von Konsortialprojekten bis zur Auftragsforschung für Partner aus Wirtschaft und Gesellschaft. Außerdem bietet das Fraunhofer IEE Test- und Beratungsleistungen zu spezifischen Fragestellungen, die Entwicklung von Funktionsmustern und Prototypen sowie die Evaluation von Feldtests.

Der neue vom Land Hessen sowie dem Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierte Campus des Fraunhofer IEE bietet unseren mittlerweile 450 Mitarbeitenden eine moderne und attraktive Arbeitsumgebung. Ein großes Technikum mit Fachlaboren für Leistungselektronik, Stromrichter, Mittelspannungstechnik, Batteriesysteme, Wasserstoff, Wärmenetze und digitale Netzleittechnik eröffnet nun erweiterte Möglichkeiten, die Wirtschaft durch angewandte Forschung in diesem wichtigen Innovationsfeld zu unterstützen.

Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE arbeitet im Projekt PVCharge gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung an Lösungen für das direkte Laden von Elektrofahrzeugen mit Solarstrom. Ziel ist es, Verluste bei der Energiewandlung zu reduzieren, den Anteil von PV-Strom im Fahrzeugakku zu erhöhen und gleichzeitig netzdienliche Funktionen zu ermöglichen. So soll die Energieeffizienz gesteigert und die Integration erneuerbarer Energien in bestehende Netze verbessert werden.

Der Ausbau Erneuerbarer Energien (EE) schreitet weltweit voran, doch vielerorts fehlt es an verlässlichen Daten und geeigneten Modellierungswerkzeugen. Auch in afrikanischen Ländern erschwert dieser Mangel die Nutzung gewaltiger EE-Potenziale. Im Rahmen des Forschungsprojekts OASES haben das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE und Partner daher ein offenes AU-EU-Ökosystem für Energiesystemmodellierungen aufgebaut. Neben einem Werkzeug zur automatisierten Erkennung von EE-Anlagen auf Satellitenbildern wurden hochaufgelöste EE-Zeitreihen erzeugt, die in das stark weiterentwickelte und nutzerfreundliche IRENA FlexTool integriert werden können.

Durch die zunehmende Digitalisierung des Energiesektors eröffnen sich neue Potenziale für die vorausschauende Wartung technischer Anlagen. Geradefür die Windenergienutzung ist es entscheidend, drohende Ausfälle frühzeitig zu erkennen, um unnötige Stillstandszeiten und Kosten zu vermeiden. Herkömmliche Wartungskonzepte stoßen hier an Grenzen: Sie sind häufig reaktiv, personalintensiv oder technisch schwer skalierbar. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE bietet ab sofort eine kostenlose Open-Source-Lösung zur frühzeitigen Fehlererkennung – unabhängig von der zu überwachenden Komponente. Das neue Open-Source-Framework „EnergyFaultDetector“ ermöglicht die Überwachung zahlreicher Assets im Energiesystem und das ganz ohne kleinteilige Speziallösungen.

Grüner Wasserstoff und seine Derivate wie Ammoniak gelten als Schlüssel für eine nachhaltige Energiezukunft und zur Dekarbonisierung der Industrie. Einen wichtigen Beitrag dazu leistet nun eine neue interaktive Karte, die geeignete Standorte für die Ammoniakproduktion in Kenia identifiziert. Der Kenya PtX-Atlas wurde vom Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE auf Basis eines Reports entwickelt, der in Zusammenarbeit mit der H2Global Stiftung und der Strathmore University in Kenia erstellt wurde. Der Atlas ist Teil des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit 4,2 Millionen Euro geförderten Projekts „H2Global meets Africa“. Das Projekt wird gemeinsam von Fraunhofer IEE, der H2Global Stiftung und der OTH Regensburg durchgeführt.

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.