DLR - Institut für vernetzte Energiesysteme - Forschungsprojekte

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Ausgewählte Forschungsprojekte am Institut für Vernetzte Energiesysteme

Im Jahr 2023 gestartete Drittmittelprojekte

Forschungsprojekt APOLON

Aktuell deckt Deutschland seinen Bedarf an Solarmodulen fast vollständig aus Importen. Jedoch lassen gleich mehrere strategische, geopolitische und ökologische Aspekte in den kommenden Jahren die Investitionsbereitschaft in die Wiederaufnahme der hiesigen PV-Fertigung erwarten. Die Aufgabe des Projektes APOLON ist es, potenziellen Investoren ein wettbewerbsfähiges Technologiekonzept für die Umsetzung einer PV-Produktion in Deutschland und der Europäischen Union aufzuzeigen. Basis dafür ist die POLO (poly-Si on Oxide)-Technologie, deren Stärken unter anderem in sehr hohen Wirkungsgraden sowie in der Vermeidung seltener Materialien liegen.

Forschungsprojekt DriVe2X

Der Mobilitätssektor wird angesichts seines steigenden Anteils elektrisch betriebener Fahrzeuge zunehmend relevant für das Gesamtenergiesystem. Daraus entsteht die Herausforderung, die massenhafte Integration der E-Mobilität markt-, system- und nutzerdienlich zu gestalten. Deshalb erforscht das Projekt DriVe2X sektorenkoppelnde Schnittstellen zwischen E-Autos und einzelnen Elementen des Gesamtenergiesystems, zum Beispiel zu Haushalten, Gebäuden, Netzen oder anderen Infrastruktureinheiten.

Im Jahr 2022 gestartete Drittmittelprojekte

Forschungsprojekt GENESE

Zur Modellierung von Szenarien werden häufig Standardlastkurven verwendet, die auf historischen Lastdaten basieren. Weil diese jedoch keine zukünftigen Entwicklungen abbilden, sollen im Projekt GENESE passgenaue Lastkurven für spezifische Kombinationen aus technologischer und gesellschaftlicher Entwicklung hinsichtlich Niveau (Stromnachfrage) und Profil (zeitliche Auflösung) generiert werden. Dazu soll ein quelloffenes Nachfragetool entwickelt werden, welches eine Schnittstelle zwischen Energiesystemmodellen und Strommarktmodellen darstellt.

Forschungsprojekt SEDOS

Sektorintegration soll einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung ambitionierter Klimaschutzziele leisten. Damit sind neue Herausforderungen für die systemanalytische Energieplanung verbunden, die sich nicht auf einzelne Teilsysteme fokussieren kann, sondern eine ganzheitliche Energiesystemperspektive einnehmen muss. Ziel des Forschungsvorhabens SEDOS ist es, die Sektorintegration in Energiesystem-Modellen detailliert abzubilden und mittels offener Daten eine größere Vergleichbarkeit der Modelle herzustellen.

Im Jahr 2021 gestartete Drittmittelprojekte

Forschungsprojekt ALELY

Zur Ausschöpfung der Kostenreduktionspotenziale bei Elektrolyseuren adressiert das Projekt ALELY zum einen die Reduktion bzw. Substitution von Werkstoff- und Funktionsmaterialien und zum anderen die Absenkung der Zellüberspannung zur Verringerung des spezifisch erforderlichen Strombedarfes pro Volumeneinheit Wasserstoff. Darüber hinaus werden dynamische Betriebsstrategien entwickelt.

Forschungsprojekt CAMS2_73

Copernicus, das Erdbeobachtungsprogramm der Europäischen Union, bietet Services für verschiedene Umweltthemen an, um den Zustand der Erde zu beschreiben. Die Solarstrahlungsservices dienen dem Zweck, die europäischen und nationalen Ziele der Energiewende zu unterstützen und mittels ihrer Open Data-Politik öffentliche sowie kommerzielle Anwendungen in der Planung, Überwachung, Effizienzsteigerung und Integration der Solarenergie in die Energieversorgungsnetze zu erleichtern.

Forschungsprojekt NDC ASPECTS

Das EU-Projekt NDC ASPECTS entwickelt sektorale und nationale Transformationsstrategien für Länder weltweit, deren nationale Beiträge zur Treibhausgasreduktion klar hinter den Zielen des Pariser Klimaschutzabkommens zurückliegen. Das Projekt fokussiert sich hierbei insbesondere auf vier wesentliche Sektoren: Industrie, Transport, der Gebäudesektor sowie die Landnutzung einschließlich deren Interaktion mit dem Energiesektor.

Forschungsprojekt SYSTOGEN100

Zur Umsetzung der nationalen Wasserstoffstrategie hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) drei Wasserstoff-Leitprojekte gestartet. Das Institut für Vernetzte Energiesysteme des DLR arbeitet im Projekt SYSTOGEN100 an der anwendungsnahen, ganzheitlichen Zusammensetzung der notwendigen Komponenten für eine effiziente Infrastruktur zur Herstellung von „grünem“ Wasserstoff. Die Ergebnisse dienen dem Leitprojekt H2Giga, welches über 130 Institutionen aus Wirtschaft und Wissenschaft in insgesamt fast 30 eigenständig arbeitenden Verbünden bündelt.

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Forschungsprojekt H₂-ReNoWe

Mit dem Ausbau erneuerbaren Energien gewinnt auch die Frage der Nachhaltigkeit in der Energiegewinnung zunehmend an Relevanz. Im Forschungsprojekt H₂-ReNoWe (Wasserstoffregion Nord-West-Niedersachsen) wird der Fokus auf sogenannten grünen, also nachhaltig erzeugten Wasserstoff gelegt. Innerhalb des Projekts soll das Druckluft-Energiespeicher-Kraftwerk Huntorf in eine CO₂-vermeidende Betriebsweise überführt werden und als Testumgebung für das Forschungsprojekt dienen.

Forschungsprojekt En4U

Unser zukünftiges Energiesystem muss besonders flexibel gestaltet werden, um Nachfrage und Verfügbarkeit trotz fluktuierender Energiequellen jederzeit im Gleichgewicht halten zu können. Dezentrale flexible Stromverbraucher wie Wärmepumpen oder Elektroautos sind besonders wertvoll, weil sie direkt in den Haushalten die Möglichkeit zur zeitlichen Verschiebung der Netzbelastung bieten. Im Forschungsprojekt EN4U geht es deshalb um ein besseres Verständnis dafür, welchen Einfluss sie auf den Energiemarkt haben können und wie eine systemfreundliche Bereitstellung dieser Flexibilität politisch angereizt werden kann.

Forschungsprojekt Wärmewende Nordwest

Um die Klimaziele zu erreichen ist unter anderem eine Reduzierung des Wärmeverbrauchs und eine Umgestaltung der Wärmeversorgung notwendig. Im Projekt Wärmewende Nordwest (WWNW) wird die Wärmewende um die Regionen Oldenburg und Bremen praktisch erforscht. Ziel des Projekts ist eine transparente Erfassung und Optimierung von Wärmebedarfen in Gebäuden, Quartieren, Gewerbe und Industrie.

Forschungsprojekt ERAFlex II

Energiesystem- und Strommarktmodelle unterstützen uns dabei, die Transformation des Energiesystems zu gestalten. Allerdings kommt es oft zu Abweichungen zwischen Ergebnissen optimierender Kapazitätsplanungsmodelle und agentenbasierter Simulationsmodelle. Hierdurch unterscheiden sich die theoretisch optimalen und die realistischeren Kosten in den Modellen. Dieser sogenannte „Efficiency Gap“ soll im Projekt ERAFlex II mittels einer bidirektionalen Modellkopplung reduziert werden, sodass die Bestimmung eines Kostenminimums auf Basis realistischerer Berechnungen möglich wird.

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Forschungsprojekt SuSy

Erneuerbare Energie wird im Normalfall per Wechselrichter von Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt. Damit Energie – zum Beispiel aus Photovoltaikanlagen oder auch aus Brennstoffzellen – auf See ohne diese Umwandlung effizienter bereitgestellt werden kann, erforscht das Verbundprojekt SuSy die Einsatzmöglichkeiten für gleichstrombasierte Verteilnetze auf Schiffen. Hauptziel ist es, auf Verteilungsebene eine hybride Bordnetzstruktur mit sinnvoller Kombination von Wechsel- und Gleichspannung zu entwickeln.

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Forschungsprojekt Fahrplan Gaswende

Das Ziel des Verbundvorhabens ist die Bewertung der Rolle synthetischer Gase im zukünftigen Energiesystem, insbesondere hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Transformation der europäischen Gasinfrastruktur, der Wechselwirkung mit anderen Optionen der Sektorenkopplung sowie der Weiterentwicklung des regulatorischen Rahmens. Dabei soll die Analyse sowohl aus der Sicht des Gesamtsystems als auch aus Akteurssicht erfolgen.

Im Jahr 2020 gestartete Drittmittelprojekte

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Forschungsprojekt Digi-HyPro

Im Projekt soll das Zusammenspiel zwischen Elektrolyseur, Metallhydridspeicher, Brennstoffzelle, Gasnetz und Gasverbraucher analysiert und durch umfassende Systemsimulationen mit Hilfe einer digitalen Smart-Energy-Transform-Box (SET-Box) optimiert werden, um die Komponenten optimal für eine energie- und kosteneffiziente Wasserstoffspeicherung ohne fossile Brennstoffe aufeinander abstimmen zu können.

Forschungsprojekt NFDI4Ing

In Forschungsprojekten der Energiesystemanalyse werden große Mengen an Daten aus unterschiedlichen Quellen prozessiert. Das Konsortium NFDI4Ing hat zum Ziel, ein sicheres Management der ingenieurwissenschaftlichen Forschungsdaten zu schaffen. Mittels FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, and Re-usable)-Prinzipien sollen die Daten open source in zitierfähiger Form langfristig zugänglich gemacht werden.

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Forschungsprojekt ReMoDigital (Standort Stuttgart)

Gesamtziel des Teilvorhabens ist die Weiterentwicklung und Anwendung von Modellen des Energie- und Verkehrssystems für die systemanalytische Bewertung der Resilienz dieser Systeme. Dabei sollen Erkenntnisse darüber generiert werden, in welchem Maße sich verschiedene Stressfälle (z.B. technische Störungen, Extremwettereinflüsse) insbesondere mit Blick auf die Digitalisierung der Energiewende auf die betrachteten Systeme auswirken, und wie sich diese Systeme von den Störungen erholen können.

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Forschungsprojekt ROLLEN

Um überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen nutzen zu können, muss sie gespeichert oder verteilt werden. An einer Möglichkeit der Verteilung wird im Projekt ROLLEN anhand von Elektrofahrzeugen geforscht. Diese sollen, mit einer rückspeisefähigen Ladetechnik ausgestattet, die überschüssige Energie zeitlich und räumlich variabel verteilen.

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Forschungsprojekt WindRamp

Für eine optimale Einbindung von Windstrom in das Energiesystem ist eine zuverlässige Vorhersage der Windgeschwindigkeiten unabdingbar. Für eine verbesserte Prognose sogenannter Windrampen, also starker Änderungen von Windgeschwindigkeiten innerhalb einer halben Stunde, wird im Projekt WindRamp der Einsatz von Lasertechnik für die Windbeobachtung erforscht.

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Forschungsprojekt Zero Emission

Im Rahmen des Forschungsprojekts soll ein CO₂-neutraler Standort auf den Weg gebracht werden. Hier erweisen sich insbesondere energieintensive Prozesse, wie Tests von Raketenantrieben, als Herausforderung. Daher soll der Standort mit regenerativ erzeugtem nachhaltigem, also ‚grünem‘ Wasserstoff versorgt und eine Forschungsumgebung geschaffen werden, an der Wasserstofftechnologien unter realen Bedingungen entwickelt und getestet werden können. Regenerative Strom- und Wärmeversorgung komplettieren das Gesamtkonzept.

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Forschungsprojekt DC-LEO

Für eine erfolgreiche Energiewende spielt der Ausbau erneuerbarer Energien im Mobilitätssektor eine entscheidende Rolle. Besonders relevant ist dabei die effiziente Nutzung von bestehenden Netzstrukturen, also einem Ausbau von vorhandener Infrastruktur, um Kosten im Vergleich zu Neuinstallationen zu reduzieren. Innerhalb des Projekts soll eine Gleichstrom-Ladeinfrastruktur (DC-LIS) für Ladestationen von Elektrofahrzeugen mit dem Ziel entwickelt werden, die Energieversorgung direkt an das bestehende Oberleitungsnetz von Straßenbahnen anzuschließen.

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Forschungsprojekt Ariadne

Das Kopernikus-Projekt ARIADNE erforscht, welche Politikinstrumente geeignet sind um die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens zu erreichen. Vom besseren Verständnis der Wirkung einzelner politischer Maßnahmen und Politikpfade bis hin zum Überblick über das Gesamtsystem – gemeinsam mit Akteuren aus Politik, Energiewende und Gesellschaft untersucht das Projekt sinnvolle Strategien für die Energiewende und ihre Akzeptanz bei Bürgerinnen und Bürgern.

Forschungsprojekt Sesame Seed

Je stärker unser Energiesystem auf fluktuierenden Energiequellen basiert, desto relevanter werden Speicher zum Ausgleich von Nachfrage und Erzeugung. Die technische Modellierung solcher Speicher stellt sich dabei als sehr komplex dar. Deshalb müssen vereinfachte Ansätze gewählt werden, die gleichzeitig auch die Systemwirksamkeit der Speicheranlagen adäquat wiedergeben. Vor diesem Hintergrund soll im Forschungsprojekt Sesame Seed ein standardisierter und wissenschaftlich abgesicherter Ansatz zur Bewertung von Energiespeichern für unterschiedliche Anwendungen entwickelt werden. Die im Projekt entwickelten Modelle sollen anschließend open-source veröffentlicht werden.

Forschungprojekt TradeRES

Im Rahmen des TradeRES-Projekts werden innovative Strommarktdesigns entwickelt und getestet, die den Bedürfnissen der Gesellschaft nach einem (fast) zu 100 % erneuerbaren Energiesystem gerecht werden können. Ein langfristiges nachhaltiges Marktdesign muss effiziente Betriebs- und Investitionsanreize für ein Elektrizitätssystem bieten, das durch einen hohen Anteil variabler erneuerbarer Energiequellen, eine wachsende Integration mit anderen Energiesektoren, z. B. Verkehr und Wasserstoff, und durch eine zunehmende Einbindung von flexibler Stromnachfrage von Haushalten bis hin zu industriellen Verbrauchern gekennzeichnet ist. Darüber hinaus muss dieses Marktdesign Versorgungssicherheit gewährleisten, indem es ausreichend regelbare Stromerzeugungskapazität bietet.

Forschungsprojekt HyResponder

Durch die vermehrte Verwendung von Wasserstoff in der Industrie und in der Mobilität wird es auch für Rettungskräfte sowie Ersthelferinnen und Ersthelfer (oder Ersthelfende) immer wichtiger, in Notfällen auf den Umgang mit Wasserstofftechnologie vorbereitet zu sein. Aus diesem Grund wurde im Projekt HyResponse ein Trainingsprogramm in Bezug auf Wasserstoffsicherheit entwickelt, das im Forschungsprojekt HyResponder ausgebaut und europaweit umgesetzt wird. Durch die Entwicklung von Sicherheitsstrategien und den Aufbau eines europäischen Netzwerks für die Trainer wird ein umfassendes Programm umgesetzt, das nachhaltig die Handlungsfähigkeiten bei Wasserstoff-Unfällen verbessert.

Im Jahr 2019 gestartete Drittmittelprojekte

Forschungsprojekt eGoⁿ

Der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien und die fortschreitende Sektorenkopplung beeinflussen das zukünftige Energiesystem und erfordern Vorbereitungen, um dessen Stabilität sicherzustellen. Im Forschungsprojekt eGoⁿ wird ein bestehendes netzebenen- und sektorenübergreifendes Planungsinstrument erweitert, sodass die Sektorenkopplung in die Untersuchungen integriert werden kann. Mithilfe des Planungsinstruments in einer offenen Plattform soll ein optimaler Netz- und Speicherausbau für Deutschland bestimmt werden.

Forschungsprojekt ELogZ

Im Zuge der Energiewende muss neben dem Strom- und dem Wärmesektor auch der Mobilitätssektor nachhaltiger gestaltet werden – und das nicht nur mit dem privaten Pkw. Das Forschungsprojekt ELogZ fokussiert sich auf die Logistikbranche und beschäftigt sich mit der Analyse, Entwicklung und Simulation eines strombasierten Energieversorgungskonzepts einer Logistikliegenschaft mit dem Schwerpunkt auf der Elektrifizierung temperaturgeführter Lkw-Transporte.

Forschungsprojekt Smart4RES

Durch die zunehmende Einbindung von wetterabhängigen, erneuerbaren Energiequellen müssen europäische Energiesysteme daran angepasst und weiterentwickelt werden. Das Projekt Smart4RES will dort ansetzen und strebt eine grundlegende Verbesserung des gesamten Energiemodells und der Wertschöpfungskette in der Vorhersage erneuerbarer Energien an.

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Forschungsprojekt UNSEEN (Standort Stuttgart)

Der Einsatz von Modellen zur Erstellung und Untersuchung von Szenarien ist ein wesentliches Instrument der Energiesystemanalyse. Für die Politikberatung ist die Frage nach der Verlässlichkeit von solchen Szenarien von großer Wichtigkeit, da diese mit großen Unsicherheiten behaftet sein können. Diesem Problem wird in UNSEEN begegnet: durch das Abfahren eines sehr großen Parameterraums soll eine bisher unerreichte Anzahl an modellbasierten Energieszenarien berechnet und ausgewertet werden. Hierzu zählen insbesondere auch Extremszenarien.

Forschungsprojekt UNSEEN (Standort Oldenburg)

Energiesysteme müssen stabil bleiben, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten – auch bei Schwankungen durch Netzengpässe oder Kraftwerksausfälle. Um auf solche Abweichungen vorbereitet zu sein, wird im Forschungsprojekt UNSEEN ein Verfahren entwickelt, um zahlreiche Szenarien dieser Auswirkungen zu simulieren und zu bewerten. Durch die Integration von künstlicher Intelligenz werden die notwendigen Berechnungen beschleunigt und eine Vielzahl von Optimierungspotenzialen prognostiziert.

Forschungsprojekt SiNED

Mit der Energiewende und durch den zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energien müssen bisherige Strategien zur Regelung und Aufrechterhaltung der Energieversorgung angepasst werden. Diese sogenannte Systemdienstleistungen (SDL) erfolgen zukünftig durch dezentrale Erzeuger und werden in diesem Zuge entsprechend der Anforderungen von Energiewende und Digitalisierung weiterentwickelt. Im Projekt SiNED wird genau an dieser Stelle geforscht, um die Optimierung dieser Vorgänge sicherzustellen.

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Forschungsprojekt SOLREV (Standort Stuttgart)

Ziel des DLR Teilprojekts von SOLREV ist die Untersuchung und Bewertung von Modellen zur Bereitstellung von Solarstrahlungsdaten und -prognosen zur Unterstützung der Netzintegration hoher Solarenergieanteile und der langfristigen Ertragssicherheit von Solarkraftwerken, sowie die deutsche Beteiligung am IEA PVPS Task 16.

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Forschungsprojekt VERMEER

Mit steigender Durchdringung der fluktuierenden Erneuerbaren Energien (fEE) in der Energieversorgung steigt die Abhängigkeit der Stromproduktion von den Wetterverhältnissen. Neben regelbaren Kraftwerken können Speicher, die Steuerung der Nachfrageseite, der Ausbau von Stromnetzen sowie der Im- und Export von Strom mit dem Ausland den erhöhten Bedarf an Flexibilität bereitstellen. Der europäische Ausgleich ist dabei zum einen abhängig von marktgetriebenen Entscheidungen sowie den physikalischen Restriktionen der Topologie der Übertragungsnetze und insbesondere der grenzübergreifenden Netzkuppelstellen.

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Forschungsprojekt Ökonomische Indikatoren des Energiesystems

Ziel der Energiewende ist der Umbau des Energiesystems hin zu einem klimafreundlichen System. Einige Indikatoren, die für das Monitoring der Energiewende benötigt werden, werden bislang vor allem im Rahmen der Energiebilanzen, sowie der AGEE-Stat zur Verfügung gestellt. Die makroökonomischen Indikatoren der Energiewende, wie die Investitionen, die im Inland wirksame Nachfrage sowie die Beschäftigung werden im Rahmen dieses Projektes für die Jahre 2018-2022 ermittelt und für den Monitoringprozess der Energiewende zur Verfügung gestellt werden.

Forschungsprojekt LOD-GEOSS (Standort Stuttgart)

Im Vorhaben geht es um die Entwicklung eines Vernetzten Datenbankkonzepts auf Basis der Ideen für Linked Open Data dem Semantic Weg für Eingangs und Ergebnisdaten der Modellierung in der Energiesystemanalyse. Weiterhin soll eine Anbindung an das globale Erdbeobachtungssystem vor allem für räumlich zeitlich aufgelöste Eingangsdaten realisiert werden.

Forschungsprojekt LOD-GEOSS (Standort Oldenburg)

In der Energiesystemanalyse werden große Datenmengen benötigt und innerhalb der einzelnen Forschungsprojekte erhoben. Häufig werden diese Daten in jedem Projekt separat aufgenommen und archiviert, ohne dass eine Vernetzung untereinander stattfindet. Um die Suche und den Zugriff zu erleichtern sowie einen effizienten Datenaustausch zu ermöglichen, wird im Projekt LOD-GEOSS an der Entwicklung eines vernetzten Datenbankkonzepts geforscht. Das Institut für Vernetzte Energiesysteme untersucht dafür die mögliche Nutzung des globalen sowie des europäischen Erdbeobachtungsprogramms (GEOSS/ Copernicus) in der Energiesystemanalyse.

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Forschungsprojekt HI-CAM

HI-CAM ist eine Forschungsinitiative der Helmholtz-Gemeinschaft zur Anpassung an den und Minderung des Klimawandels. In den nächsten zwei Jahren werden sich Wissenschaftler und Kommunikationsspezialisten von HI-CAM auf die folgenden drei Themen konzentrieren: (i) die Entwicklung von wissenschaftsbasierten Szenarien zur Unterstützung einer Minderungsstrategie, die zu einem klimaneutralen Deutschland im Jahr 2050 führt, (ii) die Entwicklung von sektorellen Wirkungsprojektionen und deren sektorübergreifender Vernetzung, um aus systemischer Sicht eine angemessene Anpassung an Klimaextreme zu entwickeln, (iii) die Entwicklung kohärenter Kommunikationsstrategien und -kampagnen zur Sensibilisierung und Interaktion mit der Gesellschaft für das Thema Auswirkungen, Risiken und Herausforderungen des Klimawandels.

Forschungsprojekt HYCAVMOBIL

Wasserstoff wird innerhalb der Energiewende zu einem immer wichtigeren Energieträger für die Sektorenkopplung. Im Projekt HyCavMobil (Hydrogen Cavern for Mobility) wird die Speicherung in Salzkavernen und anschließende Nutzung von Wasserstoff im Bereich der Brennstoffzellenmobilität erforscht und bewertet.

Forschungsprojekt E-shape

Im Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) bildet EuroGEOSS den europäischen Beitrag, mit dem die Nutzung von durch GEO generierten Daten gefördert werden soll. Das Projekt E-shape unterstützt den Aufbau von EuroGEOSS unter anderem mit sieben sogenannten „Showcases“, die sich auf die Bereiche Lebensmittelsicherheit, nachhaltige Landwirtschaft, Gesundheitsüberwachung, erneuerbare Energien, Überwachung von Ökosystemen, Bewirtschaftung von Wasserressourcen, Katastrophenresilienz und die Klimaüberwachung beziehen.

Forschungsprojekt EcoCab

Bei Kreuzfahrtschiffen fällt ein signifikanter Anteil der verbauten Materialien und des Energieverbrauchs auf die große Anzahl von Passagierkabinen. Jedes einzelne Schiff ist mit 3.000 Stück und mehr ausgestattet. Durch die Entwicklung innovativer Konzepte und technischer Lösungen in Schiffkabinen liefert das Projekt EcoCab einen wichtigen Beitrag für die Planung einer ganzheitlichen Strategie zur Verbesserung der Effizienz und Nachhaltigkeit im gesamten Schiffbau.

Forschungsprojekt CAMS-72

Copernicus, das Erdbeobachtungsprogramm der Europäischen Union, bietet Services für verschiedene Umweltthemen an, um den Zustand der Erde zu beschreiben. Die Solarstrahlungsservices unterstützen die europäischen und nationalen Ziele der Energiewende und unterstützen mit ihrer Open Data Politik öffentliche und kommerzielle Anwendungen in Planung, Überwachung, Effizienzsteigerung und Integration der erneuerbaren Energien und dabei insbesondere der Solarenergie in die Energieversorgungsnetze.

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Forschungsprojekt Solare Kraftstoffe

Sowohl in der Wissenschaft als auch in der Praxis besteht Einigkeit darüber, dass – ungeachtet des 1-Million-E-Fahrzeuge-Ziels – die signifikante Durchdringung der Flotte in Deutschland mit elektrisch angetrieben Pkw und Nutzfahrzeugen einen längeren Zeitraum in Anspruch nehmen wird. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, kurzfristig Technologien bereitzustellen, die eine zügige Reduzierung der fossilen CO2-Emissionen aus dem Verkehr herbeiführen.

Forschungsprojekt FlexMex

Die übergeordneten Ziele des Modellexperiments FlexMex sind einerseits die systematische Bewertung unterschiedlicher Modellierungsansätze von Energiesystemmodellen und anderseits die Quantifizierung von Modellunsicherheiten auf Grundlage von Ensemblerechnungen. Dabei werden verschiedene vielversprechende Modellansätze einer zeitlich und räumlich aufgelösten Analyse zukünftiger Stromversorgungen in Deutschland miteinander verglichen. Der inhaltliche Schwerpunkt liegt auf der Bewertung verschiedener Lastausgleichsoptionen.

Forschungsprojekt MODEX-Net

Um im Rahmen der Energiewende erneuerbare Energien in bestehende Systeme einzubinden und dabei eine hohe Versorgungssicherheit beizubehalten, wird ein leistungsfähiges europaweites Stromnetz benötigt. Für dessen Planung gewinnt die Netzmodellierung stetig an Bedeutung. Im Forschungsprojekt MODEX-Net werden bestehende Netzmodelle im europäischen Kontext betrachtet, um Vergleichskriterien sowie deren Ergebnisse bestmöglich zu vereinheitlichen und damit die Vergleichbarkeit sowie die Transparenz und die Entwicklungspotenziale der Netzmodelle zu erhöhen.

Im Jahr 2018 gestartete Drittmittelprojekte

Forschungsprojekt Wobas-A

Für Solarkraftwerke bedeutet der ständige Wechsel von Sonne und Wolken eine kontinuierliche Störung des Gleichgewichts von Stromangebot und -verbrauch. Mithilfe von Kurzfristprognosen werden diese Schwankungen ausgeglichen und eine konstante Stromversorgung wird garantiert. Im Projekt WobaS-A wird ein wolkenkamerabasiertes Vorhersagesystem weiterentwickelt und für die Nutzung in verschiedenen Kraftwerken vorbereitet.

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Forschungsprojekt Multi-criteria analysis for building and assessing sustainable scenario pathways

In the frame of the Helmholtz Research School on Energy Scenarios DLR conducts a new PhD project financed by a Helmholtz scholarship. The International Research School on Energy Scenarios is a common institution of Karlsruhe Institute of Technology (KIT) together with partners from the University of Stuttgart, ISI Fraunhofer Institute and German Aerospace Centre (DLR). The research school provides an internationally unique opportunity to become an outstanding researcher in energy scenario analysis. It provides high quality training for doctoral researchers in a structured, three year's program.

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Forschungsprojekt MENAfuels

Die Herstellung großer Mengen synthetischer Kraftstoffe (und Chemikalien) benötigt erhebliche Mengen an preisgünstigen erneuerbaren Energien. Insbesondere die sonnen- und windreichen Länder der MENA-Region mit ihren großen erneuerbaren Energiepotenzialen bieten sich als Standorte zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe und deren Vorprodukte an. Darüber hinaus bestehen zu vielen Ländern bereits Handelsbeziehungen und Infrastrukturen, auf die aufgebaut werden kann. Aber welche Potenziale sind in den einzelnen Staaten verfügbar? Zu welchen Kosten stehen entsprechende Ressourcen zur Verfügung? Welche Transportstrukturen werden benötigt? Welche Auswirkungen hat ein Import auf die Wertschöpfung sowohl in Deutschland als auch in den MENA-Staaten? Welches Interesse besteht in den Staaten der MENA Region selbst, ihre erneuerbaren Energiepotenziale für die inländische Versorgung, aber auch für den Export zu nutzen? Mit welchen Mitbewerbern ist außerhalb von MENA und EU zu rechnen?

Forschungsprojekt Erneuerbare Mini-Grids für Südafrika

Rund 15 Prozent aller südafrikanischen Haushalte sind noch nicht an das Stromnetz angeschlossen. Einen Beitrag zur Elektrifizierung abgelegener Regionen soll das Forschungsprojekt Südafrika Mini-Grid leisten, das auf den Ergebnissen des Vorgängerprojektes ENGINEER aufbaut. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Installation eines Monitoringsystems für lokale Stromverteilnetze (Mini-Grids), um Erkenntnisse über nachhaltige, dezentrale Energieversorgung zu gewinnen und damit Rahmenbedingungen für weitere Regionen zu schaffen.

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Forschungsprojekt INTEEVER II

Das Vorhaben greift den Forschungsbedarf auf, der aus dem vorangehenden Vorhaben INTEEVER (FKZ 03ET4020) hervorgegangen ist. Dieser betrifft zum einen den Grad der Genauigkeit und der Differenzierung der modelltechnischen Abbildung von Verbrauchern und Erzeugern im deutschen und europäischen Stromsystem und damit insbesondere die Modelleingangsdaten, die einen relevanten Einfluss auf die Ergebnisse haben. Zum anderen wird eine enge Kopplung von Energiesystemmodellierung und Leistungsflusssimulation im europäischen Verbundnetz angestrebt.

Forschungsprojekt HyReK

Die Energieversorgung auf Basis Erneuerbarer Energien unterliegt wetterbedingten Schwankungen und auch der Bedarf der Verbraucher variiert. Um die Stabilität des Netzes trotzdem zu gewährleisten, bedarf es Regelleistung von Kraftwerken, welche die Differenz zwischen den Planwerten und dem tatsächlichen Stromverbrauch ausgleicht. Im Projekt HyReK werden Betriebsführungsstrategien und spezielle Hardwarekomponenten für ein hybrides Regelkraftwerk entwickelt und optimiert.

Forschungsprojekt IKT free

Bei der Nutzung digitalisierter Energiesystemtechnik spielt der Sicherheitsaspekt eine entscheidende Rolle. Ziel des Projekts IKT free ist es, den Verteilnetzbetrieb in einem zukünftig zunehmend vernetzten Energiesystem robust gegen Störung oder Ausfall der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) zu gestalten.

Forschungsprojekt HyForPV

Für die Systemintegration und den weiteren Ausbau der Photovoltaik wird im Forschungsprojekt HyForPV eine neue Prognosemethode basierend auf der Kombination verschiedener Datenquellen entwickelt und standardisiert.

Forschungsprojekt KEROSyN100

Das Forschungsprojekt KEROSyN100 ist ein anwendungsorientiertes Beispiel für die Sektorenkopplung Strom/Mobilität. Im Fokus des Projekts steht eine Power-to-Jet Anlage, mit der in einer schleswig-holsteinischen Gemeinde mithilfe von überschüssiger Windenergie synthetisches Kerosin hergestellt wird.

Forschungsprojekt HySeas III

Das Institut für Vernetzte Energiesysteme beteiligt sich im Rahmen des Forschungsprojektes „HySeas III“ an der Entwicklung der weltweit ersten wasserstoffbetriebenen Hochseefähre mit Brennstoffzellen. Die DLR-Wissenschaftler beteiligen sich am Gesamtprojekt mit umfangreichen Analysen. Unter anderem erfolgen eine ökonomische und ökologische Bewertung sowie die Erhebung des Beschäftigungs- und Marktpotenzials.

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Forschungsprojekt BENiVer (Standort Stuttgart)

Dieses Verbundprojekt stellt die Begleitforschung der Förderinitiative „Energiewende im Verkehr“ dar. Das Projekt hat das übergeordnete Ziel, die Forschung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie in der Thematik der strombasierten Kraftstoffe zu unterstützen.

Forschungsprojekt BEniVer (Standort Oldenburg)

Das wissenschaftliche Begleitforschungsprojekt BEniVer untersucht umfassend die Entwicklung regenerativer Kraftstoffe. Ziel ist es, die 15 technischen Forschungsvorhaben der Förderinitiative mit über 100 beteiligten Forschungsgruppen und Industriepartnern zu vernetzen, Synergiepotenziale zu heben und die Projektergebnisse vergleichbar zu machen.

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Forschungsprojekt PEROSEED

The high-profile strategic project PEROSEED aims to complete a first complete development cycle for novel multi-layer solar cells with perovskite layer - from material design to the final module including system aspects. This project is therefore also designed as a model case for recycling management and includes all system steps in a quantifiable way.

Forschungsprojekt LifetimeINH5000

Die Lebensdauer und Effizienz von Brennstoffzellen werden maßgeblich durch Systemkomponenten und Betriebsweisen beeinflusst. Das Institut für Vernetze Energiesysteme arbeitet an der Erforschung von effizienten degradationsreduzierenden Betriebsstrategien für Brennstoffzellen eines Blockheizkraftwerks und deren Validierung unter realen Betriebsbedingungen.

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Forschungsprojekt Verkehr 5.0

Das wesentliche Ziel des Querschnittsprojekts Verkehr 5.0 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist die Erforschung und Entwicklung einer sicheren, adaptiven und kooperativen Automation für Straßen- und Schienenverkehr sowie Schiff- und Luftfahrt. Darüber hinaus ist es ein zentrales Anliegen, domänenübergreifende, selbstorganisierende Kooperationsschemata und Organisationsprinzipien für ein nutzerzentriertes Verkehrssystem zu erarbeiten.

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Forschungsprojekt EVer

Zum Erreichen der klimapolitischen Ziele Deutschlands sind gravierende Veränderungen im Energie- und im Verkehrssystem notwendig. Infolge der notwendigen Veränderungen in beiden Sektoren ist für die nächsten Jahre und Jahrzehnte zu erwarten, dass die Kopplung von Energie- und Verkehrssystem wesentlich enger wird. Das Ziel des Projekts „Energie und Verkehr“ ist es, die Wechselwirkungen im Verkehrssystem und in der Energieerzeugung zu quantifizieren und zu analysieren.

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Forschungsprojekt ANSWER-Kommunal

Kommunale Wärmepläne sind ein wirksames Planungsinstrument, um nachhaltige und kostengünstige Lösungen für die Wärmeversorgung zu erarbeiten. Bei der Wärmeplanung werden für jede Kommune Dekarbonisierungsstrategien durch eine intelligente Verknüpfung von Energieeinsparung, Effizienzsteigerung und erneuerbaren Energien unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen mit der Stromversorgung erarbeitet. Eine standardisierte Methodik für die Erstellung von kommunalen Wärmeplänen existiert in Deutschland derzeit noch nicht. Ziel des Projekts ANSWER-Kommunal ist die Entwicklung eines übertragbaren, standardisierten Analyse- und Ergebnisrasters für kommunale Wärmepläne. Dieses soll Transparenz, Vergleichbarkeit und die Möglichkeit der Addition der Klimaschutzbeiträge einzelner kommunaler Wärmepläne gewährleisten und zudem den Kommunen fachliche Unterstützung bei der Erstellung der Wärmepläne bieten.

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Forschungsprojekt InNOSys

Die politische Debatte über nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung verengt sich derzeit weitgehend auf das Erreichen der Klimaschutzziele bei vertretbaren Kostenbelastungen für Bürger und Industrie. Mit dieser Fokussierung werden zahlreiche Nachhaltigkeitsaspekte wie Ressourcenbedarf, gesellschaftliche Akzeptanz oder Emissionen im Lebenszyklus neuer Technologien ausgeblendet, die eine nationale Strategie der Bundesregierung jedoch im Blick haben muss, soll eine Transformation hin zu einem nachhaltigen Energiesystem realisiert und mittels politischer Maßnahmen gesteuert werden. Das Hauptziel des Vorhabens ist daher die Schaffung einer neuen generischen Modellierungs- und Bewertungsumgebung für Energieszenarien, in der technisch-strukturelle Entwicklungspfade des Energiesystems anhand verschiedener wirtschaftlicher, gesellschaftlicher und umweltrelevanter modellgestützter Zielgrößen analysiert, bewertet und multikriteriell optimiert werden können.

Forschungsprojekt ENaQ

Das Institut für Vernetzte Energiesysteme hat gemeinsam mit 20 Partnern aus Industrie und Forschung den Zuschlag zur Realisierung eines Energetischen Nachbarschaftsquartiers (ENaQ) auf einer Teilfläche des ehemaligen Fliegerhorst-Geländes in Oldenburg erhalten. Ziel des Projektes ist es, auf dem innenstadtnahen Areal unter Einbindung der Öffentlichkeit ein klimafreundliches Quartier mit ca. 110 Wohneinheiten aus Bestandsgebäuden und Neubauten zu konzipieren und umzusetzen.

Forschungsprojekt SciGRID_Gas

Mit dem Einzelvorhaben SciGRID_Gas verfolgt das Institut für Vernetzte Energiesysteme das Ziel, ein offenes Modell der europäischen Gastransportnetze im ENTSO-G Verbund für wissenschaftliche Untersuchungen auf Basis öffentlicher Datensätze zu entwickeln. SciGRID_Gas soll mit dem bestehenden Open Source Modell der europäischen Stromübertragungsnetze SciGRID koppelbar sein, das von 2014 bis 2017 am Vorgänger-Institut NEXT ENERGY entwickelt wurde.

Im Jahr 2017 gestartete Drittmittelprojekte

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Forschungsprojekt REfuels-Brazil

Die Nachfrage an Kraftstoffen in Brasilien steigt mit einer jährlichen Wachstumsrate von rund 5% rapide an. Die Ausweitung des Angebots bisheriger alternativer Kraftstoffe in Brasilien wie Biodiesel und Ethanol kann mit dieser Entwicklung nicht Schritt halten, bzw. könnte zu verstärkten, unerwünschten ökologischen Nebenwirkungen führen. In der Nationalen Strategie des Ministeriums für Wissenschaft, Technologie und Innovation (MCTIC) sind daher alternative Kraftstoffe ein Schwerpunkt, um die steigenden Nachfrage auch zukünftig mit innovativen technologischen Alternativen zu decken und dabei gleichzeitig zur Minderung von Treibhausgasemissionen beizutragen. Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung von Kraftstoffen aus erneuerbaren Energien (Solar, Wind, Wasserkraft aber nicht primär Biomasse) und deren Überführung in die Anwendung in Brasilien. Damit können Impulse von globaler Reichweite für den Klimaschutz gesetzt werden.

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Forschungsprojekt MetPVNet

Höhere Anteile der Solarenergie in Deutschland erfordern eine effektivere Anpassung des Netzmanagements an die erhöhte Wetterabhängigkeit der Stromeinspeisung ins Netz und die Bereitstellung von Planungsdaten. Das Projekt entwickelt innovative energie-meteorologische Methoden zu satellitenbasierten Vorhersagen von Strahlung und PV-Ertrag auf Anlagenebene und testet deren Anwendung im Rahmen eines Energiemanagements auf Verteilnetzebene.

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Forschungsprojekt START

Im START-Projekt verfolgen die Partner drei übergeordnete Ziele. Das erste Ziel ist der Aufbau und die Vertiefung der bilateralen Forschungszusammenarbeit der deutschen und australischen Forschungsorganisationen. Das zweite Ziel ist die umfassende Analyse und ein tieferes Verständnis der Transformation hin zu emissionsfreien Energiesystemen in Deutschland (eingebettet im Europäischen Energiesystem) und Australien und hierbei insbesondere die gemeinsamen Herausforderungen beider Länder, die jeweiligen technologischen Optionen, regulatorische Hindernisse, politische Handlungsoptionen und wirtschaftliche Chancen. Das dritte Ziel ist die Anbindung der Forschung an Stakeholder aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft.

Forschungsprojekt IBiFi

Um die Energiewende wirtschaftlich fortzuführen, braucht es Speicher im Megawatt-Bereich. Ideal sind hocheffiziente, langlebige Redox-Flow-Batterien, die sich kaum entladen. Zu deren Kernkomponenten zählen Bipolarplatten und Graphitfilze. Um diese Teile zusammenzufügen, soll im Forschungsprojekt IBiFi ein weniger komplexes und kostengünstiges Fertigungsverfahren entwickelt werden.

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Forschungsprojekt InnoSEn

Das eingereichte Vorhaben ist ein Forschungsprojekt, in dem innovative Methoden und Modelle aus der interdisziplinären Innovationsforschung als Instrumente für die Integration soziologischer und sozioökonomischer Aspekte in quantitativen Systemanalysen des Energiebereichs angewendet und weiterentwickelt werden. Inhaltlicher Schwerpunkt ist die Analyse von Wissen und Wissensdynamiken in Innovationsnetzwerken bei Prozessen zur Umsetzung von Schlüsseltechnologien für die Energiewende.

Forschungsprojekt EMGIMO

Das Projekt EMGIMO entwickelt attraktive Lösungen für eine klimafreundliche Stromerzeugung in städtischen Regionen. Im Fokus steht dabei die sogenannte Sektorenkopplung, die Elektromobilität und CO2 neutraler Strom in Gewerbegebäude netzverträglich integriert. Das Institut für Vernetzte Energiesysteme entwickelt mit Hilfe von „Machine Learning“ Algorithmen Prognosen für das Lastmanagement des Gebäudes, um Erzeugungszeiten oder Starklastzeiten vorherzusagen.

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Forschungsprojekt ZERO BRINE

Ziel des Projekts ist es, neue Lösungen zur Rückgewinnung und Wiederverwertung von Wertstoffen aus industriellen Abwässern zu demonstrieren, um einen kreislaufwirtschaftlichen Ansatz in verschiedenen Prozessindustrien umzusetzen. Dieser Ansatz besteht in der Entwicklung von technologischen Lösungen und Geschäftsmodellen zur Neugestaltung der Nachbehandlungsketten der von den industriellen Prozessen erzeugten Abwässer.

Forschungsprojekt BIPVpod

Im Forschungsprojekt BIPVpod sollen Photovoltaiktechnik, optimierte Energieerzeugung und Design nachhaltig verbunden werden – mithilfe von individuellen, gebäudeintegrierten Photovoltaik-Modulen. Das Projekt des Instituts für Vernetzte Energiesysteme beschäftigt sich dafür mit gebäudeintegrierten Photovoltaik-Modulen nach Bedarf (building-integrated photovoltaic panels on demand).

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Forschungsprojekt Energiesystemintegration

Die Herausforderung der Energiewende erfordert unter anderem eine intelligente Vernetzung der verschiedenen Komponenten unserer Energiesysteme. Das sektorenübergreifende Zusammenwirken zwischen den einzelnen Energiesystemkomponenten, beispielsweise den Erzeugern, den Speichermöglichkeiten, den Verbrauchern und verschiedenen Transportsystemen, sind bisher nur unzureichend berücksichtigt. Aus diesem Grund konzentriert sich das Projekt Energiesystemintegration im Kern auf die technologischen und ökonomischen Wechselwirkungen der Energiesystemkomponenten.

Forschungsprojekt Power-to-flex

Gehen Angebot und Nachfrage bei erneuerbar erzeugtem Strom auseinander, lässt sich dies über das gesamte Netz ausgleichen – oder am besten dezentral in Haushalten und Betrieben. Das Projekt Power to Flex entwickelt innovative Pilotprojekte für Speichermethoden im kleinen Maßstab.

Forschungsprojekt HYPP

Mit demselben Modul Photosynthese und Photovoltaik zu betreiben – darauf zielt das Projekt HYPP ab. Entwickelt wird eine Solarzelle, die die für die Photosynthese erforderlichen Wellenlängen des Lichts passieren lässt und die übrigen maximal absorbiert. Die Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Hybridmoduls reichen von energieproduzierenden Fassaden bis zu Gewächshäusern.

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Forschungsprojekt SYSEET

Die deutschen Verpflichtungen einer CO2-Reduktion von bis zu 95 % bis 2050 erfordern auch eine Dekarbonisierung der Brennstoffe für die Industrie und den Langstreckenverkehr. Dies bedarf sowohl erneuerbaren Stroms als auch verschiedener Kohlenstoffquellen und führt zu besonderen Herausforderungen: Der dafür notwendige Strombedarf wird ein Vielfaches des direkten Stromverbrauchs umfassen. Verfügbare Kohlenstoffquellen sind entweder fossil (z.B. aus Industrieabgasen), begrenzt (z.B. aus Biomasse) oder nur mit weiterem Energiebedarf bereitzustellen (atmosphärisches CO2). Im Rahmen des Projekts SYSEET wird daher eine systematische Bewertung der Bereitstellung von gasförmigen und flüssigen Energieträgern angestrebt, die auf regenerativen Strom und Biomasse sowie CO2 basieren.

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Forschungsprojekt C/sells

Das Projekt C/sells basiert auf der Idee, vielfältige Infrastrukturzellen intelligent zu einem Organismus zu verbinden, in dem wirtschaftliche Chancen mit physikalischen Notwendigkeiten und dem Willen zu nachhaltigem Wirtschaften in Einklang gebracht werden. C/sells spannt einen Ost-West Sonnenbogen der Flexibilitäten von Bayern über Hessen nach Baden-Württemberg. Durch den Zellverbund und im gemeinschaftlichen Handeln innerhalb und zwischen den Zellen und über die Grenzen hinweg entsteht eine robuste Energieinfrastruktur.

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Forschungsprojekt Globale 2.0°C- und 1.5°C-Szenarien

Die Pariser Klimavereinbarung legt ein langfristiges Ziel fest, den globalen durchschnittlichen Temperaturanstieg auf deutlich unter 2°C zu begrenzen. Die meisten der bisherigen globalen Langfristszenarien sind nicht ehrgeizig genug, um diese Ziele mit hoher Sicherheit zu erreichen, oder stützen sich teilweise auf Technologien, die erhebliche gesellschaftliche und wirtschaftliche Risiken besitzen und/oder zu erheblichen Schäden an Ökosystemen führen können. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von zwei zu 100% erneuerbaren, integrierten Energie- und Verkehrsszenarien, die zu einer vollständigen Dekarbonisierung ("Defossilisierung") des globalen Energiesektors innerhalb einer Generation (bis 2050) führen.

Forschungsprojekt ENERA

ENERA steht für die Realisierung des nächsten großen Schritts zur Energiewende in einem Wertschöpfungsnetzwerk aus alten und neuen Akteuren der Energiewirtschaft. Die Abteilung Energiesystemtechnologie widmet sich dem Thema „Technischen Flexibilisierung von Erzeugern, Verbrauchern und Speichern“, die Abteilung Energiesystemanalyse bearbeitet das Teilprojekt „ENERA übertragen und international verankern“.

Forschungsprojekt Smarte Pfosten

Entwicklung einer modularen, intelligenten und vernetzten Leistungs-, Kommunikations- und Sensorschnittstelleneinheit zur Integration in Leuchtenmasten für Baustellen- und Smart City-Anwendungen

Forschungsprojekt ENGINEER

Ohne Elektrifizierung sind die Möglichkeiten wirtschaftlicher Entwicklung beschränkt. Damit netzferne Regionen mehr ökonomische Chancen und bessere Lebensbedingungen bekommen, wird mit dem Projekt ENGINEER in einem südafrikanischen Dorf ein autarkes Stromnetz aufgebaut. Es versorgt die Bewohner mit Solarenergie und soll auf andere Regionen übertragbar sein.

Im Jahr 2016 gestartete Drittmittelprojekte

Forschungsprojekt BaSyMo

Mit dem Verbundvorhaben BaSyMo will das Institut für Vernetzte Energiesysteme die Entwicklung, Auslegung und Ergonomie für ein modular aufgebautes Batteriesystem vorantreiben. Ziel ist es, ein standardisiertes Batteriedesign für den Einsatz in unterschiedliche Anwendungen zu entwickeln.

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Forschungsprojekt ENavi

Mit der Energiewende hat sich Deutschland zum Ziel gesetzt, das gegenwärtige Energiesystem in ein weitgehend CO2-freies und auf erneuerbaren Energien basierendes System zu transformieren. Ein wirtschaftliches, umweltverträgliches, verlässliches und sozialverträgliches Energiesystem benötigt eine ganzheitliche Betrachtung auf Systemebene. ENavi sieht die Energiewende daher als einen gesamtgesellschaftlichen Transformationsprozess und verknüpft wissenschaftliche Analysen mit politisch-gesellschaftlichen Anforderungen.

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Forschungsprojekt Energy [R]evolution country studies Belarus

The Energy [R]evolution Project series is continued in cooperation with Greenpeace and newly the Böll Stiftung with a scenario for Belarus. The country study show, how the globally developed pathways towards a climate protecting and globally more equitable energy system can be implemented in practice on national level for Belarus.

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Forschungsprojekt 4NEMO

Die Dynamik des europäischen Energiesystems wird vermehrt von regulatorischen Eingriffen, dem Ausbau erneuerbarer Energien und der Interaktion aller gesellschaftlichen Akteure geprägt. Diese Entwicklung spiegelt sich in der Vielfalt der Methoden und Ausrichtungen existierender Energiemodelle wieder. Dennoch sind diese Modelle häufig nur begrenzt in der Lage, die Herausforderungen der Systemtransformation abzubilden. Unsicherheiten, sozio-ökonomische Faktoren und auch die Interaktion der Energiesektoren werden häufig nur rudimentär berücksichtigt. Vor diesem Hintergrund verfolgt das Verbundprojekt zwei Hauptziele: 1) Die Integration von ökonomischen und gesellschaftlichen Faktoren und der mit ihnen verbundenen Ausprägungen von Unsicherheit in Energiemodellen soll verbessert werden. Zu diesem Zweck werden die Energiemodelle der Projektpartner koordiniert weiterentwickelt. 2) Die Kohärenz, Vergleichbarkeit und Transparenz der Modelle soll erhöht werden.

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Forschungsprojekt MuSeKo

Bis zum Jahr 2050 soll der erneuerbare Anteil an der Stromerzeugung auf über 80% und im Energiesystem insgesamt auf 60% des Endenergiebedarfs ansteigen. Um die neuen, teilweise fluktuierenden Stromerzeuger in das Versorgungssystem integrieren und gleichzeitig eine gleichbleibende Versorgungssicherheit gewährleisten zu können, ist die weitgehende Flexibilisierung von Erzeugung und Nachfrage erforderlich. Gleichzeitig erfordert die Realisierung eines hohen erneuerbaren Anteils in den Sektoren Wärme und Verkehr eine verstärkte Nutzung von Strom zur Substitution von Kraft- und Brennstoffen. Im 6. Energieforschungsprogramm ist deshalb die Erforschung des system- und energieträgerübergreifenden Zusammenwirkens von Techniken und speziell der Kopplung der Stromversorgung mit den Sektoren Wärme, Verkehr und Gas als Thema verankert und im Förderaufruf Energiesystemanalyse noch hervorgehoben.

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Forschungsprojekt ERAFlex

Der steigende Anteil dargebotsabhängiger erneuerbarer Energien im Energiesystem führt zur Notwendigkeit einer weitgehenden Flexibilisierung auf unterschiedlichen Systemebenen. Im Elektrizitätssektor müssen auf dezentraler Ebene die regelbaren konventionellen und erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen, Energiespeicher, Lastmanagement, sowie der Ausbau von Transport- und Verteilnetzen als Flexibilitätsoptionen integriert zusammengeführt werden. Die praktische Umsetzung der Energiewende zeigt jedoch Diskrepanzen mit den Modellergebnissen einer Systemoptimierung auf rein technisch-ökonomischer Basis.

Forschungsprojekt Drahtlos

Das Elektro-Auto zu Hause parken – und damit für eine effiziente Energieversorgung in den eigenen vier Wänden sorgen: Das induktive Laden und das selbstlernende Energiemanagement sind nicht nur komfortabel. Eine ans Haus gekoppelte Autobatterie kann auch wirtschaftliche Vorteile bringen, wie das Projekt „Drahtlos“ zeigt.

Forschungsprojekt DYNAMOS

Dynamik systematischer Effekte durch die Einspeisung erneuerbarer Energien: Hochfrequente Fluktuationen und deren Auswirkung auf den Abruf marktorientierter Systemdienstleistungen

Im Jahr 2015 gestartete Drittmittelprojekte

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Forschungsprojekt BEAM-ME

Die Liberalisierung in der Energiewirtschaft und die zunehmende Dezentralisierung der Energieversorgung bedingen eine hohe Komplexität techno-ökonomischer Systeme der realisierten erneuerbaren Energie-Technologien für Erzeugung, Verteilung und Speicherung. Vor dem Hintergrund der fortschreitenden Transformation des Energieversorgungssystems im Zuge der deutschen Energiewende ist die Anwendung systemanalytischer Modelle, Methoden und Szenarien von zunehmender Bedeutung, um mit diesen Entwicklungen verbundene neue Fragestellungen beantworten zu können. In den letzten Jahren hat sich dabei gezeigt, dass alle existierenden Energiesystemmodelle zur technologiescharfen Investitions- und Einsatzoptimierung unter Verwendung eines räumlich und zeitlich hochauflösenden Modellansatzes aufgrund der Komplexität der Fragestellungen an die Grenzen der heute verfügbaren, letztlich ebenfalls dezentralen Rechenleistungen auf Laptops oder Workstations stoßen.

Forschungsprojekt ResiFlow

Unter dem Namen „ResiFlow“ will ein Gründerteam aus dem Institut für Vernetzte Energiesysteme heraus ein Unternehmen ausgründen, das einen Heimenergiespeicher auf Basis der Vanadium-Redox-Flow-Technologie produziert und vertreibt.

Forschungsprojekt BuildHeat

Hauptaufgabe im Forschungsprojekt BuildHeat ist die Evaluation der Luft-Luft-Wärmepumpensysteme in Kombination mit der Nutzung dezentral erzeugten PV-Stromes. Das Wärmepumpensystem fungiert hierbei als Heiz-, Kühl- und Lüftungssystem

Forschungsprojekt D2Service

Im Projekt D2Service werden Verfahren entwickelt, die die Wartung unterschiedlicher Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (Mikro-KWK-Anlagen) auf Basis von Brennstoffzellen vereinfachen. Vorrangig Ziel ist es, Kosten und Aufwand für Reparaturarbeiten spürbar zu senken.

Forschungsprojekt open_eGo

Benötigen wir mehr Speicher oder mehr Leitungen, um auch in Zukunft eine stabile Energieversorgung sicherstellen zu können? – Angesichts des steigenden Anteils erneuerbarer Energien bei der Stromversorgung werden Antworten auf diese Frage immer drängender. Um die Netzinfrastruktur für künftige Belastungen auf allen Spannungsebenen volkswirtschaftlich optimal gestalten können, liefert das Forschungsprojekt open_eGo ein frei verfügbares Planungsinstrument.

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Forschungsprojekt Makroökonomische Wirkungen und Verteilungsfragen der Energiewende

Ziel der Energiewende ist der Umbau des Energiesystems hin zu einem klimafreundlichen System, bei dem die Steigerung der Energieeffizienz und Ausbau erneuerbarer Energien wesentliche Bestandteile sind. Einige Indikatoren, die für das Monitoring der Energiewende benötigt werden, werden bislang vor allem im Rahmen der Energiebilanzen, sowie der AGEE-Stat zur Verfügung gestellt. Die Messung der gesamtwirtschaftlichen Effekte der Energiewende ist methodisch jedoch recht schwierig. Bislang existieren methodische Herangehensweisen für einzelne Bereiche der Energiewende, jedoch nicht für die Gesamtheit aller Aspekte.

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Forschungsprojekt RegMex

Ziel des Vorhabens ist es, einen abgestimmten Szenarienrahmen für Energiesystemmodellierungen zu konzipieren und hierbei möglichst alle relevanten und interessierten Forschergruppen mit einem geeigneten Verfahren einzubeziehen.

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Forschungsprojekt ES2050

Um die Energiewende erfolgreich umzusetzen und zu leiten, ist es wichtig, technisch-naturwissenschaftliche, ökologische, ökomische und soziale Aspekte der Transformation frühzeitig und umfassend zu analysieren und in das Vorgehen einzubeziehen. Zu diesem Forschungsthema übertragen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Methode des Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) auf die Ebene von Energiesystemen.

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Forschungsprojekt Wirkung der Maßnahmen der Bundesregierung innerhalb der Zielarchitektur zum Umbau der Energieversorgung

Welche Wirkungen die verschiedenen energiepolitischen Instrumente innerhalb der Zielarchitektur zum Umbau der Energieversorgung erzielen und wie sie die Erreichung energiepolitischer Ziele begünstigen, wurde in einer Studie von einem Konsortium aus der Prognos AG, dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Auftrag des BMWi analysiert.

Forschungsprojekt Green Access

Wie kann das Stromnetz möglichst viel erneuerbare Energien zu möglichst geringen Kosten aufnehmen? Ein Lösungsansatz liegt in der Automatisierung der Mittel- und Niederspannungsnetze, in die Photovoltaik- und Windkraftanlagen meist eingebunden werden. Im Forschungsprojekt Green Access wird untersucht, wie die Bausteine eines intelligenten Netzes optimal zusammenarbeiten.

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Forschungsprojekt INTEEVER

Die Integration großer Anteile dargebotsabhängiger, räumlich und zeitlich fluktuierender Energiequellen wird zunehmend zur Herausforderung für die Energiewirtschaft. Um fluktuierende erneuerbare Energien in das Versorgungssystem integrieren und gleichzeitig eine gleichbleibende Versorgungssicherheit gewährleisten zu können, sind weitgehende Anpassungen und Ergänzungen der bestehenden Infrastrukturen erforderlich. Stromspeicher, weiträumiger Stromtransport, Last- und Erzeugungsmanagement werden daher eine zentrale Bedeutung in einem zukünftigen Stromversorgungssystem haben. Das Projekt INTEEVER hat das übergeordnete Ziel, die Rolle dieser Flexibilitätsoptionen auf regionaler, nationaler und europäischer Ebene mithilfe eines integrativen Modellansatzes zu untersuchen. Die Verbundpartner DLR, IFK sowie IWES bündeln hierfür ihre Expertisen in den Bereichen der Szenario-Entwicklung und Modellierung von Stromversorgungssystemen.

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Forschungsprojekt Leuchtturmprojekt "Power-to-Gas"

Power-to-Gas ist ein Verfahren zur Speicherung von Ökostrom sowie zur Erzeugung von CO2-neutralen Kraftstoffen (Wasserstoff und Methan). Die herausragende Bedeutung von Power-to-Gas für das künftige Lastenmanagement sowie für eine zukunftsträchtige, nachhaltige Mobilität - und somit für die entscheidenden Elemente der Energiewende - gilt unter energiepolitischen Akteuren in Deutschland als unumstritten. Dass das Konzept technisch einwandfrei funktioniert, konnte das ZSW bereits im Rahmen mehrerer Projekte nachweisen und dabei den Schritt in die Industrialisierung ebnen. Mit dem vorliegenden Power-to-Gas-Vorhaben will das ZSW mit seinen Partnern aus Industrie und Forschung nun die letzten wissenschaftlichen Weichen für den wirtschaftlichen Einsatz des Verfahrens stellen und Wirtschaftsakteuren Energieversorger, Automobilindustrie und Unternehmen aus Maschinen-, Komponenten- und Anlagenbau) ein tragfähiges Konzept für saubere, innovative Mobilität bieten.

Forschungsprojekt SciGRID

Benötigen wir für die Umsetzung der Energiewende Stromtrassen von der Nordsee bis nach Süddeutschland? Können Speicher lokale Engpässe im Netz beheben? Um solche Fragen beispielsweise mittels Simulationen beantworten zu können, wurde im Rahmen des Forschungsprojektes SciGRID ein offenes Modell der europäischen Übertragungsnetze geschaffen.

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Forschungsprojekt Analyse des Solarpotenzials für Pakistan

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wurde von der Weltbank Gruppe im Rahmen des Renewable Energy Resource Mapping des Energy Sector Management Assistance Program (ESMAP) beauftragt, das Potential Pakistans zur Nutzung von Solarenergie zu untersuchen.

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Forschungsprojekt VEU

Das DLR bündelt seine Kompetenz für ein zukunftsfähiges Verkehrssystem im Rahmen des VEU Projekts. Wie sieht die Mobilität von morgen aus? Wie lässt sich der Verkehr der Zukunft nachhaltig gestalten? Diese Fragen erforscht ein Verbund von zwölf Forschungseinrichtungen unter Federführung des DLR.

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Forschungsprojekt Helmholtz-Kolleg "Energieszenarien"

Im Rahmen der Energiewende sowie einer zukünftigen nachhaltigen Energieversorgung stützen sich politische als auch energiewirtschaftliche Entscheidungen zumeist auf Verfahren der Systemmodellierung und der Szenarienanalyse. Diese resultieren aufgrund methodisch bedingter Unsicherheiten, unterschiedlicher Modellzielgrößen und –Annahmen sowie dem Abbildungsgrad der verwendeten Modelle oftmals in einer Vielzahl von Szenarien mit zum Teil konträren Aussagen. Vor diesem Hintergrund ergibt sich die Notwendigkeit einer gesamtheitlichen (i.e. sozio-technischen) Betrachtung von Energieszenarien.

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Forschungsprojekt Helmholtz-Allianz "ENERGY-TRANS"

In diesem Vorhaben wird die Entwicklung der deutschen Energieversorgung als sozio-technisches System betrachtet. Während einer Projektlaufzeit von 5 Jahren sollen die technischen Aspekte der Energiewende gezielt im Zusammenhang mit den zugehörigen gesellschaftlichen Prozessen betrachtet werden.

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