Fraunhofer-Allianz Energie c/o Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Heidenhofstr. 2, 79110 Freiburg
Deutschland

Hallenplan

Energy Storage Europe 2019 Hallenplan (Halle 8b): Stand H33

Geländeplan

Energy Storage Europe 2019 Geländeplan: Halle 8b

Ansprechpartner

Simone Ringelstein

Managing Director Fraunhofer Energy Alliance

Telefon
+49 761 4588-5077

E-Mail
simone.ringelstein@ise.fraunhofer.de

Unser Angebot

Produktkategorien

  • 11  Forschung und Lehre, Fachverlage, Verbände/Organisationen
  • 11.01  Forschungsinstitute und Projekte

Unsere Produkte

Produktkategorie: Forschungsinstitute und Projekte

Energie Erneuerbar

Forschung und Entwicklung im Bereich erneuerbarer Energiequellen wie Sonne, Wind, Biomasse und Wasserkraft sind entscheidend für den erfolgreichen Wandel unseres Versorgungssystems hin zu einer nachhaltigen, sicheren und bezahlbaren Energiebereitstellung. Die Fraunhofer-Allianz Energie bietet ihren Kunden hierzu ein breites Spektrum an Dienstleistungen an.

Photovoltaik
Die Fraunhofer-Allianz Energie verfügt über umfassende Kompetenzen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Silizium-Photovoltaik – von der Kristallisation über Wafering und Zellproduktion bis hin zur Verschaltung zu Modulen. Fraunhofer-Experten erarbeiten optimierte Gesamtanlagen­konzepte und sind führend in der Wechselrichtertechnologie. Für konzentrierende PV-Systeme werden hocheffiziente III-V-Mehrfachsolarzellen und optische Systeme zur Bündelung des Sonnenlichts entwickelt. Auch Silizium-Dünnschichtzellen sowie der Einsatz alter­nativer Materialsysteme zählen zum Portfolio. Im zukunfts­orientierten Bereich organischer Solarzellen und Farbstoffzellen wird an der Verbesserung von Effizienz und Langzeitstabilität geforscht.

 

Solarthermie
Alternativ zur photovoltaischen Stromerzeugung gewinnen konzentrierende solarthermische Kraftwerke (CSP) zunehmend an Bedeutung, besonders in Gegenden mit hoher direkter Einstrahlung. Hierfür entwickelt die Fraunhofer-Allianz Energie nicht nur die entsprechenden Gesamtkonzepte sondern auch die benötigten Komponenten wie Wärmespeichertechnologien und konzentrierende Optiken mit Fokus auf Fresnel-Kollektoren und Absorberröhren.

Die Fraunhofer-Allianz Energie forscht an Systemen zur thermischen Nutzbarmachung von Sonnenenergie in den Bereichen solare Brauchwassererwärmung, Raumheizung, Prozesswärme für Industrieprozesse und solare Kälteerzeugung. Mit diesem Ziel entwickeln Wissenschaftler neuartige Kollektoren und System­komponenten und entwerfen komplette, auf das jeweilige Lastprofil und die verfügbare Sonneneinstrahlung abgestimmte Systeme inklusive Steuerungseinheiten und der Integration von Wärme- / Kältespeichern.

 

Windenergie
Die immer größeren und schwereren Windenergieanlagen stellen neue Anforderungen an Materialien und Bauweisen. Zum Nachweis der technischen Zuverlässigkeit der Wind­energie­anlagen und ihrer Komponenten werden spezielle Prüf­ver­fahren und Simulationsmethoden entwickelt.
So wird beispielsweise die Festigkeit und Strukturdynamik von Rotorblättern und Tragstrukturen untersucht. Im Bereich der Offshore-Windenergie führen Experten Standorterkundungen und aero-elastische Simulationen durch, um die Gesamtanlagendynamik der Offshore-Windenergieanlagen im Zusammenspiel mit Faktoren wie Wind, Seegang und Baugrund zu bestimmen. Außerdem entwickelt die Fraunhofer-Allianz Energie Instandhaltungsstrategien und -technologien und bietet umfassende Dienst­leistungen zur Betriebsführung sowie zur Netzintegration von Windenergieanlagen an.

 

Bioenergie
Auch der Betrieb von Versuchsanlagen zur Untersuchung von Abbrand- und Emissionsverhalten verschiedener Brennstoffe in Feuerungs-, Vergasungs- und Pyrolyseanlagen zählt zum Port­folio der Fraunhofer-Allianz Energie. Fraunhofer-Forscher verbessern Systemkomponenten, zum Beispiel durch den Einsatz innovativer Keramikmaterialien in Brennern, beraten Kunden hinsichtlich der Betriebsführung von biomasse-gefeuerten Heizkraftwerken und untersuchen Produktionsketten von Bioenergierohstoffen. Dabei wird sowohl an katalytischen Verfahren als auch an verbesserten Raffineriekonzepten für Bio­kraft­stoffprozesse gearbeitet, etwa der Gasphasenumwandlung von Fetten, Ölen und nachwachsenden Rohstoffen zu biogenem Diesel und Benzin.

Weitere Themen der Fraunhofer-Forschung sind Zerkleinerungs-, Vermischungs- und Formgebungs­aggregate für die Aufbereitung von Abfall- sowie Produktionsreststoffen zu Ersatzbrennstoffen und die Analyse von Kleinverbrennungs­anlagen mit integrierter Kraft-Wärme-Kopplung für Ersatz­brenn­stoffe aus hochkalorischen Abfällen.

Experten der Fraunhofer-Allianz Energie entwickeln, projektieren und begleiten Anlagen für die Biogas-Anaerob­technik und forschen an der Herstellung von Synthesegas aus Biomasse für den Einsatz in Brennstoffzellensystemen sowie zur Kopplung mit chemischen Prozessen. Zu letzterem Bereich zählt auch die Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz und die Aufbereitung zu Kraftstoff für Fahrzeuge.

 Wasserkraft
Die Fraunhofer-Allianz Energie entwickelt neue Technologien für die Nutzung der Wasserkraft. Sowohl im kleinen als auch großen Maßstab. So haben Fraunhofer-Forscher zum Beispiel einen neuartigen Abwassergenerator entwickelt, der bereits bei kleinen Wassermengen und geringen Druckdifferenzen wirtschaftlich elektrische Energie erzeugen kann.

Große Potentiale wollen Fraunhofer-Experten im Bereich der Meeresenergie erschließen. Dazu entwickeln sie innovative Technologien und Regelungskonzepte für Meeresströmungs­turbinen und mit Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerken einen gänzlich neuen Speicheransatz, der das Meer selbst als oberes Speicherbecken und einen Hohlkörper auf dem Meeresgrund als unteres Speicherreservoir nutzt.

 
Systemintegration und Energiepolitik für Erneuerbare Energien
Ein besonderes Merkmal der Fraunhofer-Forschung ist die Verzahnung der Entwicklung erneuerbarer Energietechnologien (Sonne, Wind, Bioenergie, Wasserkraft) mit Lösungen für ihre technische Systemintegration aber auch mit der ökonomischen Systemanalyse und Innovationsforschung.

Durch die Verbindung dieser Kompetenzen kann die Fraunhofer-Allianz Energie die Energiewende technisch, ökonomisch sowie politisch begleiten und zum Beispiel auf Basis von nationalen und internationalen Markt­analysen langfristige Technologietrends von erneuerbaren Energien ausmachen, die sowohl für Politik als auch Industrie strategische Entscheidungsgrundlagen bieten.

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Produktkategorie: Forschungsinstitute und Projekte

Lösungen auf Systemebene

Die Transformation des Energiesystems stellt Industrie, Politik, Wissenschaft und Gesellschaft vor neue vielfältige Herausforderungen, die nur mit einem umfassenden Blick auf alle Bereiche des Systems gelöst werden können. Mit ihrer breiten Aufstellung entwickelt die Fraunhofer-Allianz Energie innovative energiesystemtechnische und energiewirtschaftliche Lösungen für ihre Kunden.

Energiesystemmodellierung
Der Umbau des Energiesystems ist ein hochkomplexer Prozess mit vielfältigen Rahmenbedingungen und Parametern auf der einen, aber auch Freiheits­graden und Gestaltungsmöglichkeiten auf der anderen Seite. Eine umfassende Modellierung des Energiesystems ist für diesen Prozess entscheidend. Fraunhofer-Experten haben Modelle auf unterschiedlichsten Abstraktionsebenen entwickelt, um ihren Kunden passgenaue Simulationen und Prognosen zur Verfügung zu stellen. Diese reichen von energie­wirtschaftlichen Modellen über energietechnische System- und Fundamentalmodelle bis hin zu umfassenden, sektorübergreifenden Systembetrachtungen.

Energie- und Klimapolitik
Ein besonderes Merkmal der Fraunhofer-Forschung ist die Verzahnung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien (Sonne, Wind, Bioenergie, Wasserkraft) und der rationellen Energienutzung mit der ökonomischen Systemanalyse und Innovationsforschung.

Durch die Verbindung dieser Kompetenzen lassen sich auf Basis von nationalen und internationalen Marktanalysen langfristige Trends im Bereich erneuerbarer Energien und Energieeffizienz ausmachen, die für die Politik wie für die Industrie strategische Entscheidungsgrundlagen bieten.

Um das zukünftige ökonomische Potenzial umzusetzen, untersucht die Fraunhofer-Allianz Energie bereits bestehende Förderstrategien und entwickelt diese hinsichtlich der sich entwickelnden Rahmenbedingungen des Energiesektors permanent weiter.

 

Energiewirtschaftliche Analysen
Die Fraunhofer-Allianz Energie unterstützt ihre Kunden bei der Analyse aktueller und möglicher zukünftiger Trends in der Energiewirtschaft. Die Erhebung von Primärdaten gehört ebenso zu den Kompetenzen wie Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Kosten-, Markt- und Potentialanalysen für Technologien und Dienstleistungen. Neue Opportunitäten ergeben sich hier insbesondere in der intersektoralen Analyse beispielsweise der Strom-Wärmekopplung.

 

Geschäftsmodelle
Die rasante Entwicklung erneuerbarer Energien und energie­effizienter Techniken sowie politischer Maßnahmen haben die Rahmenbedingungen für die Energiewirtschaft grundlegend verändert. Viele etablierte Geschäftsmodelle sind überholt, während sich neue Möglichkeiten durch die dezentrale Energie­versorgung und innovative technische Lösungen eröffnen. Die Fraunhofer-Allianz Energie unterstützt ihre Kunden bei der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle durch die Analyse von Markt- und Serviceopportunitäten unter Einbezug regulatorischer, gesellschaftlicher und technischer Rahmenbedingungen.

Hierzu zählen u. a. neue Konzepte für Betriebs­führung und Energiedienstleistungen, nachfrageseitige Effizienz­strategien, Speicheranwendungen im Stromnetz und die Nutzung von Flexibilitätsoptionen.

 Versorgungsstrukturen
Der Wandel von einer zentralen zu einer dezentralen Versorgungs­struktur erfordert die Lösung vielfältiger technischer Heraus­forderungen. Fraunhofer-Experten unterstützen ihre Kunden in diesem Bereich durch die Entwicklung neuer Systemkonzepte für die Energieversorgung unter Einbezug verschiedener Ausbaupfade für erneuerbare Energien. Hier spielt insbesondere die Auslegung und Optimierung von Strom-, Wärme- und Speicher­systemen im Zuge der zunehmenden Sektorkopplung und der sich ändernden Rahmenbedingungen und Nachfragestrukturen eine wichtige Rolle.

Neben urbanen Versorgungsstrukturen entwickelt die Fraunhofer-Allianz Energie auch Lösungen für ländliche Gebiete. Off-Grid-Inselnetze auf Basis erneuerbarer Energien bieten eine zukunfts­trächtige Alternative zur herkömmlichen Netzintegration. Für abgelegene Dörfer in Entwicklungsländern oder unzugängliche Alpenhütten stellen geräteintegrierte Solarmodule, Biomasseverstromung und Mikrobrennstoffzellen Lösungen für eine autarke Stromversorgung von elektrischen Geräten dar.

Einen weiteren Schwerpunkt bilden die Simulation und das Zustandsmonitoring neuer Versorgungsstrukturen sowie die Entwicklung dezentraler, aber auch zentraler Anlagenkonzepte. Zur Sicherstellung der Stabilität neuer Versorgungsstrukturen bietet die Fraunhofer-Allianz Energie vielfältige Methoden für Systemtests an. Diese umfassen Untersuchungen der elektromagnetischen Verträglichkeit, Konformität und Interoperabilität sowie Netzintegrationsprüfungen.

Entscheidend für neue Versorgungsstrukturen ist die Versorgungssicherheit. Fraunhofer-Experten bieten diesbezüglich Lösungen an, um Qualität und Zuverlässigkeit sicherzustellen.

 

Elektrische Netze
Die Entwicklung innovativer Netztechnologien ist eine zentrale Voraussetzung für eine effiziente, auf Angebot und Nachfrage abgestimmte, kostenoptimierte Nutzung erneuerbarer Energie­quellen. Die Fraunhofer-Allianz Energie forscht an intelligenten Netzen für die Erzeugung, Verteilung und Nutzung elektrischen Stroms unter Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT). Die vielfältigen Kompetenzen reichen von der Netzsimulation und multimodaler Infrastruktur­ent­wicklung über innovative Leistungselektronik und Netztechnik bis hin zum Zustandsmonitoring. Auch Lösungen für den System­betrieb insbesondere mit Blick auf die Regelung, Dynamik und Stabilität der Netze sowie dem Schwarz­start und Netzwiederaufbau im Fehlerfall zählen zum Portfolio.

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Produktkategorie: Forschungsinstitute und Projekte

Digitalisierung der Energiewelt

Die Digitalisierung wird eine entscheidende Rolle im zukünftigen Energiesystem spielen und die Energiewirtschaft stark verändern. Den Kern stellen dabei umfangreiche Datenmengen dar, die die Grundlage für das zukünftige Energiesystem und neue Geschäftsmodelle bilden. Die Fraunhofer-Allianz Energie forscht an Methoden zur Erhebung und Übertragung von Daten im Energiesystem. Zudem unterstützt sie ihre Kunden bei der Analyse und Nutzung von Energiedaten.

Energiedatensystem
Energiedaten werden sowohl für die Steuerung und den Betrieb von Stromversorgungsnetzen als auch zunehmend für die Abwicklung von Geschäftsprozessen verwendet. Die genannten Bereiche stellen jeweils sehr unterschiedliche Anforderungen: kurze Latenzzeiten und höchste Zuverlässigkeit im technischen Betrieb auf der einen Seite – kostengünstige Nutzung verfügbarer IT-Infrastruktur und Datensicherheit für kommerzielle Transaktionen auf der anderen Seite. Beides ist eng mit­einander verzahnt.
Deswegen forscht die Fraunhofer-Allianz Energie an Architekturen für die IT-Infrastruktur, die die hohen Anforderungen durch die Dezentralisierung der Energieversorgung erfüllen. Wichtige Aspekte dabei sind Datensicherheit und Datenschutz, Resilienz (Widerstandsfähigkeit) sowie geringe Kosten. Damit die Komponenten verschiedener Hersteller Daten austauschen können, sind Interoperabilität und Standardisierung unerlässlich. Die Umsetzung orientiert sich an den aktuellen Forschungs­ergebnissen zum Internet of Things (IoT), die variabel im Energie­datensystem genutzt werden können.
 
 
Energiedatenerhebung
Grundlage von digitalen Methoden und Geschäftsmodellen sind Energiedaten. Diese müssen jedoch zunächst erhoben werden. Energieautarke Sensortechnologien erfassen physikalische Parameter effizient. Sensornetze mit niedrigstem Energieverbrauch sammeln die Daten ein und reichen sie an Gateways weiter. Hierbei spielen auch intelligente Messsysteme, v. a. Smart Meter, eine wichtige Rolle, da diese den Verbrauch und die Erzeugung von Strom, Kälte und Wärme sowie Gas und Wasser sicher und hoch­verfügbar erfassen können.
Hochmoderne Messsysteme wie die Phasor Measurement Unit (PMU) ermöglichen ein präzises Zustandsmonitoring von intelligenten Netzen (Smart Grids). Mit diesen lassen sich zeitsynchron die Auslastung an verschiedenen Punkten im Netz messen und Fehlerdiagnosen durchführen.
Die Fraunhofer-Allianz Energie bietet ihren Kunden sichere Lösungen für die Datenerhebung zur Implementierung von Geschäftsprozessen. Sie bilden die Basis für den Datenpool, der eine weitreichende Verwertung hinsichtlich Energieeffizienz­analyse, Kundenassistenz und Marktintegration gestattet.
 

Energiedatenübertragung
Mit steigenden Anforderungen an die elektrischen Netze werden auch die Datenaustauschprozesse komplexer. Moderne, standardisierte Schnittstellen helfen, komplexe Datenströme sicher und zuverlässig umzusetzen und einen permanenten Informations­austausch zu gewährleisten. Standards wie IEC 61850, IEC 61970, IEC 62351 und IEC 62325, die nur einen Teil der Schnittstellenanforderungen beschreiben, sind für den zukünftigen Netzbetrieb unumgänglich.
Insbesondere bei der Nutzung von allgemein zugänglichen Kommunikationsverbindungen spielen Daten­sicherheit und Verfügbarkeit eine wichtige Rolle. Darüber hinaus arbeiten Fraunhofer-Experten an neuen drahtlosen Verfahren für die schmalbandige Kommuni­kation, um Sensorwerte aus dem verteilten Energienetz kostengünstig anbinden zu können.
Die Fraunhofer-Allianz Energie bietet passende Lösungen, um den Datenaustausch zwischen allen Akteuren im Netz reibungslos und sicher zu gestalten.
 
 
Energiedatenanalyse
Ein wichtiger Nutzen der erfassten und übertragenen Daten ist die Möglichkeit, diese zu analysieren. Im einfachsten Szenario generieren Verknüpfungen Alarm- und Warnmeldungen. Bei größeren Datenmengen ergibt sich ein erheblicher Mehrwert aus der geeig­neten Aufbereitung, Aggregation und Darstellung. Während sich Data Analytics auf die Interpretation von Werten aus der Vergangenheit beziehen, spielen zukünftig Prognosen eine wesentlich wichtigere Rolle. Systeme der Fraunhofer-Allianz Energie prognostizieren Energiebedarfe mittels modellbasierter Verfahren abhängig von Jahreszeit, Wochentag, Uhrzeit und zusätzlichen relevanten Einflussgrößen wie meteorologischen Nebenbedingungen. Ähnlich verhält es sich mit Condition Monitoring. Dabei werden Betriebsdaten gesammelt, um auf den derzeitigen Verschleiß schließen und rechtzeitig vor Ausfall eines Betriebsmittels geplant eingreifen zu können.
 
 
Energiedatennutzung / ‐applikation
Die Kombination von IKT-Methoden und Verfahren führt zu verbesserten und innovativen Anwendungen. So beschäftigt sich die Fraunhofer-Allianz Energie auch mit den Auswirkungen von flexiblen, tagesvariablen Tarifen auf die Stromversorger und deren Energiebeschaffungsstrategien. Fraunhofer-Experten entwickeln Lösungen für ein umfassendes Energiedatenmanagement. Eine wichtige Rolle spielen dabei »Demand Side Management-Systeme«, bei denen der Energieverbrauch intelligent gesteuert wird und »Demand Response-Systeme«, in Form von Smart Energy Gateways, die durch prädiktive Verfahren eine dezentrale Einsatzoptimierung gestatten.

Hinsichtlich der gestiegenen Netzanforderungen im liberalisierten Energiemarkt bieten die Fraunhofer-Experten Marktteilnehmern ganzheitliche TÜV-geprüfte IT-Lösungen im Bereich des Bilanzkreis- und Netznutzungs­managements an. Auf Netzebene führen die Institute konkrete Feldversuche an realen Netzen für ihre nationalen und internationalen Partner durch, die durch Simulationen ergänzt werden können. Energiemanagementsysteme nutzen die gewonnenen Daten zur Steuerung unterschiedlicher Stromerzeuger, Speicher und Lasten innerhalb des Netzes.

Für ein marktintegriertes Betriebsmanagement dezentraler Energiequellen dienen virtuelle Kraftwerke. Diese aggregieren zahlreiche dezentrale Erzeuger, Speicher und Lasten zu einem flexiblen Kraftwerk, das die Erzeugungskurve preisoptimal vermarktet. In diesen Prozessen arbeiten wir eng mit Energieversorgern zusammen, die innovative Geschäftsmodelle verfolgen.

Die schnelle und präzise Zustandsabschätzung von vernetzten Infrastrukturen ist heute aufgrund der hohen Komplexität wichtiger denn je und wird zukünftig weiter an Bedeutung gewinnen. Neue Methoden, die auf linearen Algorithmen aufbauen, ermöglichen schnellere und präzisere Ergebnisse als konventionelle Algorithmen bei minimaler Investition.

Die Fraunhofer-Allianz Energie gibt ihr Wissen auch in Weiter­bildungen zu Thema »Digitalisierung der Energiewelt« weiter.

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Über uns

Firmenporträt

Um für ihre Kunden besonders investitionssichere, zukunftsweisende und wettbewerbsfähige Produkte entwickeln zu können, hat die Fraunhofer-Gesellschaft ihre Kompetenzen im Bereich Energie gebündelt. Über 2.000 Mitarbeiter vernetzen ihr Expertenwissen in der Fraunhofer-Allianz Energie, einer der größten Energieforschungsinstitutionen Europas.

Zu den Forschungsfeldern zählen die Digitalisierung der Energiewelt, Erneuerbare Energien, Energiesystemanalysen und -speichertechnologien sowie Energieeffizienztechnologien und Komponenten für Gebäude, Quartiere und Städte.

Weltweit bietet die Fraunhofer-Allianz Energie mit dem Fachwissen und der Expertise der 18 Mitgliedsinstitute in Deutschland und den USA umfassende Dienstleistungen aus einer Hand.

Um mit innovativen Produkten erfolgreich zu sein und neue Märkte zu erobern, erhalten kleine und mittelständische Unternehmen genauso wie Industrie und Energiewirtschaft Zugang zu einem weitreichenden Spektrum an Forschungs- und Entwicklungsangeboten. Diese stellt die Fraunhofer-Allianz Energie auch in beratender Funktion politischen und gesellschaftlichen Akteuren und Institutionen zur Verfügung.

Die Aktivitäten der Fraunhofer-Allianz Energie orientieren und messen sich stets an dem Ziel einer nachhaltigen, sicheren, wirtschaftlichen und sozial gerechten Energieversorgung.
www.energie.fraunhofer.de

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Unternehmensdaten

Anzahl der Beschäftigten

1000-4999

Gründungsjahr

2004

Geschäftsfelder
  • Mechanische Speicherung
  • Elektrochemische Speicherung
  • Chemische Speicherung/Power2Gas
  • Elektrische Speicherung
  • Thermische Speicherung
  • Speichersysteme
  • Fertigungstechnologien
  • Bauteile und Materialien
  • Standardisierung&Sicherheit
  • Dienstleistungen
Zielgruppen
  • Energiewirtschaft (Vertreter aus den Bereichen Solar, Wind, Biomasse etc.)
  • Hersteller von Zubehör und Komponenten um die (regenerative) Gaswirtschaft
  • Hersteller von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen
  • Gasnetz-Betreiber
  • Kraftwerks- und Erzeugungsmanagement von EVU
  • Stadtwerke
  • Stromnetzbetreibern, EEG-Anlagenbetreibern
  • Hersteller von Hochleistungsbatterien
  • Behörden/öffentliche Einrichtung
  • Städte und Kommunen
  • Hersteller von Kälte- und Wärmespeichern
  • Hersteller von Zubehör und Komponenten (Blockheizkraftwerke, Generatoren, Kompressoren)
  • Gewerbekunden, Industrieunternehmen
  • Ministerien
  • Wohnungsbaugenossenschaften