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F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R E N E R G I E W I R T S C H A F T U N D E N E R G I E S Y S T E M T E C H N I K I E E
ENERGIEWIRTSCHAFT UND ENERGIESYSTEMTECHNIK
TECHNOLOGIEN UND
GESCHÄFTSMODELLE
FÜR DIE ENERGIEWENDE
Unser Institutsname hat sich geändert, unsere Ziele nicht. Seit
Jahresbeginn 2018 sind wir das neue »Fraunhofer-Institut
für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE« und
erforschen neue Technologien und Geschäftsmodelle für den
Erfolg der deutschen Energiewende und die internationalen
Energiesystemtransformationen.
Beide Institutsteile des bisherigen Fraunhofer-Instituts für
Windenergie und Energiesystem technik IWES sind seit
der Gründung in 2009 deutlich gewachsen und haben
in ihren strategischen Ausrichtungen erfolgreich weit-
gehend unabhängige Profile entwickelt. Daher führt die
Fraunhofer-Gesellschaft die Institutsteile seit Januar 2018
als eigenständige Institute fort.
Das Fraunhofer IWES Nordwest mit Hauptsitz in Bremer-
haven firmiert nun mit der leicht geänderten Bezeichnung
»Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES«. Es
hat sich als Brancheninstitut u.a. für die Validierung von
Entwicklungen in der Windenergieanlagentechnologie
etabliert.
In Kassel sind wir nun das neue »Fraunhofer IEE« und
geben unseren beiden etablierten Geschäftsbereichen
Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik auch im Na-
men Ausdruck. Wir forschen auch weiterhin an Lösungen
für technische und wirtschaftliche Herausforderungen für
die Transformation der Energiesysteme, um die Kosten für
die Nutzung erneuerbarer Energien weiter zu senken, die
Versorgung trotz volatiler Erzeugung zu sichern, die Netz-
stabilität auf gewohnt hohem Niveau zu gewährleisten und
die Energiewende zu einem erfolgreichen Geschäftsmodell
zu machen.
Die Basis für die erfolgreiche Auftragsforschung in unseren
Geschäftsbereichen bilden unsere Kompetenzfelder
Energiewirtschaft und Systemdesign, Energiemeteorologie
und erneuerbare Ressourcen, Energieinformatik, Energie-
verfahrenstechnik, Elektrische Netze sowie Geräte- und
Anlagentechnik.
Mehr Aufmerksamkeit wollen wir zukünftig auf die System-
kopplung von Strom, Wärme, Gas und Mobilität richten.
Sie ermöglicht die notwendige Flexibilisierung von Erzeu-
gung und Bedarf in einem System mit stark volatilen Kom-
ponenten. Als Systemexperten haben wir daher vor zwei
Jahren das neue Kompetenzfeld Energieverfahrenstechnik
im Institut geschaffen und bauen nun das Kompetenzfeld
Gebäude, Quartiere, Wärme und Kälte aus.
Allen Partnern und Förderern danken wir für das Vertrauen
und die Unterstützung. Wir freuen uns auf die Fortsetzung
der bestehenden Partnerschaften und auf neue wissen-
schaftliche und geschäftliche Beziehungen. Treten Sie mit
uns in Kontakt.
Clemens Hoffmann
Institutsleiter
VORWORT
32
6 VERSORGUNGSSTRUKTUREN NEU DENKEN
Ein Zukunftsbild für die Versorgung mit erneuerbaren Energien
GESCHÄFTSBEREICH ENERGIESYSTEMTECHNIK
Netzplanung und NetzbetriebLeistungselektronik und elektrische AntriebssystemeHardware-in-the-loop SystemeDezentrales EnergiemanagementAnlagentechnikMess- und Prüfdienstleistungen
TESTZENTREN
Intelligente NetzeElektromobilität und AntriebstechnikModulare VersorgungstechnikHessisches Biogasforschungszentrum
GESCHÄFTSBEREICH ENERGIEWIRTSCHAFT
Energiewirtschaftliche Analysen und BeratungEnergiemeteorologische InformationssystemeVirtuelle KraftwerkeLiDAR-WindmessungenWeiterbildung und Wissenstransfer
KOMPETENZFELDER
Geräte- und AnlagentechnikEnergieverfahrenstechnik
Elektrische NetzeEnergieinformatik
Energiemeteorologie und erneuerbare RessourcenEnergiewirtschaft und Systemdesign
PERSONAL UND FINANZENStabilität und Wachstum
INVESTITION IN DIE ZUKUNFT
Fraunhofer-Neubau in Kassel
Förderer, Historie, KuratoriumKooperationen, Fraunhofer Gesellschaft,
Ansprechpartner, Impressum, Bildnachweis
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14
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22
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VERSORGUNGSSTRUKTUREN NEU DENKEN
Ein Zukunftsbild für die Versorgung mit erneuerbaren Energien
INHALT
26
GESCHÄFTSMODELL ENERGIEWENDE
Kasseler Symposium diskutiert Schlüsselfragen der Energiewende
HIGHLIGHTS AUS 30 JAHREN
Forschung für die erneuerbaren Energien 32
54
VERSORGUNGSSTRUKTUREN NEU DENKEN
Fluktuierende Erzeugung mit Verbrauchsdynamik synchronisieren
Die wetterbedingt fluktuierende Erzeugung aus Windenergie
und Photovoltaik erfordert eine vielfach höhere installierte
Gesamtleistung gegenüber der bisherigen Kraftwerksleistung
für die Stromversorgung. Es bietet sich an, die anderen bisher
nicht-elektrischen Energiesektoren, insbesondere die Wärme-
und Kälteerzeugung sowie den Verkehr, aber auch industrielle
und chemische Prozesse zunehmend an den elektrischen
Sektor anzubinden. Dadurch erst lässt sich dem fluktuierenden
Erzeugungsmuster der erneuerbaren Energiequellen eine
entsprechende Verbrauchsdynamik entgegen stellen.
Der nationale und internationale Ausbau sowie die intensivere
Zusammenarbeit der Übertragungsnetz- und Verteilungsnetz-
ebenen steigern die Flexibilitätsoptionen und ermöglichen
den Ausgleich zwischen Regionen und Ländern. Kurzfristige
Leistungsspitzen und -defizite im Bereich weniger Stunden
lassen sich mit hohen Wirkungsgraden, aber auch mit hohen
Kosten über chemische Batteriespeicher abfangen. Größere
Zeitbereiche und Energiemengen können wirtschaftlich nur
durch die europäische Wasserkraft mit natürlichem Zufluss,
Pumpspeicherkraftwerke und die Wandlung in chemische
Energieträger wie Power-to-Gas bereitgestellt werden. Um
die Leistung in jedem Moment mit hoher Wahrscheinlichkeit
absichern zu können, werden auch zukünftig noch Ausgleichs-
kraftwerke benötigt. Deren Einsatzzeiten und Betriebskosten
werden im Vergleich zum Gesamtsystem aber nur einige
Prozent ausmachen.
tageswärmespeichern lässt sich der Strombezug flexibilisieren.
Der Aufbau von kleinen Verbünden durch Nahwärmenetze
und Wärmespeicher auf Siedlungsebene kann weitere Optimie-
rungspotenziale bieten.
Haupthindernis bei der Einführung dieser Technologien ist der
teilweise große Aufwand für bauliche Veränderungen. Deshalb
handelt es sich hierbei um einen langsamen, aber stetig
voranschreitenden Umbau.
Strom für den Verkehr
Die Fahrzeuge der Zukunft lassen sich klassifizieren durch
den Anteil an Verbrennungsmotoren, der noch im Fahrzeug
verbleibt. Das Spektrum reicht von der »milden Hybridisierung«,
bis zu den vollelektrischen Fahrzeugen. Welchen Fahrzeugtyp
man wählt, hängt dann vom eigenen Fahrprofil ab. Hybridisie-
rung ist aber auch außerhalb der Fahrzeugplattform möglich.
Neben dem Kurzstreckenverkehr mit Elektrofahrzeugen lassen
sich lange Reichweiten, beispielweise Urlaubsreise und Umzug,
über Mietangebote von verbrennungsmotorischen Fahrzeugen
abdecken.
Darüber hinaus wird der »Arbeitspunkt der Hybridisierung«
umso weiter in Richtung der rein elektrischen Fahrzeuge
verschoben, je weiter sich die Batterietechnologien zu höheren
massespezifischen Kapazitäten entwickeln.
Grundsätzlich gilt, dass aus Effizienzgründen der elektrische
Anteil jeweils maximiert werden sollte. Dabei setzt das viel-
schichtige Thema Mobilität aber komplexe Randbedingungen,
die zu einem breiten Lösungsspektrum führen. Hier ist auch
die Brennstoffzelle zu erwähnen, die für den verbleibenden
Verbrennungsanteil die sogenannte interne Verbrennung
ersetzen kann. Die Brennstoffzelle hat technologisch ebenfalls
noch Entwicklungspotenzial.
Effizienz durch Sektorkopplung
Die überwiegende Elektrifizierung aller Verbrauchssektoren
hebt gleichzeitig beträchtliche Effizienzpotenziale. So sind
elektrische Fahrzeuge, aber auch Wärmepumpen gemessen am
primären Energieeinsatz mindestens dreimal effizienter als die
konventionellen Technologien. Die Ablösung von Öl und Benzin
ist ein Prozess, der in mehreren Schritten erfolgt.
Im Bereich der Wärmebereitstellung kann bei den Niedrig-
temperaturprozessen der Raumwärme in den nächsten Jahr-
zehnten eine vollständige Ersetzung erfolgen. Ebenso wird man
rasch im Verkehr etwa die Hälfte elektrifizieren können.
Schwieriger und langwieriger ist der Ersatz von Kraftstoffen für
Hochtemperaturprozesse sowie für Schwerlast- und Flugver-
kehr. Auch hier sind elektrische Optionen erkennbar. Alternativ
bietet sich die synthetische und CO2-neutrale Herstellung von
Kraftstoffen an, die durch Einsatz von erneuerbaren Energien
hergestellt werden. Am Ende steht eine vollständige Substituti-
on von fossilen Kraftstoffen.
Heizen mit Wärmepumpen
Aus Effizienzgründen bietet sich die Wärmepumpentechnologie
sowohl für die zukünftige Raumheizung als auch die Kühlung
an. Mit dem Einsatz von einer Kilowattstunde elektrischem
Strom lassen sich vier Kilowattstunden Wärme erzeugen. Das
geringere Ausgangstemperaturniveau erfordert allerdings eine
gute Wärmedämmung der Gebäude und großflächige Wand-,
Decken- oder Fußbodenheizungen. In Verbindung mit Mehr-
Chemische Energieträger
Technologisch ist bereits fast alles bekannt, was derzeit in allen
Sektoren intensiv weiter entwickelt werden muss. Es ist klar,
dass hier energiebezogene Technologien gerade in großer
Breite neu gefasst werden.
Hinzuzufügen sind noch die Wandlungstechnologien von elek-
trischem Strom zu chemischen Energieträgern in der Reihenfol-
ge Wasserstoff, Methan, leichte Alkane und weitere Synthesen.
Diese Technologien machen den letzten Schritt in dem großen
Umwandlungsprozess, den wir gerade beobachten, aus.
Digital is ierung
Der schnell fortschreitende Digitalisierungs- und Automatisie-
rungsprozess in der Energieversorgung wird der Wegbegleiter
zu einer massiv dezentralen und flexiblen Versorgungsstruktur
sein. Die Interaktion von Erzeugung, Vermarktung, Transport,
Verteilung und Verbrauch bedingen eine hochgradige und
vollständige Digitalisierung des Versorgungssystems. In
Zukunft werden etablierte und wohlbeschriebene Prozesse
wie Kunden- oder Lieferantenwechselprozesse sowie Markt-
prozesskommunikation koexistieren mit neuen Prozessen wie
Peer2Peer-Handel und der Bestimmung und Verwertung der
Eigenschaften von erzeugter oder verbrauchter Energie.
Regulatorische Randbedingungen
Derzeit noch wichtiger als die technologischen Prozesse,
die allesamt auf einem guten Weg sind, ist die Entwicklung
der Randbedingungen für die Energiemärkte. Die meisten
Technologien sind an der Schwelle zur Markteinführung. Da sie
alle das Ziel haben, den CO2-Ausstoß der Energiewirtschaft zu
mindern, müssen geeignete Instrumente entwickelt werden,
die diesen Markteintritt jetzt befördern.
Um das Energiesystem zu dekarbonisieren, gibt es zu den erneuerbaren Energiequel len derzeit keine Alternative. Windenergie- und Photovoltaikanlagen bieten ein hohes technisches Nut-zungspotenzial und l iefern unmittelbar, eff iz ient und günstig elektr ischen Strom. Aber wie lassen sich die Sektoren Wärme, Kälte, Produktion, Mobil i tät und Transport CO2-neutral versorgen?
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Der Geschäftsbereich Energiewirtschaft umfasst Produkte und Dienst le istungen zur Unter-stützung von Planung und Betr ieb für Energieversorgungsstrukturen und deren Komponenten.
Wir begle i ten die Transformation des Energieversorgungssystems durch die Verknüpfung von Markt und Technik mit Softwarelösungen, Informations- und Datenserv ice, Konzepten und Geschäftsmodel len sowie energiewirtschaft l ichen Analysen und Bewertungen.
ENERGIEWIRTSCHAFTGESCHÄFTSFELD
ENERGIEWIRTSCHAFTLICHE ANALYSEN UND BERATUNG
F L E X I B I L I S I E R U N G
� Investitionsentscheidungen für Bioenergie und Kraft-Wärme-Kopplung
� Lastmanagement in Gewerbe und Industrie
� Windenergie im Regelleistungsmarkt
� Speichereinsatz
D E Z E N T R A L E E N E R G I E V E R S O R G U N G
� Systeme zum Eigenverbrauch für Gebäude und Liegenschaften
� Nachhaltige Energiekonzepte für Städte und Quartiere
� Energieerzeugung und Versorgung in der Region
Z U K Ü N F T I G E S E N E R G I E S Y S T E M
� Marktdesign der Zukunft
� Analyse der Interaktion zwischen den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr
� Technologien der Zukunft
� Zeitreihenerstellung und -analyse
E N E R G I E W E N D E I N T E R N A T I O N A L
� CO2-Einsparungen in Energiesektoren
� Technische und wirtschaftliche Potenziale
� Modellierung der Energieversorgung
� Wege zur Transformation des Energiesystems
GESCHÄFTSBEREICH GESCHÄFTSFELD
GESCHÄFTSFELDER: � Energiewirtschaftliche Analysen und Beratung
� Energiemeteorologische Informationssysteme
� Virtuelle Kraftwerke
� LiDAR-Windmessungen
� Weiterbildung und Wissenstransfer
w w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / a n a l y s e n
D R . R E I N H A R D M A C K E N S E N
Geschäftsbereichsleiter Energiewirtschaft
[email protected]/wirtschaft
9
VIRTUELLE KRAFTWERKE
M O N I T O R I N G V O N D E Z E N T R A L E N A N L A G E N
� Monitoring von Einzelanlagen und Parks
� Abfrage und Speicherung von Datenpunkten bis zur Auflösung von einer Sekunde
� Aktive Überwachung der Kommunikations-verbindung
S T E U E R U N G V O N D E Z E N T R A L E N A N L A G E N
� Sollwertvorgabe für einzelne Anlagen
� Fahrpläne für einzelne Anlagen
� Fahrplanmanagement: Umrechnung von Fahrplänen in Sollwerte der Anlagen
� Steuerungsvorgaben in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt für Portfolien
� Berechnung von Fahrplänen für Portfolien in einer Energiemanagementstrategie
U N T E R S T Ü T Z U N G D E R U S E C A S E S
� Fernsteuerbarkeit und Fernauslesbarkeit nach EEG §20
� Regelleistungserbringung mit dezentralen Anlagen
� Regelleistungserbringung mit Windenergie-anlagen
� Optimierung der Fahrpläne
E N E R G I E M A N A G E M E N T
� Spotmarkt-, Intraday- und Regelleistungs- Optimierung
� Berücksichtigung von Restriktionen für den Netzbetrieb
� Lasten und Erzeuger
� Sektorübergreifende Restriktionen
IWES.vpp
GESCHÄFTSFELD
ENERGIEMETEOROLOGISCHE INFORMATIONSSYSTEME
IWES.vpp
w w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / v kw w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / p r o g n o s e
GESCHÄFTSFELDGESCHÄFTSFELD
S T R O M A U S W I N D , S O N N E , B I O M A S S E U N D W A S S E R
� Prognose und Hochrechnung, aktuelle und zu erwartende Erzeugung (Minuten, Tage, Woche)
� Einzelanlagen, Anlagenportfolios sowie Netzge-biete (Netzanschlusspunkte, Umspannanlagen/Transformatoren, Versorgungsgebiete), Länder
� Tatsächliche und mögliche Erzeugung sowie Netz-einspeisung mit Einspeisemanagement, Eigenver-brauch, Speicher und Markteinflüssen etc.
V E R B R A U C H V O N S T R O M , W Ä R M E / K Ä L T E U N D W A S S E R
� Prognose, aktueller und zu erwartender Verbrauch (Minuten, Tage, Woche)
� Haushalte, kleine bis große Industrieunternehmen und Versorgungsnetze (Netzanschlusspunkt, Netzknoten, Versorgungsgebiete)
� Nutzerverhaltensmodellierung mit Informationen verfügbarer Sensoren (z.B. Smart Meter, Smart Home, SCADA etc. )
L A S T F L Ü S S E
� Integration von Erzeugungs- und Verbrauchs-prognosen in Netzzustandsberechnungen
� Prognose der horizontalen sowie vertikalen Lastflüsse (Minuten, Tage, Woche)
� Einzelprognosen für Transformatoren, Umspannanlagen und Kuppelstellen
� Detaillierte Abbildung und Aggregation der Erzeugungs- und Verbrauchslandschaft
� Wetter-, Netz-, Markt-, und Extremsituationen etc.
F R E I L E I T U N G S M O N I T O R I N G
� Identifikation meteorologisch kritischer Punkte (z.B. Hot Spots) an Freileitungen
� Design und Implementation speziell angepasster meteorologischer Messstationen in Umspann-anlagen und an Masten
� Aktuelle Dauerstrombelastbarkeit einzelner Stromkreise oder des gesamten Stromnetzes
� Prognose der zu erwartenden Dauerstrom-belastbarkeit
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GESCHÄFTSFELD
WEITERBILDUNG UND WISSENSTRANSFER
W E I T E R B I L D U N G
� National und international
� Bedarfs- und kundenorientierte Programme für Fach- und Führungskräfte
� Projekt-Know-how für erneuerbare Ressourcen, Netzintegration, Energiespeicher, Energie-management
� Kooperation mit externen Experten aus Wirtschaft und Forschung
W I S S E N S T R A N S F E R
� Aktuelle Erkenntnisse aus Forschungsprojekten
� Expertendialoge
� Workshops
� Symposien
T A G E S - U N D W O C H E N S E M I N A R E
� Ausfallverhalten von Windenergieanlagen
� Windpotenzial mit LiDAR-Technik bestimmen
� Netzstabilität bei dezentraler Energieerzeugung
� Simulation und Emulation von Lithium-Ionen-Batterien
� Energiemanagement und Stromeinkauf
E N G L I S C H S P R A C H I G E S O N L I N E - S T U D I E N P R O G R A M M
� M.Sc. Wind Energy Systems WES
� Kooperation mit der Universität Kassel
� Sieben verschiedene Zertifikatsprogramme
� Parallel arbeiten und studieren
GESCHÄFTSFELD
GESCHÄFTSFELD
LIDAR-WINDMESSUNGEN
L I D A R - G E R Ä T E P O O L
� Messung auf frei wählbaren Messhöhen zwischen 10 und 300m
� Standorte mit moderat komplexem Gelände
� Fernüberwachung und zuverlässige autarke Stromversorgung
� Scanning-LiDAR-Geräte für individuelle Messungen in bis zu 8 km Entfernung
F O R S C H U N G S P L A T T F O R M 2 0 0 - M E T E R - M E S S M A S T
� Validierungstests von Fernmesssystemen
� 20 Windsensoren verteilt auf 13 Messhöhen, 40 meteorologische Sensoren
� Hochgenaues Messsystem: IEC-konform, nach MEASNET-kalibrierte Windmessgeber
� Test- und Messkampagnen mit LiDAR- und SoDAR-Windmessgeräten, LiDAR-Windscannern, Eissensoren und Fledermaussensoren
P O W E R P E R F O R M A N C E A S S E S S M E N T M I T L I D A R
� Analyse von SCADA-Daten zur Beurteilung des Betriebs- und Leistungsverhaltens von Windparks
� Durchführung von LiDAR-Windmessungen am Windpark zur Nachvermessung der Leistungskenn-linie und zum Abgleich mit Gondel-Anemometern
� Identifikation von Verbesserungspotenzial im Betrieb der Windenergieanlagen
GESCHÄFTSFELD
O P T I M I E R T E P L A N U N G V O N W I N D M E S S K A M P A G N E N
� Entwicklung von individuellen Messstrategien auf Basis aktueller Forschungsergebnisse
� Nutzung hochaufgelöster Strömungssimulationen zur Reduktion der Unsicherheiten von Messkampagnen
� Visualisierung und Korrektur des LiDAR-Mess-fehlers in moderat komplexem Gelände zur optimalen Standortauswahl
w w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / w i s s e nw w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / l i d a r 1312
NETZPLANUNG UND NETZBETRIEB
GESCHÄFTSBEREICH GESCHÄFTSFELD
GESCHÄFTSFELDER: � Netzplanung und Netzbetrieb
� Leistungselektronik und elektrische Antriebssysteme
� Hardware-in-the-Loop Systeme
� Dezentrales Energiemanagement
� Anlagentechnik
� Mess- und Prüfdienstleistungen
D R . P H I L I P P S T R A U S S
Geschäftsbereichsleiter EnergiesystemtechnikStellvertretender Institutsleiter
[email protected]/technik
Die Energiesystemtechnik l iefert Lösungen für den effekt iven E insatz und Ausbau von erneuer-baren Energien, Versorgungsnetzen, Speichersystemen und Elektrofahrzeugen. E ine besondere Rol le spie l t h ierbei d ie Umgestaltung der Übertragungs- und Verte i lungsnetze. Die System-kopplung von Strom, Wärme, Gas und Verkehr ermögl icht die notwendige F lex ib i l i s ierung von Erzeugung und Bedarf .
Wir entwickeln dafür erforder l iche Strukturen und Planungsmethoden, Betr iebsstrategien, Geräte- und Systemtechnik, Regelungs- und Energiemanagementsysteme. Unsere Labor-ausstattungen er lauben normkonforme und kundenspezif ische Komponenten- und Systemtests .
ENERGIESYSTEMTECHNIK
W E R K Z E U G E U N D M O D E L L E
� Automatisierte Netzplanung mit PandaPower Pro
� Pilotsysteme Netzbetriebsführung
� Co-Simulation »OpSim as a Service«
� Netzberechnungsmodule
� Anlagen- und Netzmodelle
� Algorithmen für die Netzoptimierung
� GIS- und wetterdatenbasierte Energieszenarien
T E S T E N U N D P R Ü F E N
� Test von Netzbetriebsführungen
� Test von Automatisierungssystemen
� HIL-Untersuchungen
� Netzanschlussbedingungen von Anlagen
� Netzqualitätsanalyse
� Systemtests
B E R A T U N G
� Politikberatung
� Strategieberatung für Unternehmen
� Schulungen und Wissenstransfer
� Grid Code Development
� Smart Grid Laborentwicklung
w w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / n e t z e
N E T Z S T U D I E N
� Strategische Netzentwicklung
� Spartenübergreifende Netzplanung
� Ladeinfrastruktur Elektromobilität
� Insel- und Mikronetze
� Blind- und Wirkleistungsmanagement
� Netzwiederaufbau
� Netzstabilität und Netzanschluss
� Netzverluste
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GESCHÄFTSFELD
HARDWARE-IN-THE-LOOP SYSTEME
B A T T E R I E S Y S T E M - U N D Z E L L S I M U L A T I O N
� Echtzeitfähige Simulation für die Entwicklung, Prüfung und Optimierung von Batteriesystemen
� Simulation und Quantifizierung der Alterungs-prozesse (kalendarisch/zyklisch)
� Simulation beliebiger Ströme, Temperaturen, Lade- und Alterungszuständen sowie Zeitskalen
W I N D T U R B I N E N - U N D W I N D P A R K S I M U L A T I O N
� Echtzeitfähige Simulation für die Entwicklung, Prüfung und Optimierung von Windturbinen- Controllern und -Steuerungen
� Echtzeitfähige virtuelle Windparks für Tests und Optimierung von Windpark-Controllern und Betriebsstrategien
P R O D U K T E U N D T O O L S F Ü R S Y S T E M E N T W I C K L U N G E N
� Battery Simulation Studio (BaSiS): Modulares Simulationssystem für elektrochemische Energiespeicher
� WTsim und WPsim: Echtzeitfähige Simulation von Windturbinen und Windparks
� Modalanalyse- und Reglertools für Windkraft-anlagen
S Y S T E M A N A L Y S E N U N D D I E N S T L E I S T U N G E N
� Kundenspezifische Modell- und Toolentwicklung für Batterien und Windkraftanlagen
� Modellparametrierung und -validierung
� Algorithmenentwicklung für Batterie-managementsysteme
� Integration in Hardware-in-the-Loop Systeme
GESCHÄFTSFELD
LEISTUNGSELEKTRONIK UND ELEKTRISCHE ANTRIEBSSYSTEME
S T R O M R I C H T E R
� Hocheffiziente Komponenten von wenigen Watt bis MW-Klasse
� Zahlreiche patentierte Schaltungskonzepte
� PV-Wechselrichter
� Bidirektionale Ladetechnik
� Unterbrechungsfreie Stromversorgung
� Batteriestromrichter
� Multilevel-Stromrichter
E L E K T R I S C H E M A S C H I N E N U N D A N T R I E B E
� Konstruktion und elektromagnetische Auslegung von Ringgeneratoren und -motoren
� Schwerlast- und Schiffsantriebe
� Getriebelose Hochleistungsanwendungen
� Erweiterte Wartungsintervalle durch verteilte elektrische Auslegung und Steuerung
� Axiale Schwingungsregelung für längere Lebensdauer
� Tests, Laborprüfungen, Proof-of-Concept
S T R O M R I C H T E R R E G E L U N G U N D E M B E D D E D S Y S T E M S
� Embedded Control
� Regelung Netzdienstleistungen
� Parallelbetrieb von Stromrichtern
� Patentierte Steuer- und Regelungskonzepte (Selfsync)
� Rapid Prototyping
E N T W I C K L U N G P R Ü F - U N D M E S S T E C H N I K
� Halbleiterschaltzellen
� Kalorimeter für Leistungselektronik-Bauteile
� Power Hardware-in-the-Loop Systeme
� Prüftechnik für MPP-Tracking von PV-Systemen – ISET MPP-Meter
� Photovoltaik Einstrahlungssensoren – ISET-Sensor
GESCHÄFTSFELD
w w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / h i l s y s t e m ew w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / l e i s t u n g s e l e k t r o n i k 1716
GESCHÄFTSFELD
ANLAGENTECHNIK
D E M O N S T R A T I O N S A N L A G E N
� Anlagen-Entwicklung vom Technikumsmaßstab bis in den Betriebsmaßstab
� Design, Auslegung, Planung, Aufbau und Inbetriebnahme sowie systemtechnische Integration am Standort
� Software für die technische Betriebsführung und das Monitoring der Anlagen
� Wissenschaftliche Begleitung
T E C H N O L O G I E E N T W I C K L U N G U N D - E R P R O B U N G
� Bereitstellung von Experimentier- und Testzentren, u.a. für Biogas- und PV-Systeme
� Power-to-Gas-Testplattform mit eigener Elektrolyse
� Aufbau und Integration von Technologien
� Betrieb und Untersuchung der Technologien
T E C H N O - Ö K O N O M I S C H E A N A L Y S E N
� Analysen konkreter Standorte, Technologien und Anlagen
� Technologische Bewertung
� Kostenermittlung, Analyse und Bewertung der Kostenstruktur
� Technologievergleich und Benchmarking
M A C H B A R K E I T S S T U D I E N U N D S T A N D O R T B E W E R T U N G
� Voruntersuchungen sowie detaillierte Standort be-wertungen zu diversen technischen Fragestellungen
� Konzepterstellung
� Klärung der technischen Integration am Standort
� Technische Machbarkeitsstudien mit Kosten-bewertung
GESCHÄFTSFELD
DEZENTRALES ENERGIEMANAGEMENT
N U T Z E R O R I E N T I E R T E E N E R G I E K O N Z E P T E
� Erfassung und Visualisierung von Energie in Gebäuden, Quartieren und Kommunen
� Smart-Meter-Rollout und Steuerbox
� Open Source-Plattform für Energie-management
� Werkzeuge zur Energiedatenauswertung
S O C I A L E N E R G Y M A N A G E M E N T
� Echtzeit-Monitoring und Optimierung des eigenen Energieverbrauchs
� Personalisiertes Feedback zum Verbrauchsverhalten
� Energy Community mit anderen Verbrauchern
� Energie management-Applikationen in Gebäuden
� Tarif- und Anreizsysteme für effizienten Energieverbrauch
E N E R G I E B E R A T U N G U N D D I G I T A L I S I E R U N G
� Investitionen in Eigenverbrauchsysteme und Sektorkopplung
� Monitoringlösungen und Werkzeuge zur datenbasierten Energieberatung
� Designwerkzeuge zur optimalen Auslegung von dezentralen Strom-Wärme-Speicher- Systemen und Ladeinfrastrukturen
B E R A T U N G , S Y S T E M D E S I G N U N D E N T W I C K L U N G
� Konzeption und Spezifikation von Energie-managementsystemen
� Demonstratoren für Energiemanagement
� Tests von Energiemanagement-Applikationen in virtueller Umgebung und im Labor
GESCHÄFTSFELD
w w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / a n l a g e nw w w . i e e . f r a u n h o f e r. d e / e n e r g i e m a n a g e m e n t 1918
GESCHÄFTSFELD
GESCHÄFTSFELD
MESS- UND PRÜFDIENSTLEISTUNGEN
L A B O R P R Ü F U N G E N
� Komponententests (Stromrichter, Verbrennungs-kraftmaschinen, intelligente Netzbetriebsmittel, Antriebsmaschinen)
� Netzanschlussprüfungen, EMV Prüfungen
� Systemtests (Hybridsysteme, PV-(Speicher)Systeme)
� Hardware-in-the-Loop Tests (Power HIL, Controller HIL)
� Kalorimetermessungen, Halbleiterschaltzelle
V O R O R T - M E S S U N G E N
� Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
� Netzqualitätsmessungen, synchronisierte verteilte Lang-zeitmessungen
� Performanceuntersuchungen für Erzeugungsanlagen
� Standortspezifische Bewertung von PV-Systemen und Komponenten
� Verhalten von Erzeugungsanlagen bei Netzfehlern (FRT)
L A B O R B E R A T U N G
� Spezifikation der Laborinfrastruktur, ins-besondere für Smart-Grid Anwendungen
� Spezifikation und Design von HVRT- und LVRT-Prüfeinrichtungen
� Erarbeitung von Empfehlungen für Netz-anschlussrichtlinien / Grid Codes
� Entwicklung von Prüfverfahren und Prüfabläufen
S Y S T E M A N A L Y S E N U N D S I M U L A T I O N
� Performance-Analysen und Optimierungen
� Systemuntersuchungen und Systemoptimierungen
� Demonstratoren / Proof-of-Concepts für Komponenten und Systeme
� Netznachbildungen, Simulationen und Modellentwicklung
� Modelle für Erzeugungseinheiten nach FGW TR4
GESCHÄFTSFELD
www.iee . f raunhofer.de /messungen
TESTZENTREN
D E M O T E C – M O D U L A R E V E R S O R G U N G S T E C H N I K
� Dezentrale Stromerzeuger, Speicher und Lasten
� Netzintegration von Stromrichtern
� Hybridsysteme und Inselnetze
� Energiemanagementsysteme
www.iee . f raunhofer.de / tes t
S Y S T E C I N T E L L I G E N T E N E T Z E
� Prüfung von Erzeugungsanlagen gemäß verschiedener Netzanschlussrichtlinien
� Test von Schutzeinrichtungen und Verteilnetz-komponenten
� Netzqualitätsmessungen und Leistungsanalysen
� Test von Hybridsystemen
� Echtzeitverteilnetzsimulationen zum Test von Leitstellen und der Netzintegration von Anlagen
H B F Z – H E S S I S C H E S B I O G A S -F O R S C H U N G S Z E N T R U M
� Steuerungs- und Managementsysteme für die flexible Stromproduktion mit Biogasanlagen
� Verbesserung von Biogasaufbereitungsanlagen
� Power-to-Gas mit Biogasanlagen
� Energiepflanzen und ihre Integration in nachhaltige landwirtschaftliche Fruchtfolgen
� Identifizierung und Bewertung der Wertschöp-fungspotenziale für die Landwirtschaft
S Y S T E C – E L E K T R O M O B I L I T Ä T U N D A N T R I E B S T E C H N I K
� Verhalten von Elektrofahrzeugen am Netz
� Untersuchungen im Fahrbetrieb und Feldtest
� Energiemanagement und Netzintegration
� Entwicklung und Prüfung von Ladeinfrastruktur
� Untersuchungen des Fahrzeuges in Kombination mit virtuellen Batterien auch im Fahrbetrieb (Rollenprüfstand, Temperaturkammer)
� Test von elektrischen Antrieben
2120
Elektrische Netze
Wie können wir das elektrische Energieversorgungssystem weiterentwickeln,
um möglichst große Anteile erneuerbarer Energien zu integrieren?
Energieverfahrenstechnik
Mit welchen Technologien lässt sich die Sektorkopplung von thermischen, elektro-
und biochemischen Konversionsschritten effizient und wirtschaftlich lösen?
Energieinformatik
Wie lassen sich energiewirtschaftliche Prozesse durch die Informatik so unterstützen,
dass das Energiesystem auch mit hohen Anteilen dezentraler Erzeugung funktioniert?
Energiewirtschaft und Systemdesign
Wie kommen wir von der Technik für die Energiewende zur Marktintegration
und einem wirtschaftlichen Systemdesign?
Energiemeteorologie und Erneuerbare Ressourcen
Wie groß sind die Potentiale der erneuerbaren Energien und wie lässt sich ihr
räumliches und zeitliches Verhalten modellieren und prognostizieren?
Unsere Kompetenzfelder aggregieren die notwendigen Fähigkeiten zur Real is ierung unserer Geschäftsbereiche Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik. S ie umfassen sowohl die Kompetenzen und Erfahrungen unserer Wissenschaft ler innen und Wissenschaft ler, deren Ausrüstung mit Laboren und Teste inr ichtungen als auch ihre Vernetzung in der wissenschaft-l ichen Gemeinschaft sowie Patente und IPRs.
Die strategische Ausr ichtung unserer überwiegend im öffent l ich f inanzierten Forschungswett-bewerb eingeworbenen Projekte z ie l t darauf ab, d ie Kosten für die Nutzung erneuerbarer Energien weiter zu senken, die Versorgung trotz volat i ler Erzeugung zu s ichern, d ie Netzstabi l i -tät auf hohem Niveau zu gewährle isten und die Energiewende zu e inem wirtschaft l ichen Erfolg zu führen. Bereits in der Projektentwicklung st immen wir uns intens iv mit Partnern aus der Wirtschaft ab, um eine spätere Verwertung der Forschungsergebnisse für neue Innovat ionen in der Wirtschaft zu ermögl ichen.
P R O F. D R . K U R T R O H R I G
Wissenschaftlicher ProgrammdirektorStellvertretender Institutsleiter
[email protected]/kompetenzen
KOMPETENZFELDER
KOMPETENZEN UND ZENTRALE FORSCHUNGSFRAGEN
Geräte- und Anlagentechnik
Wie lassen sich die technischen Anforderungen der Energiesysteme an Geräte und
Anlagen effizient und kostengünstig umsetzen und nachweisen?
2322
24 e n e r g i e w e n d e - s y m p o s i u m . d e
KASSELER SYMPOSIUM DISKUTIERT SCHLÜSSELFRAGEN DER ENERGIEWENDE
Mit dem Kasseler Symposium »Geschäftsmodell Energiewende« bietet das Fraunhofer IEE seit 2015 einen strukturier-
ten Expertendialog zu Schlüsselfragen der Energiewende. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es Raum bietet für einen
konstruktiven Austausch der Perspektiven verschiedener Akteure aus den Bereichen Energieerzeugung, Energiever-
brauch, Finanzierung, Politik und Wissenschaft. Regelmäßig wiederkehrende Elemente des Kasseler Symposiums sind:
� das »Barometer der Energiewende«
� die Expertenvorträge
� die internationale Perspektive
� die strukturierte Zusammenfassung
Das Barometer der Energiewende beschreibt und bewertet die Entwicklung der Energiesystemtransformation in
seinen verschiedenen technischen Dimensionen. Dafür wird der aktuelle Stand der Systemkomponenten ermittelt
und den Szenarioergebnissen für ein 100-Prozent-regeneratives-Energiesystem gegenübergestellt. Schwerpunkte der
vergangenen vier Symposien waren:
� 2015 Energiewende als Geschäftsmodell
� 2016 Rechtsrahmen | Assetklasse Erneuerbare Energien
� 2017 Gesellschaftliche Partizipation | Kapitaleinsatz
� 2018 Energieintensive Industrie | CO2-Bepreisung
Die Statements der Referenten und die Ergebnisse der Diskussionen werden in einem Report zusammengefasst, der
über die Webseite des Symposiums kostenfrei anfordert werden kann.
2015: Energiewende als Geschäftsmodell
Die Finanzindustrie bestätigt unsere Hypothese, dass die Energiewende ein positives Geschäftsmodell ist. Aus ihrer Sicht ist
zur Realisierung dieses Geschäftes aber wesentlich, dass es EU-weit harmonisierte gesetzliche Rahmenbedingungen gibt und
gegen die Gefährdung von Bestandschutz aufgrund von einseitigen Änderungen der Rahmenbedingungen in EU-Ländern auch
erfolgreich geklagt werden kann.
2016: Rechtsrahmen | Assetklasse Erneuerbare Energien
Als weiteres Hemmnis stellt sich die Finanzmarkt-Regulierung dar. Fond-Manager würden noch verstärkt in erneuerbare
Energien investieren, wenn die Finanzmarkt-Regulierung so gestaltet würde, dass Investitionen in erneuerbare Energien einer
risikoärmeren Asset-Klasse zugeordnet würden. Das ist auch sachlich richtig, wurde aber bis dato vom Finanzministerium
nicht so gesehen. Wirtschafts- und Finanzministerium müssen also in dieser Frage enger zusammenarbeiten, um eine stärkere
Investitionstätigkeit anzureizen.
2017: Gesellschaftliche Partizipation | Kapitaleinsatz
Im Grundsatz handeln Politiker nach Wählermeinungen und deshalb darf sich Partizipation, d.h. Teilhabe der Gesellschaft an
der Energiewende nicht nur auf bloße Worte beschränken, sondern der Wähler muss den finanziellen Vorteil der Energiewende
unmittelbar realisieren können. Es ist genug Kapital im Markt vorhanden, institutionelle Investoren werden aber nicht notwen-
digerweise in deutsche Energieinfrastrukturen investieren, da genügend attraktive Alternativen für Investments in erneuerbare
Energien im internationalen Raum vorhanden sind.
2018: Energieintensive Industrie | CO2-Bepreisung
Wir haben erkannt, dass neben der Finanzindustrie ein weiterer bedeutender »Player« in den Dialog eintreten sollte. Dies ist die
energieintensive Industrie. Mit ihren Produkten konkurriert diese Industrie auf einem weltweiten Markt. Die Konkurrenten der
deutschen Unternehmen werden aber allesamt in ihren Ländern durch erniedrigte Energiepreise gefördert. Das Bedrohungsge-
fühl hat also einen realen Grund. Es wurde im Symposium eine erste Annäherung für ein Verständnis des »Geschäftsmodells
Energiewende« erreicht. Unter einer sorgfältigen Beachtung der Randbedingungen der energieintensiven Industrie kann die
Transformation des Energiesystems so gestaltet werden, dass diese Industrie massiv von einem beschleunigten Umbau profitiert.
ERGEBNISSE IM ÜBERBLICK
h e r k u l e s p r o j e k t . d e / b a r o m e t e r 25
288
12,0 Mio 14,4 Mio 17,5 Mio 18,7 Mio 18,9 Mio 19,8 Mio 20,8 Mio
2,8 Mio 2,9 Mio 3,3 Mio 3,3 Mio 3,7 Mio 3,7 Mio 4,8 Mio
PERSONAL UND FINANZEN
PERSONAL
davon aus der Wirtschaft in EUR
ERTRÄGE in EUR ohne Investit ionen 22,5 Mio
5,0 Mio
223
2012 2013 2014 2015 2016 20172010 2011
349 344319 330 337
359
25,3 Mio
6,0 Mio
2018
geplant
370
JAHR
2726
HH
S PL
AN
ER +
AR
CH
ITEK
TEN
INVESTITION IN DIE ZUKUNFT
320 ARBEITSPLÄTZE7.516 m2 GESAMTNUTZFLÄCHE
TECHNIKA | LABORE2.160 m2
ENERGY TRANSITION HUB
GRUNDSTÜCK: 32.715 m2
UMBAUTER RAUM: 78.000 m3
BÜROS | SEMINARRÄUME4 ETAGEN 5.356 m2
INNOVATIVES ENERGIEKONZEPT:WÄRMEPUMPE 220 kW
EISSPEICHER 600 m3
SPITZENLASTKESSEL 600 kW
HH
S PL
AN
ER +
AR
CH
ITEK
TEN
Mit dem Spatenstich am 20. September 2017 haben Hessens Ministerpräsident Volker Bouffier,
Kassels Oberbürgermeister Christian Geselle, Fraunhofer-Präsident Prof. Dr. Reimund Neugebauer
und Institutsleiter Prof. Dr. Clemens Hoffmann den Baubeginn für den Neubau des Fraunhofer-
Instituts in Kassel gestartet. Bis 2020 entsteht neben dem Hauptbahnhof eine Forschungs- und
Entwicklungsumgebung für etwa 320 Mitarbeitende. Das Investitionsvolumen von rund 60 Mio
Euro tragen je zur Hälfte das Bundesforschungsministerium und das Land Hessen.
Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik – in diesen Geschäftsbereichen forscht das Kasseler
Fraunhofer-Institut. An den vier Standorten im Stadtgebiet sind inzwischen über 350 Mitar-
beiterinnen und Mitarbeiter tätig, 2008 waren es 180. Der Betriebshaushalt stieg im gleichen
Zeitraum von rund 10 Mio Euro auf knapp 23 Mio Euro. Dieser erfolgreichen Entwicklung wird
mit dem neuen Institutsgebäude nördlich des Kulturbahnhofs Rechnung getragen.
Um Fraunhofer genügend Platz auch für die weitere Entwicklung zu ermöglichen, hat die Stadt
Kassel das ehemalige Zollgelände nördlich des Hauptbahnhofs als Baugebiet entwickelt. »Die
Entwicklung des Areals am ehemaligen Güterbahnhof ist eines der großen Konversionsprojekte
der vergangenen Jahre im Kasseler Stadtgebiet«, erklärte Oberbürgermeister Christian Geselle.
»Ich bin davon überzeugt, dass die Entscheidung der Fraunhofer-Gesellschaft – auf dem Areal
die derzeit noch im Stadtgebiet verteilten Einrichtungen in einem zukunftsorientierten Institut
zusammenzuführen – der gesamten Kasseler Stadtentwicklung nachhaltig zu Gute kommt.«
2928
30
AR
CH
IMED
ES E
XH
IBIT
ION
S
HH
S PL
AN
ER +
AR
CH
ITEK
TEN
Neue Kompetenzfelder etablieren
Die Systemkopplung von Strom, Wärme, Gas und Verkehr ermöglicht die notwendige Flexibi-
lisierung von Erzeugung und Bedarf in einem System mit stark volatilen Komponenten. Daher
wurde in den vergangenen beiden Jahren das neue Kompetenzfeld Energieverfahrenstechnik
im Institut etabliert. Als zweite bedeutende Erweiterung gilt es nun, das Kompetenzfeld
Gebäude, Quartiere, Wärme und Kälte auszubauen.
»Das Forschungsmodell ›Energiesystem Stadt‹ hat eine besondere Bedeutung für viele Indust-
riezweige in Hessen. Wir profitieren von den außerordentlichen Kompetenzen des Fraunhofer
IEE in der nachhaltigen Stadt- und Regionalentwicklung und werden das Institut auch in den
kommenden Jahren bei der Umsetzung innovativer Lösungen für die erneuerbare Energie-
versorgung, für mehr Energieeffizienz und intelligente Stromnetze unterstützen«, bekräftigte
Ministerpräsident Volker Bouffier.
»Die Kasseler Fraunhofer-Forscher haben sich als zentrale Spieler der Energieforschung in
Deutschland und in der Fraunhofer-Gesellschaft etabliert«, sagte Fraunhofer-Präsident Prof.
Dr. Reimund Neugebauer. »Mit seinen Forschungsschwerpunkten Energiewirtschaft und
Energiesystem technik hat sich das Institut auch durch die wohlwollende Unterstützung des
Landes Hessen und die guten Standortbedingungen in der Energieforschung in Deutschland
zu einem etablierten und wichtigen Ansprechpartner für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft
entwickelt«.
ENERGY TRANSITION HUB
Durch den gestalterisch, bauphysikalisch und energetisch zukunftsorientierten Neubau nach
einem Entwurf des Architekten Günter Schleiff vom Büro HHS Planer und Architekten in Kassel
soll eine direktere Kommunikation und Abstimmung die Effizienz in der Zusammenarbeit der
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fördern. In dem 4-geschossigen Baukörper mit
einer Nutzfläche von rund 7.600 Quadratmeter entstehen neben Büros und Seminarräumen
ein großes Technikum, mehrere Labore sowie ein »Energy Transition Hub«. Für die nationale
Energiewende und die Begleitung und Vernetzung internationaler Energiesystemtransforma-
tionen werden in dem multifunktionalen Raum des Energy Transition Hub Datenströme der
sektorübergreifenden Energiesysteme Strom, Wärme und Verkehr zusammengeführt, analysiert
sowie Systemoptionen entwickelt und erforscht.
Mit einer 220 kW Wärmepumpe als Wärmeerzeuger und einem 600 m³ Eisspeicher wird
in dem Institutsneubau ein nachhaltiges Energiekonzept verfolgt. Als Spitzenlastkessel und
als Redundanzsystem dient eine gasbefeuerte 600 kW Kaskade mit Brennwertthermen. Die
Kühlung im Sommer erfolgt über eine zentral geregelte Betonkerntemperierung mit Speisung
aus dem Eisspeicher. Dezentrale Lüftungsgeräte führen Frischluft zu. »Wir entwickeln Lösungen
für die Herausforderungen bei der Transformation der Energiesysteme und setzen diese konse-
quenterweise auch im neuen Forschungsgebäude um«, betont Institutsleiter Prof. Dr. Clemens
Hoffmann.
INDEX DATUM Kürzel ART DER ÄNDERUNG
IWES_03_AR_FA_A_OW_--_02_--_d_F
BAUHERR
PLANINHALT
PROJEKT
Neubau Institutsgebäude für das Fraunhofer-Institut fürWindenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel
PLANNNUMMER
712_153_755800_IWES-KS
Lfd.
Nr.
Pro
jekt
Lph
Plan
er/
Gew
erk
Pla
nart
Dar
stel
lung
Eben
e /
Beze
ichn
.
Inde
xA
R P
lans
tand
Inde
xFa
chpl
aner
Plan
stan
d
Plan
teil
OK FFB EG = ± 0,00 = 183.10 m üNN
PROJEKTNUMMER
Fraunhofer-GesellschaftHansastraße 27c80686 München
LEGENDE
1,69x72006.10.2016 1:100
DATUM FREIGABE DURCH BAUHERR
....................
PLANGRÖSSE
ARCHITEKT
HHS Planer + Architekten AGHabichtswalder Strasse 1934119 Kasseltelefon 0561 | 930 94-0telefax 0561 | 930 94 [email protected]
m / cm
EINHEIT MASSSTAB
FREIGABE DURCH ARCHITEKT
....................
| ENTWURF
OKUKVKVKRVKFUZBROKFFBOKRFBUKFDUKRD
OberkanteUnterkanteVorderkanteVorderkante rohVorderkante fertigUnterzugBrüstungshöheOK FertigfußbodenOK RohbodenUK FertigdeckeUK Rohdecke
AHDNABEDARR
Abgehängte DeckeNotausgangBodeneinlaufDacheinlaufRegenrohr
StahlbetonKalksandsteinLeichte TrennwandDämmstoffeSchachtBauteil oberhalb der Schnittlinie
F 90 Brandschutzanforderung BauteilBrandschutzanforderung TürIndex
T30 -RS
G
G
N
N
H
H
H'
H'
I
I
K
K
L
L
M
M
E'
E'
A
A
39,59 10,375 11,50 5,275 5,10 2,875 16,50 13,00 17,00
0,00
+4,20
+5,23
+6,20
+10,20
+14,20
+18,49
4,20
1,03
974,
004,
004,
29
UK Riegel +2,25
+11,225
5,28
923,
001,
003,
001,
003,
001,
29
4,20
1,03
N
N
M
M
L
L
K
K
I
I
H´
H´
H
H
G
G
F'
F'
F
F
E
E
D
D
C
C
B
B
A
A
17,00 13,00 16,50 2,875 5,10 5,275 11,50 4,75 4,625 2,775 6,075 4,25 6,075 9,90
+0,00
+6,20
+10,20
+14,20
+18,49
+5,23
+4,20
6,20
4,00
4,00
4,29
3,76
5,28
923,
001,
003,
001,
003,
001,
293,
76
+11,225+11,225
3,70
+22,25
Druckluftentlastungsöfnung aus dem RZ
FassadenabwicklungAnsicht Ost - Ansicht West
FassadenabwicklungAnsicht West
FassadenabwicklungAnsicht Ost
Streckmetall
Sichtbeton, Technika
Streckmetall, Büro
opake Flächen, Fenster I PR-Fassade
transparente Flächen, Fenster I PR-Fassade
a 27.04.16 vza, ibe Erstellung der indizierten Plangrundlage, Konstruktionsraster 8,10m,
b Anpassung der Planung in Abstimmung mit Fachplanernvza, sri27.07.16
c 01.08.16 vza, sri Änderung der Höhe für OK Attika
d 22.09.16 sri Allgemeine Planüberarbeitung
INDEX DATUM Kürzel ART DER ÄNDERUNG
IWES_03_AR_FA_A_NS_--_01_--_d_F
BAUHERR
PLANINHALT
PROJEKT
Neubau Institutsgebäude für das Fraunhofer-Institut fürWindenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel
PLANNNUMMER
712_153_755800_IWES-KS
Lfd.
Nr.
Pro
jekt
Lph
Plan
er/
Gew
erk
Pla
nart
Dar
stel
lung
Eben
e /
Beze
ichn
.
Inde
xA
R P
lans
tand
Inde
xFa
chpl
aner
Plan
stan
d
Plan
teil
OK FFB EG = ± 0,00 = 183.10 m üNN
PROJEKTNUMMER
Fraunhofer-GesellschaftHansastraße 27c80686 München
LEGENDE
ARCHITEKT
HHS Planer + Architekten AGHabichtswalder Strasse 19
| ENTWURF
OKUKVKVKRVKFUZBROKFFBOKRFBUKFDUKRD
OberkanteUnterkanteVorderkanteVorderkante rohVorderkante fertigUnterzugBrüstungshöheOK FertigfußbodenOK RohbodenUK FertigdeckeUK Rohdecke
AHDNABEDARR
Abgehängte DeckeNotausgangBodeneinlaufDacheinlaufRegenrohr
StahlbetonKalksandsteinLeichte TrennwandDämmstoffeSchachtBauteil oberhalb der Schnittlinie
F 90 Brandschutzanforderung BauteilBrandschutzanforderung TürIndex
T30 -RS
1 2
3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
+6,20
+10,20
+14,20
+18,49
+5,23
6,20
4,00
4,00
4,29
5,28
923,
001,
003,
001,
003,
001,
29
5,26
1,54
2,40
1,60
2,40
1,60
2,40
1,29
+22,25
+18,49
+24,00
9'
9'
10´
10´
9´
9´
8´
8´
7
7
7´
7´
6
6
6´
6´
5
5
5´
5´
4
4
4´
4´
3´
3´
3
3
2
2
10'
10'
11'
11'
12'
12'
13'
13'
14'
14'
15'
15'
8
8
6,75 4,50 8,10 4,05 6,765 6,23 6,775 8,10 8,10 8,10 8,10 8,10 8,10
UK Riegel +2,25
OK Riegel +4,20
UK +4,20
OK Attika +5,23
4,30
93
4,20
1,03
31,
542,
401,
602,
401,
602,
401,
29
+22,25
+6,20
+10,20
+14,20
+18,49
6,20
4,00
4,00
4,29
5,28
923,
001,
003,
001,
003,
001,
29
A
A
B
B
9,90
+0,00
+5,23
5,23
+4,30
FassadenabwicklungAnsicht Süd - Ansicht Nord
FassadenabwicklungAnsicht Nord
FassadenabwicklungBereich Küche Achse 5/6
Streckmetall
Sichtbeton, Technika
Streckmetall, Büro
opake Flächen, Fenster I PR-Fassade
transparente Flächen, Fenster I PR-Fassade
a 27.04.16 vza, ibe Erstellung der indizierten Plangrundlage, Konstruktionsraster 8,10m,
b Anpassung der Planung in Abstimmung mit Fachplanernvza, sri27.07.16
c 01.08.16 vza, sri Änderung der Höhe für OK Attika
d 24.08.16 vza Eintragung der 35 PV-Elemente
31
WINDLEISTUNGS-PROGNOSE
Das Prognosesystem des ISET er-möglicht Netzbetreibern eine zu-verlässige Netz- und Marktinteg-ration von Windenergie und trägt durch seine präzisen Vorhersagen zu einem sicheren Netzbetrieb bei. Das spart zudem Kosten für Ausgleichsenergie und Regelleis-tung.
STROMRICHTER
Das ISET hat die Entwicklung der Stromrichtertechnik für die Pho-tovoltaik von den 1990er Jahren bis heute maßgeblich begleitet und wesentliche Impulse für in-dustrielle Innovationen und Stan-dards gegeben, z. B. patentierte spannungseinprägende Strom-richter, die zukünftig das Ver-bundnetz stabilisieren können.
WINDMESSPROGRAMM
1990 beauftragte die Bundes-regierung das ISET mit dem wis-senschaftlichen Mess- und Evaluie-rungsprogramm »250 MW Wind«. Bis 2006 wurden die Daten von 1500 Anlagen systematisch ausge-wertet und in einer der weltweit größten Datenbanken über die Windenergie zusammengetragen und aufbereitet.
BATTERIESIMULATIONEN
Mit Hilfe von physikalischen Mo-dellen und modernen Simulations-methoden gelingt es dem ISET, Bleiakkumulatoren und heute auch Lithiumakkus auf dem Computer in ihrem Verhalten mit hoher Genau-igkeit nachzubilden. Die Simulati-ons-Software wird inzwischen weltweit in der Automobil- und Zulieferindustrie eingesetzt.
MEERESSTRÖMUNGSTURBINEN
Das ISET war als Systemforschungs- institut entscheidend an der Ent-wicklung, am Bau und am Betrieb der weltweit ersten großen Meeres-strömungsturbinen-Pilotanlage vor der englischen Westküste beteiligt. Das ISET hat die Regelungstechnik entwickelt und mit Simulationen zur Konzeption und Dimensionierung bei diesem und weiteren Projekten beigetragen.
GRÜNDUNG DES ISET
Das Land Hessen gründet 1988 auf Initiative von Prof. Dr. Werner Kleinkauf das Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET als eigenständiges An-Institut der Universität Kassel. Schwerpunkt ist die Forschung für die System-technik zur Nutzung der erneuer-baren Energien.
DIE TRANSFORMATION DER ENERGIESYSTEME
FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT
2009 wird das ISET als einer von zwei Institutsteilen in das neue Fraunhofer-Institut für Windener-gie und Energiesystemtechnik IWES aufgenommen. Unter der Leitung von Prof. Jürgen Schmid wird der Schwerpunkt Energie-systemtechnik weiter ausgebaut und die Mitarbeiterzahl wächst schnell von 180 auf 350.
KOMBIKRAFTWERK
Das Fraunhofer IWES begegnet mit dem Projekt »Regeneratives Kombikraftwerk Deutschland« der Skepsis, dass eine Stromver-sorgung auch mit 100 % erneu-erbaren Energien stabil sein kann. Auf dieser Basis entwickelt es Systemdienstleistungen für die Stabiltät der Stromnetze und vir-tuelle Kraftwerke mit vielen de-zentralen Erzeugern.
STROMNETZE
Der Ausbau von Übertragungs-und Verteilungsnetzen erhöht die Flexibilität zum Ausgleich der schwankenden Erzeugung und Lasten und reduziert damit den Speicherbedarf. Das Fraunhofer IWES entwickelt Ausbauszenarien und konkrete regionale Ausbau-konzepte sowie neue Verfahren zur kostenoptimierten Netzaus-bauplanung.
SEKTORKOPPLUNG
Die Systemkopplung von Strom, Wärme, Gas und Mobilität er-möglicht die Flexibilisierung von Erzeugung und Verbrauch in ei-nem System mit stark volatilen Komponenten. Wir entwickeln Verfahren, Komponenten und Geschäftsmodelle für sektoren-übergreifende Versorgungsstruk-turen und Speichersysteme.
EIGENSTÄNDIGES INSTITUT
2018 werden die beiden Instituts-teile des Fraunhofer IWES eigen-ständige Institute. In Kassel ent-steht das neue Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Ener-giesystemtechnik IEE. Seit 2012 hat Prof. Dr. Clemens Hoffmann die Leitung übernommen und das Portfolio um die Energiewirt-schaft erweitert.
BIOGAS UND POWER-TO-GAS
Das ISET erkennt früh das Flexibil-tätspotential von Biogasanlagen-und entwickelt Verfahren zur be-darfsgerechten Gasproduktion. Für Power-to-Gas als Langzeit-speicher entwickeln wir Reaktor-und Anlagenkonzepte sowie Be-triebsmodelle und Optimierungs-verfahren.
JUBILÄUM
HIGHLIGHTS AUS 30 JAHREN FORSCHUNG FÜR
3332
IMPRESSUM
Förderer
FÖRDERER, HISTORIE, KURATORIUM
Kuratorium
Peter Barth
Amprion GmbH, Leiter Netzentwicklung
Walter Bornscheuer
Solarwatt GmbH, Leiter Produktmanagement
Prof. Dr. habil. István Erlich†
Universität Duisburg-Essen, Chair of IEEE PES German Chapter
Chair IFAC TC6.3 on Power and Energy Systems
Dr. Michael Fiedeldey (Kuratoriumsvorsitzender)
STWB Stadtwerke Bamberg GmbH, Geschäftsführer
Dr. Roland Hermes
innogy SE, Head of System Analyses Grid & Infrastructure
Segment
Prof. Dr. Jürgen Leohold
Volkswagen AG, Leiter AutoUni
Dr. Ulrike Mattig
Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst
Referatsleiterin Außeruniversitäre Forschungseinrichtungen,
überregionale Forschungsförderung
Martin Roßmann
Viessmann Werke, Global Head of Systems- and Advanced
Technology
Dr. Kai Schiefelbein
Stiebel Eltron GmbH & Co. KG, Vorstand
Dr. Matthias Victor
SMA Solar Technology AG, Aufsichtsrat
Vice President Technology Center
Auf nationaler und internationaler Ebene arbeitet das
Fraunhofer IEE mit zahlreichen öffentlichen und industriellen
Forschungseinrichtungen erfolgreich zusammen. Die Anwen-
dungsnähe dokumentiert sich u. a. in vielen Projekten mit
Industriebeteiligung und direkten Aufträgen von Unternehmen.
Hochschulen
Das Fraunhofer IEE arbeitet intensiv mit verschiedenen Hoch-
schulen insbesondere den Universitäten in Kassel, Hannover
und Darmstadt zusammen.
Fraunhofer
Innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft werden ergänzende
Kompetenzen und Erfahrungen der Partnerinstitute insbeson-
dere über die Fraunhofer-Verbünde Werkstoffe, Bauteile,
MATERIALS und IUK-Technologie sowie die Fraunhofer-
Allianzen Energie und Batterie eingebunden.
Hessen
Das Hessische Biogas-Forschungszentrum HBFZ in Bad Hersfeld
betreibt das Fraunhofer IEE gemeinsam mit dem Landesbetrieb
Landwirtschaft Hessen LLH und dem Landesbetrieb Hessisches
Landeslabor LHL.
Das Fraunhofer IEE ist Vorstandsmitglied im House of Energy
HoE des Landes Hessen. Das HoE vernetzt die großen hessi-
schen Energieversorger, Unternehmen aus dem Dienstleistungs-
und Produktionsbereich, Universitäten, Hochschulen und
Forschungseinrichtungen sowie zwei hessische Ministerien.
Darüber hinaus wirkt das Institut in den Cluster-Netzwerken
deENet – Kompetenznetzwerk dezentrale Energietechnologien
e.V. und MoWiN.net – Netzwerk für die nordhessische Mobili-
tätswirtschaft mit.
Deutschland
Zusammen mit anderen außeruniversitären deutschen For-
schungsinstituten hat sich das Fraunhofer IEE im Forschungs-
Verbund Erneuerbare Energien FVEE zusammengeschlossen.
KOOPERATIONEN, FRAUNHOFER
International
Auf Initiative des Fraunhofer IEE haben die führenden
europäischen Labore und Forschungsinstitute im Bereich der
dezentralen Energiequellen das Netzwerk DERlab gegründet.
Das Fraunhofer IEE ist Mitglied der European Energy Research
Alliance EERA, der Vereinigung europäischer öffentlicher
Forschungszentren und Universitäten.
Gremien
Die Forschungsergebnisse fließen über die Mitarbeit zahlreicher
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts in
nationalen und internationalen Gremien wie DKE, CENELEC
und IEC in die Standardisierung und Normung ein.
Als fachlicher Berater bringt das Fraunhofer IEE sein Know-how
auch in politische, rechtliche und wirtschaftliche Rahmenbedin-
gungen ein.
Fraunhofer-Gesellschaft
Das Fraunhofer IEE ist eine rechtlich nicht selbstständige
Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der
angewandten Forschung e.V. mit Hauptsitz in München. Die
Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für
angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten
69 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in
ganz Deutschland. 24 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 2,1 Milliarden
Euro. Davon fallen 1,9 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich
Vertragsforschung. Über 70 Prozent dieses Leistungsbereichs
erwirtschaftet die Fraunhofer-Gesellschaft mit Aufträgen aus
der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojek-
ten. Internationale Kooperationen mit exzellenten Forschungs-
partnern und innovativen Unternehmen weltweit sorgen für
einen direkten Zugang zu den wichtigsten gegenwärtigen und
zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen.
Historie
Das Institut wurde 1988 als Institut für Solare Energieversor-
gungstechnik ISET e.V. vom Land Hessen und der Stadt Kassel
als An-Institut der Universität Kassel unter der Leitung von
Prof. Dr. Werner Kleinkauf gegründet. 2009 wurde das Institut
unter der Leitung von Prof. Dr. Jürgen Schmid † als einer von
zwei Institutsteilen des Fraunhofer-Instituts für Windenergie
und Energiesystemtechnik IWES in die Fraunhofer-Gesellschaft
aufgenommen. Aus dem Institutsteil Energiesystemtechnik des
Fraunhofer IWES ist 2018 das neue eigenständige Fraunhofer-
Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE in
Kassel hervorgegangen.
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IMPRESSUM
ANSPRECHPARTNER
Geschäftsbereich Energiewirtschaft
Geschäftsbereichsleiter Energiewirtschaft
Dr.-Ing. Reinhard Mackensen
Telefon +49 561 7294-245
Energiewirtschaftliche Analysen und Beratung
Dr.-Ing. Stefan Bofinger
Telefon +49 561 7294-371
Energiemeteorologische Informationssysteme
Dipl.-Math. André Baier M.Sc.
Telefon +49 561 7294-372
Virtuelle Kraftwerke
Manuel Wickert M.Sc.
Telefon +49 561 7294-369
Lidar-Windmessungen
Dr.-Ing. Paul Kühn
Telefon +49 561 7294-351
Weiterbildung und Wissenstransfer
Dr. rer. nat. Gudrun Franke-Braun
Telefon +49 561 7294-429
Geschäftsbereich Energiesystemtechnik
Geschäftsbereichsleiter Energiesystemtechnik
Dr.-Ing. Philipp Strauß
Telefon +49 561 7294-144
Netzplanung und Netzbetrieb
Prof. Dr.-Ing. Martin Braun
Telefon +49 561 7294-118
Leistungselektronik und elektrische Antriebssysteme
Dr.-Ing. Marco Jung
Telefon +49 561 7294-112
Hardware-in-the-Loop Systeme
Dipl.-Ing. Matthias Puchta
Telefon +49 561 7294-367
Dezentrales Energiemanagement
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Jan von Appen
Telefon +49 561 7294-276
Anlagentechnik
Dr.-Ing. Ramona Schröer
Telefon +49 561 7294-1744
Mess- und Prüfdienstleistungen
Dr.-Ing. Gunter Arnold
Telefon +49 561 7294-231
Dr.-Ing. Norbert Henze
Telefon +49 561 7294-219
Testzentren und Labore
SysTec | Intelligente Netze und Elektromobilität
Dr. rer. nat. Thomas Degner
Elektromagnetische Verträglichkeit
Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. René Marklein
Hybrid-Speicher-Systeme
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Jan von Appen
DeMoTec – Modulare Versorgungstechnik
Dr.-Ing. Philipp Strauß
Regelungssysteme großer Windenergieanlagen
Dr.-Ing. Martin Shan
Photovoltaik-Systeme
Dipl.-Ing. Peter Funtan
Batteriespeicher
Dipl.-Ing. Matthias Puchta
Hessisches Biogas-Forschungszentrum
Dr.-Ing. Bernd Krautkremer
Windmessungen
Dr.-Ing. Paul Kühn
Kompetenzen
Wissenschaftlicher Programmdirektor
Prof. Dr.-Ing. Kurt Rohrig
Telefon +49 561 7294-330
Elektrische Netze
Dr. rer. nat. Thomas Degner
Telefon +49 561 7294-232
Energieinformatik
Dr.-Ing. Reinhard Mackensen
Telefon +49 561 7294-245
Energiemeteorologie und Erneuerbare Ressourcen
Dr.-Ing. Doron Callies
Telefon +49 561 7294-236
Energieverfahrenstechnik
Dipl.-Phys. Jochen Bard
Telefon +49 561 7294-346
Energiewirtschaft und Systemdesign
Dr.-Ing. Stefan Bofinger
Telefon +49 561 7294-371
Geräte- und Anlagentechnik
Dr.-Ing. Norbert Henze
Telefon +49 561 7294-219
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IMPRESSUM, REDAKTION, BILDNACHWEIS
Redaktion, Layout
Uwe Krengel, Anna Krolczik, Uta Werner
15. Januar 2018
Herausgeber
Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und
Energiesystemtechnik IEE
Institutsleitung:
Prof. Dr. rer. nat. Clemens Hoffmann
Prof. Dr.-Ing. Kurt Rohrig (stellv.)
Dr.-Ing. Philipp Strauß (stellv.)
Königstor 59, 34119 Kassel
Telefon +49 561 7294-345 | Fax +49 561 7294-300
[email protected] | www.iee.fraunhofer.de
S 2 | fotoliaS 3 | Volker BeushausenS 8 | fotolia (o.), Volker Beushausen (u.)S 9 | fotolia (o. li), Tom Prall (o. re),
Fraunhofer IEE (u. li), DLR (u. re.)S 10 | pixelio R. Sturm (o. li.), MEV (o. re.),
Cecre (u. li), fotolia (u. re.)S 11 | Fraunhofer IEE, Harry Soremski (o. li.),
Fraunhofer IEE (o. re., u. li), Pavo Blåfield (u. re.)S 12 | Fraunhofer IEE (o. re, o. li, u. li.), Rainer Sturm, pixelio (u. re.)S 13 | Fraunhofer IEES 14 | fotolia (o.), Nelli Stürmer (u.)S 15 | pixelio, Andreas Morlok (o. li.),
Volker Beushausen (o. re., u. li.), Helloquence (u. re.)S 16 | Fraunhofer IEE (o.li, o. re.), Jörg Lantelmé (u. li.),
Fraunhofer IEE (u. re.)S 17 | Uwe Krengel (o. li.), Anna Krolczik (o. re.),
istock (u. li.). Fraunhofer IEE (u. re.)S 18 | istock (o. li.), Fraunhofer IEE (o.re.),
fotolia (u. li.), Fraunhofer IBP (u. re.)S 19 | Fraunhofer IEE, Bernd Krautkremer (o. li.),
ThinkIng, Michael Bokelmann (o. re.), Dirk Mahler (u. li.), DOP Hessisches Landesamt (u. re.)
S 20 | Bräutigam (o. li.), Uta Werner (o. re.), Norbert Henze (u. li.), Fraunhofer IEE (u. re.)
S 21 | Volker Beushausen (o.), Harry Soremski (u. li.), Bernd Krautkremer (u. re.)
S 22 | fotolia (o.), Volker Beushausen (u. re.)S 24f | Volker Beushausen S 28ff | HHS ArchitektenS 31 | ArchimedesS 32 | IEE (o.); IEE (u. li.), Volker Beushausen (u. m.),
www.siemens.com/presse (u. re.)S 33 | Bernd Krautkremer (o. re.), IEE (o. li.), Pavo Blåfield (u. li.),
fotolia (u. m.)
Bildnachweis
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