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Geschäftsfeld Energie

Leistungsportfolio#

Der Ausbau regenerativer und dezentraler Energien im Versorgungsmix sowie der verstärkte Einsatz von Speichern, smarten Technologien und Dienstleistungen prägen das neue Energiesystem. Wir forschen an effizienten Lösungen für die künftige Energieversorgung. Spezialisiert sind wir auf angewandte Forschung, umsetzungsorientierte technische Entwicklung und den Piloteinsatz innovativer Energietechnologien. Wir unterstützen Unternehmen bei technischen und systemanalytischen Fragestellungen in städtischen, regionalen und industriellen Versorgungsstrukturen (z. B. gekoppelte Energieerzeugung, Cross-Energy-Technologien, Speicherbewirtschaftung). Mit einem pragmatischen Blick auf das technisch, wirtschaftlich und organisatorisch Umsetzbare wirken wir an den notwendigen Veränderungen im Energiesektor gestaltend mit.

Forschungs- und Entwicklungsleistungen#

Energiesystemanalyse und -konzeptionen

  • In städtischen, regionalen und industriellen Strukturen: Energiekonzepte, Optimierung, Energiespeichereinsatz, Einsatz von Cross-Energy-Technologien, Modellierung von Energieausgleichstechnologien
  • Optimierte Dimensionierung und Betriebsweise von Energieanlagen und Speichern in künftigen Strommärkten
  • Stadtspeicher, energieeffiziente Stadtquartiere, Energieausgleichsbedarfe, Residuallasten (Analyse und Optimierung) komplexer Energieversorgungssysteme (z. B. Krankenhäuser)

Technische Entwicklung

  • Thermische, elektrische und chemische Energiespeichertechnologien: Redox-Flow-Batterien, Druckluftenergiespeicher, Phase Change Materials und Slurries
  • Cross-Energy-Technologien: Power-to-Gas, Power-to-Chemicals
  • Katalytische Verfahren, Niedertemperatur-Plasma-Verfahren
  • Kundenspezifische neuartige, großskalige, flexible, verschweißbare Bipolarplatten
  • Pilotanlagenbau, Abwärmeverstromung, gekoppelte Energieerzeugung, innovative Kälteanlagen, Nutzung von Geothermie
  • Neuartige Turbomaschinen, kleine Dampfturbinen, Turbomaschinenprüfstand

Studien, Beratung

  • Strategie- und Szenarienentwicklung, Meta-Studien
  • Konzeption, kundenspezifische Berechnung, Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, Auslegung, Planung und Einbindung von Energieanlagen bzw. Erstellung und Bewertung von technischen Konzepten
  • Energiespeicher, Speichereinsatz, Strom aus Abwärme, Power-to-X, dezentrale Bioenergie(wandlungs-)prozesse
  • Flexibilisierung von KWK-Systemen, Wärmebedarfsprognosen
  • Management dezentraler Energieanlagen im Systemverbund
  • Neue Betriebsmittel in Dampf- und Druckluftnetzen

Märkte und Branchen#

  • Energiedienstleister für Elektrizität, Gas, Wärme und Kälte, Druckluft
  • Kommunale oder regionale Körperschaften
  • Betreiber von dezentralen Energieanlagen, gekoppelten Energieerzeugungsanlagen und Energiespeichern
  • Industrielle Kunden mit größerem Energiebedarf/Energieausgleichsbedarf bzw. Reststoffanfall/Abwärmeanfall
  • Grundstoffindustrie und verarbeitende Industrie (z. B. Chemie, Stahl, Zement, Papier, Lebensmittel)
  • Entwickler, Anlagenbau, Projektentwickler und Anbieter innovativer Energietechnik
  • Anwender neuer Analyse- und Planungshilfsmittel
  • Projekte aus dem Geschäftsfeld Energie#

     

    ElkaSyn

    Energieeffiziente Elektrosynthese von Alkoholen

    Um CO2 als nachhaltigen Rohstoff zu nutzen, sind Power-to-X-Verfahren gefragt. Im Fokus von ElkaSyn steht daher ein einstufiges Verfahren, mit dem Kohlenstoffdioxid und Wasser zu Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol umgesetzt werden.

     

    ELuStat

    Eisen-Luft-Batterie als stationärer Energiespeicher

    Im Rahmen von ELuStat entsteht ein Eisen-Luft-Batteriestack als stationärer Energiespeicher. Er soll die fluktuierende Stromerzeugung durch Photovoltaik- oder Windenergieanlagen ausgleichen und gleichzeitig zur CO2-Reduktion beitragen.

     

    FlexKaelte

    Kälteversorgungs-
    systeme flexibilisieren

    Ziel des Projektes »FlexKaelte« ist es, Grundlagen zur Bewertung der Flexibilisierung von Kälteversorgungssystemen zu erarbeiten und das Potenzial für den elektrischen Energieausgleich in Deutschland aufzuzeigen.

     

    FlexKWK

    Konzept für Kraft-Wärme-Kopplung

    Neues Konzept bei der Kraft-Wärme-Kopplung reagiert auf schwankende Preise im Markt und gleicht Engpässe im lokalen Netz aus. Die Kombination von KWK mit Wärmespeichern und Power-to-Heat ist ein Baustein der Energiewende.

     

    Geothermale Papiertrocknung

    Prozessdampf aus Tiefengeothermie

    Die Papierherstellung ist eine der energieintensivsten Branchen. Die Energie- und Wärmemengen für die Trocknung des Papiers werden noch zu einem großen Teil über fossile Energieträger bereitgestellt. Am Fraunhofer UMSICHT wird untersucht, wie der benötigte Prozessdampf auf Basis erneuerbarer Wärme aus Tiefengeothermie erzeugt werden kann.

     

    HESKH

    Hybrider Energie-
    speicher Krankenhaus

    Im Projekt »Hybrider Energiespeicher Krankenhaus« – kurz: HESKH – geht es um die Frage, ob und wie die Versorgungsanlagen von Krankenhäusern zum elektrischen Energieausgleich genutzt werden können. Dabei wird neben der Potenzialermittlung an sich unter anderen auch untersucht, wie wichtig genaue Wärmelastprognosen sind, um den flexiblen Anlagenbetrieb zu planen.

     

    HYBKomp

    Hybride
    Kompensationsanlage
    im Verteilnetz

    Entwicklung und Realisierung einer hybriden Kompensationsanlage sowie deren Erprobung im Verteilnetz. Verschiedenartige Systemdienstleistungen in Mittelspannungsnetzen werden mit einer einzigen Anlage bereitgestellt.

     

    IMOKAT

    Edelmetallfreier Katalysator zur Methanoxidation

    Einen edelmetallreduzierten oder edelmetallfreien Katalysator für die Oxidation von Methan zu entwickeln – so lautete die Zielsetzung des Projektes IMOKAT. Ebenfalls im Fokus stand die Formgebung zu einem Wabenkatalysator für den technischen Einsatz.

     

    isoSTORRetrofit

    Effizienzsteigerung industrieller Druckluftnetze

    Im Projekt isoSTORRetrofit entstehen Druckausgleichsmodule, die eine isobare Speicherung von Druckluft ermöglichen. Die Folgen: Das Speichervolumen wächst, und die Kompressortaktung lässt sich optimieren, was zu deutlich reduzierten Energiekosten führt.

     

    KompEx LTA-CAES® modular

    Anlagentechnologie für Druckluftspeicher

    Das Verbundforschungsvorhaben erarbeitet neue Methode für Druckluftenergiespeicher. Mit der zukunftsweisenden Technologie wird eine nachhaltige Speicherung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien möglich.

     

    KONTIFLEX

    Massenfertigung von Graphit-Bipolarplatten

    Im Zentrum des Projektes stand die Entwicklung einer kontinuierlichen Fertigung von Bipolarplatten mittels Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Dabei wurde die weltweit größte Bipolarplatte entwickelt und produziert.

     

    KOBIBATT

    Neuartige
    vollverschweißte
    Bipolarbatterie

    Platzsparend, skalierbar und dichtungsfrei: Neuartige vollverschweißte Bipolarbatterie auf Polymerbasis für mobile und stationäre Anwendungen erhöht die Energiedichte, vermeidet das Brandrisiko und ist kostengünstig in der Herstellung.

     

    LowCH4-MDT-Modul

    Prototypentwicklung zur Nutzung von niederkalorischem Grubengas

    Zur Nutzung niederkalorischen Grubengases werden ein Schwachgasbrenner, ein Dampfkessel und eine Mikrodampfturbine eingesetzt.

     

    ORC-Fuhrberg

    Technik für kleine KWK-Anlagen

    Für das Wasserwerk Fuhrberg entwickelte und realisierte Fraunhofer UMSICHT ein bisher einzigartiges ORC-Verfahren, das den Einsatz einer Kraft-Wärme-Kopplung in besonders kleinen Holzfeuerungen ermöglicht und dabei die Effizienz steigert und Ressourcen spart.

     

    Power2C4

    Per Katalyse von Ethanol zu Butadien

    Im Arbeitspaket »Power2C4« entsteht ein Power-to-X-Verfahren zur Herstellung von Butadien und anderen C4-Olefinen. Als alternatives, sicheres und bezahlbares Konzept soll es zu einem klimafreundlichen Energieversorgungssystem beitragen.

     

    RedoxHerne

    Redox-Flow-Batterien für Eigenheime

    Am Herner Modellstandort für erneuerbare Energieversorgung erforscht Fraunhofer UMSICHT die Entwicklung innovativer Energiekonzepte und Systemintegration von Redox-Flow-Batterien unter Einsatz von Photovoltaik-Anlagen in Eigenheimen.

     

    Single-loop coolant

    Wärmeträgerflüssigkeit für Raumfahrzeuge

    Fraunhofer UMSICHT und AIRBUS Defence and Space entwickeln ein Wärmeträgerfluid für ein Thermoregulierungssystem in Luft- und Raumfahrt-Fahrzeugen. Sie konzentrieren sich dabei auf die mögliche Verwendung eines Phase Change Slurry (PCS).

     

    Stadt als Speicher

    Strom virtuell
    speichern

    Fraunhofer UMSICHT hat untersucht, wie sich virtuelle Energiespeicher in urbanen Regionen praktisch umsetzen lassen. Die Ergebnisse zeigen, welche Anlagen bevorzugt eingebunden werden sollten und wie die technische Anbindung und Steuerung realisiert werden kann.

     

    SW.Developer

    Neue Strategien für Stadtwerke

    Im Rahmen von SW.Developer entsteht eine Entwicklungsumgebung, die Stadtwerke dabei unterstützt, Energietechnologien zu bewerten sowie ihr Produktportfolio an den Anforderungen des künftigen Energiesystems auszurichten.

     

    TrafoSW

    Stadtwerke als lokale Akteure der Energiewende

    Stadtwerke als Akteure der Energiewende: Im Rahmen von TrafoSW wurden Lösungsansätze zur Umgestaltung und Neuausrichtung der Stadtwerke entwickelt. 

     

    VaFlow

    Metallische Reststoffe für Energiespeicher

    Industrielle vanadiumhaltige Reststoffe werden zu einem qualitätsgesicherten Vanadiumelektrolyt aufbereitet. Diese stehen dann zum Betreiben von leistungsfähigen Energiespeichersystemen zur Verfügung.