Im geplanten Projekt werden unterschiedliche Konzepte entwickelt und im großflächigen Realbetrieb getestet, um Flexibilität von automatisch ansteuerbaren Prosumer-Komponenten wie Wärmepumpen, Boiler, Batterien und E-Mobilität für ausgewählte systemdienliche Dienstleistungen, wie beispielsweise die Vermarktung an Spot- und Regelenergiemärkten sowie Minimierung der Ausgleichsenergie wirtschaftlich nutzen zu können. Dazu werden skalierbare Optimierungsalgorithmen auf Aggregator- und Prosumer-Ebene entwickelt, die, unter Berücksichtigung der Interessen des Aggregators sowie auch der Eigeninteressen der Prosumer, eine für alle Beteiligten optimale Märkte-übergreifende Nutzung und Vermarktung der vorhandenen Flexibilität ermöglichen. Basierend auf diesen Ergebnissen werden Vergütungsmodelle und Tarife für Prosumer entwickelt und notwendige Prozesse bei Prosumern und Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette implementiert.
Produktentwickler*innen und Designer*innen stellen bei der Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen die Weichen für die Umweltbelastung eines Produktes über seinen gesamten Lebensweg. Die "Entwicklung einer transnationalen Lernfabrik zur ökologischen Produktgestaltung" im Rahmen eines EU-INTERREG-Projektes im Ostseeraum namens "EcoDesign Circle" hatte zum Ziel, Fragen der ökologischen Produktgestaltung und Kreislaufwirtschaft in einer realen Gestaltungs- und Produktionsumgebung zu demonstrieren und Auswirkungen von Designentscheidungen auf den gesamten Lebenszyklus eines Produktes sichtbar zu machen. Das Konzept und der Inhalt der Lernfabrik Ökodesign wurde in drei Schritten entwickelt: Erfassung der aktuellen Situation (Bedarfe, Angebote) u.a. in den Ostseeanrainerstaaten über Stakeholderinterviews, Entwicklung des Konzeptes und Pilotierung der Lernfabrik in Deutschland und den Ostseeanrainerstaaten. Ergebnisse des Projektes sind das Konzept der Lernfabrik, ein Leitfaden zur Durchführung der Lernfabrik (Workshop-Manual), eine Anleitung zum Aufbau einer Lernfabrik (Guideline) und ein Verstetigungsplan. Die Lernfabrik Ökodesign hat das Ziel, dass Praktizierende und Lehrende aus Design, Ingenieurswesen und Geschäftsentwicklung lernen, wie man Kreislaufsysteme designt. Dabei durchlaufen sie einen Ökodesign-Prozess, bei dem kreative Methoden des Design-Thinking mit analytischen Methoden des Ökodesigns kombiniert werden. Gleichzeitig erhalten sie über einen Feldbesuch in eine Produktionsumgebung einen Einblick, welchen Einfluss Produktentwickler*innen auf die Umweltauswirkungen während der Fertigung haben. Die Ökodesign Lernfabrik wird als Training vom Fraunhofer IZM für Einzelpersonen oder Institutionen angeboten (www.ecodesignlearningfactory.com). Diese Dokumentation als auch die erstellten Materialien sollen auch eine Übertragbarkeit anderswo ermöglichen. Quelle: Forschungsbericht
Die Digitalisierung und ökologisches Design schaffen neue Möglichkeiten für den Umwelt- und Ressourcenschutz: Beispielsweise helfen digitale Service-Angebote bereits heute dabei, Lebensmittelabfälle zu vermeiden oder die Nutzungsdauer von Elektrogeräten zu verlängern. Das vom UBA koordinierte EU-Interreg-Projekt EcoDesign Circle 4.0 fördert solche Dienstleistungen in sechs Ostsee-Anrainerstaaten. Lässt sich mein Smartphone nicht doch reparieren? Können übrig gebliebene Lebensmittel aus gastronomischen Einrichtungen noch vor der Tonne bewahrt werden? Service-Angebote erlauben hier Lösungsansätze, wie diese beiden mit dem Bundespreis Ecodesign ausgezeichneten Beispiele zeigen: Eine Webseite bietet ein nützliches Portal für Reparaturlösungen bei Elektrogeräten, mit Anleitungen und Hilfsmitteln für die Selbsthilfe sowie Kontakten zu Reparaturbetrieben. Eine App ermöglicht es Bäckereien, Cafés oder Gaststätten, überschüssige Ware vergünstigt an Selbstabholer abzugeben. Dienstleistungsangebote können erheblich dazu beitragen, Produkte, ihre Komponenten oder Materialien so lange wie möglich zu nutzen und in biologischen oder technischen Kreisläufen zu führen. Dies hilft, den Ressourcenverbrauch auf ein Maß zu beschränken, das mit den planetaren Grenzen vereinbar ist. Verleih- und Rücknahmesysteme oder langlebige Produkte mit Wartungsservice und Upgrade-Möglichkeit sind Beispiele für unternehmerische Geschäftsmodelle, die meist auf digitale Komponenten wie Apps oder Plattformen zurückgreifen. Dienstleistungen für eine Kreislaufwirtschaft zu fördern, steht deshalb auch im Mittelpunkt des Interreg-Projektes im Ostseeraum „EcoDesign Circle 4.0“, bei dem das UBA federführender Partner ist. Nicht nur Produkte werden designt, sondern auch Dienstleistungsangebote und systemische Lösungen. Und mit dem Design, sei es für ein Produkt oder einen Service, werden auch die wesentlichen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt festgelegt. Designer*innen und Entrepreneure sind daher zwei wichtige Zielgruppen, um Kompetenzen für nachhaltiges Design als Basis für eine kreislauffähige Ökonomie und Gesellschaft zu stärken. Designzentren wiederum sind ideale Schnittstellen, an denen diese Gruppen zusammenkommen, um durch Design Antworten zu aktuellen gesellschaftlichen Herausforderungen zu finden. Die acht „EcoDesign Circle 4.0“-Partner aus Estland, Finnland, Polen, Russland, Schweden und Deutschland sind deshalb in erster Linie Designzentren, ergänzt durch die TU Berlin und das UBA als Akteure aus Wissenschaft und Umweltpolitik. Bis Anfang 2021 arbeitet dieses Konsortium zusammen, um Informations-, Weiterbildungs- und Beratungsangebote aus einer vorherigen Kooperation auf die Entwicklung nachhaltiger Dienstleistungsangebote zu erweitern und anzupassen. Dazu gehört unter anderem die vom Fraunhofer IZM entwickelte Lernfabrik EcoDesign. In einem auf dem „Design Thinking“ basierenden Workshop erarbeiten interdisziplinäre Teams neue (Service)-Ideen und Geschäftsmodelle. Ziel ist es, Methoden kennenzulernen und zu erproben und vom ko-kreativen Arbeiten zu profitieren. Im Herbst sind zwei Online-Workshops geplant. EcoDesign Audits und Sprints sollen Unternehmen helfen, zusammen mit Fachleuten aus Kreislaufwirtschaft und Servicedesign Konzepte für ein eigenes digitales Dienstleistungsangebot zu entwickeln und umzusetzen. Auch hierzu wird es in Deutschland, aber auch Estland und Finnland Pilotvorhaben geben. Ein kürzlich in einer großen russischen Möbelfabrik in Sankt Petersburg durchgeführter mehrtägiger Sprint hat ein radikales Umdenken angestoßen – erstmals in der Fabrikgeschichte soll ein Kreislaufwirtschaft-förderndes Dienstleistungskonzept für Möbel erarbeitet und zur Marktreife gebracht werden. „Trainings-Angebote“ sollen des Weiteren dazu beitragen, mehr Anwender*innen der oben genannten Angebote zu finden und dabei zu „dualem Wissen“ beizutragen: Designer*innen sollen vor allem vom Fokus auf Umweltaspekte und Kreislaufwirtschaft profitieren, Expert*innen aus dem Bereich Nachhaltigkeit davon, dass sie Design-Instrumente kennenlernen. Ebenso essenziell ist aber die Vernetzung und der Erfahrungsaustausch untereinander. Ein Ende des Jahres fertig gestelltes englischsprachiges Toolkit soll alle erarbeiteten und getesteten Methoden sowie überzeugende Beispiele aus der Praxis anwendungsfreundlich vereinen. Das Toolkit wird anschließend im dafür angepassten Webportal „Sustainability Guide“ verfügbar sein. Übrigens: Das Vorgängerprojekt „EcoDesign Circle“ ist einer der Finalisten für die „Regiostars Awards “ - einem Wettbewerb EU-finanzierter Projekte, die inspirierende Ansätze in der regionalen Entwicklung vorstellen. Bis zum 15. September kann für den Publikumspreis noch auf der Webseite des Wettbewerbs in der Kategorie „Kreislaufwirtschaft für ein grünes Europa“ für das Projekt abgestimmt werden. „EcoDesign Circle 4.0“ ist ein Erweiterungs-Projekt im Rahmen des Interreg-Programms für den Ostseeraum. Es wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und der Russischen Föderation kofinanziert. Lead Partner ist das Umweltbundesamt. „EcoDesign Circle 4.0“ schließt an das Interreg Projekt im Ostseeraum „EcoDesign Circle“ 2016-2019 an. Interreg ist eine Initiative des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und hat die Förderung der Zusammenarbeit zwischen EU-Mitgliedstaaten und benachbarten Nicht-EU-Ländern zum Ziel. Die Initiative fördert u.a. auch Umweltschutz-Projekte.
Betrieb von Elektroautos in Testregionen, Befragungen zu Nutzungs- und Preismodellen; wirtschaftliche Einsatzszenarien; Ergebnis: dauerhafter Betrieb von ePkw der Gemeinden; Nutzung der ePkw durch Bevölkerung in Leerzeiten.
Das Leitbild der 'Elektromobilität Mitteldeutschland ist die Verwirklichung von energieeffizienter, emissionsarmer und bezahlbarer Mobilität in den Städten samt Umland, in denen die Lebenswelten Arbeiten, Wohnen und Freizeit durch die Elektromobilität sichtbar und erlebbar miteinander verknüpft werden. Ziel der 'Grünen Mobilitätskette' ist die Entwicklung und Erprobung eines attraktiven Angebots für die Mobilitätsbedürfnisse von Kunden der Elektromobilität in Mitteldeutschland. Es wird eine komplett grüne Mobilitätskette einschließlich E-Fahrzeugen, Energie, Informationstechnologie sowie eine intermodale Vernetzung insbesondere mit dem Öffentlichen Verkehr, Wohnen und Carsharing geschaffen. Schwerpunkt der SWH im Projekt ist die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle zur Elektromobilität. Entstehen sollen übertragbare, attraktive Angebote, die neben Komponenten der Elektromobilität u.a. auch Fahrzeugleasing, Energie, Car-Sharing oder Mobilitätsdienste. Weiterhin wird Ladeinfrastruktur in Halle (Saale) sowie eine Elektrofahrzeugflotte aufgebaut, die im eigenen und in fremden Unternehmen eingesetzt werden. Relevante Daten für die Informations- und Zugangsplattformen wie bspw. das sich im Aufbau befindliche Mobilitätsportal Sachsen-Anhalt oder die im Projekt zu entwickelnde Smartphone-App werden über Schnittstellen bereitgestellt. Die SWH leitet den Demonstratorbereich Halle, in dem alle im Projekt entwickelten Module angewendet und ggf. angepasst bzw. verbessert werden.
Die wetterabhängige Fluktuation der PV-Erzeugung stellt für eigenverbrauchsoptimierende Endkunden, Stromhändler und Verteilnetzbetreiber eine große Herausforderung dar. Durch die kombinierte Nutzung von Daten aus Netzwerken von PV-Anlagen, Wetterstationen und Sky Cams sowie Satellitendaten werden in diesem Projekt die Grundlagen für neue Analysen und Prognosemethoden geschaffen (z.B. verbesserte PV-Kurzfristprognose), wodurch erheblicher Nutzen in Form neuer Geschäftsmodelle für die genannten Anwendergruppen geschaffen wird. Die Qualität der Datenerfassung, Methoden der Datenfusion und darauf aufbauende Prognose- und Analysemethoden werden erarbeitet, die potenziellen Nutzer identifiziert und der ökonomische Mehrwert im Rahmen von Geschäftsmodellen quantifiziert.
Ausgangssituation, Problematik und Motivation: Die massive Entwicklung von erneuerbaren Erzeugungskapazitäten hat in Österreich zu einer installierten Kapazität von 2.800 MW Wind und PV Anlagen geführt. Diese erzeugen aufgrund der stochastischen Erzeugungscharakteristika massive Herausforderungen in den Stromnetzen. Entsprechend werden zunehmend Flexibilitätsoptionen in den Strommärkten wie dem Day-ahead oder Spot-Markt, aber auch am Regelenergiemarkt notwendig sein. Auf der andern Seite sieht sich der Fernwärmemarkt in Österreich mit einer großen Zahl an kleinen und mittleren Biomasseanlagen konfrontiert, in den letzten 20 Jahren wurden in Summe ca. 900 MW installiert. Viele dieser Systeme sind am Ende ihrer technischen Lebensdauer angelangt. Zusätzliche Herausforderungen bestehen in sich ändernden Marktbedingungen (insbesondere Energiepreise und fallende Wärmenachfrage), was in einer reduzierten Wirtschaftlichkeit der Anlagen sowie einer unsicheren Zukunftsperspektive resultiert. Ziele und Innovationsgehalt: Wärmepumpen können eine Verbindung zwischen dem Strom- und dem Wärmesektor schaffen und somit hohen Kosten für den Ausbau der Stromnetze entgegenwirken und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit bestehender Wärmenetze erhöhen. Obwohl hierzu technische Lösungen marktverfügbar sind und bereits erfolgreich demonstriert wurden, wurden nur sehr wenige Beispiele in Österreich realisiert. Ziel des Projektes ist es, innovative Geschäftsmodelle für eine wirtschaftliche Integration von Wärmepumpen in kleinen und mittleren städtischen Wärmenetzen zu entwickeln und zu bewerten, insbesondere hinsichtlich der Synergien aus dem Wärme- und Strommarkt. Hauptfokus ist die Anwendung eines Wärmepumpen-Poolings über mehrere Wärmenetze, um somit die Anforderungen des Regelenergiemarktes hinsichtlich der Verfügbarkeit von Stromabnahme zu garantieren. Kleine und mittlere Städte bieten ein großes Potential für die Integration von Wärmepumpen aufgrund a) der geringeren Komplexität der Erzeugungsstrukturen und Stakeholder, b) im Allgemeinen niedrigen Vor- und Rücklauftemperaturen und c) einer guten Verfügbarkeit von Quellen für die Wärmepumpe (z.B. das Abwassersystem, Abwärme). Angestrebte Ergebnisse und Erkenntnisse: - Entwicklung und Dokumentation von technischen Lösungen und potenziellen Anwendungsfälle, die eine wesentliche Reduktion der Betriebskosten im Vergleich zu einer einfachen zentralen Wärmepumpenlösung ermöglichen. - Bewertung der ökonomischen Vorteile des Pooling von Wärmepumpen in Wärmenetzen und Entwicklung innovativer Geschäftsmodelle mit attraktiven Amortisationszeiten aufgrund von Synergieeffekten. - Übertragbarkeit der oben genannten Lösungen auf repräsentative städtische Wärmenetze und Vorbereitung für konkrete Demonstrationsprojekte.
Aufbauend auf den Ergebnissen der 'Stadt der Zukunft' Sondierungsprojekte 'Smart Exergy Leoben' und 'Energieschwamm Bruck' soll im gegenständlichen, umsetzungsorientierten Forschungsvorhaben anhand des Beispiels Leoben untersucht werden, wie mit regionalen, erneuerbaren Ressourcen regionale Elektromobilität langfristig versorgt, optimal ins kommunale Verteilernetzsystem integriert und ökonomisch nachhaltig implementiert werden kann. Folgende Forschungsfragen sollen in Form einer hybriden Betrachtung zunächst beantwortet werden: 1. Wie kann das Potential an Erneuerbaren in Regionen rund um kleine und mittlere Städte mit regionalem Elektromobilitätsbedarf verbunden werden? Die Beantwortung der Frage soll energetisch und leistungsmäßig erfolgen. 2. Wie korreliert der vorhandene Netzausbau des elektrischen Verteilernetzes mit der benötigten Infrastruktur zur Einbindung der erneuerbaren Potentiale, bzw. der für die E-Mobility-Versorgung nötigen Ladeinfrastruktur bei gewissen Durchdringungsszenarien? 3. Kann ein Netzausbau verringert werden wenn, weitere stationäre Speicherkapazitäten vorgesehen werden bzw. Demand-Side Maßnahmen bzw. rückspeisende Elektrofahrzeuge eingesetzt werden? 4. An welchen strategischen Punkten der Region sind unter Berücksichtigung der Antworten obiger Fragen Ladestationen zu errichten? 5. Welches Geschäftsmodell mit dazugehörigen -prozessen in den Partnerunternehmen zur Nutzung regionaler erneuerbarer Energie lassen sich entwickeln oder mit bestehenden Geschäftsmodellen und -prozessen kombinieren. 6. Welche energierechtlichen Fragen sind zu berücksichtigen? 7. Wie beeinflusst regional-versorgte Elektromobilität volkswirtschaftliche Indikatoren der Region? Zur Validierung der Ergebnisse der Forschungsfragen wird ein Demo-Testbed errichtet: Dabei sollen in Leoben über einen Langzeit-Flottenversuch mit einer repräsentativen Anzahl von Elektrofahrzeugen folgende Klärungen erfolgen: 1. Vergleich der Lastgänge im Netz mit erneuerbarer Erzeugung und den Lastgängen der E-Mobility Ladung: Sind die vorhergesagten Netzrückwirkungen valide? 2. Kann mit Hilfe der zuvor evaluierten DSM-Maßnahmen eine Vergleichsmäßigung der Lastflüsse, bzw. eine maßgebliche Autarkiegraderhöhung erreicht werden? 3. Funktionieren des prototypischen Geschäftsmodells und der -prozesse in den Partnerunternehmen? Am Ende des Projekts soll dazu ein hybride, zellenaufgelöstes Schichtenmodell entstehen, welches dazu dient die 'Schichten' energiebezogene Mobilitätsaspekte, Energie (Verteilernetzausbau, Energiespeicherung und regionale Potentiale) Geschäftsmodelle -prozesse, sowie gesamtsystemische Rahmenbedingungen so aufzuarbeiten, dass nach Abschluss des Projekts ein Leitfaden vorliegt, der es ermöglicht in den vielen österreichischen Mittelzentren bei der Entwicklung der E-Mobilitätsversorgung analog, wie im gegenständlichen Projekt gezeigt, vorzugehen.
Die Transformation des derzeit hierarchischen Stromsystems hin zu einem erneuerbaren dezentralen Stromsystem, stellt die Akteure in der Energiewirtschaft und Gesellschaft vor große Herausforderungen. Der überwiegende Teil der derzeit installierten dezentralen erneuerbaren Energiequellen wurde, bedingt durch die einfachere rechtliche Umsetzbarkeit und kürzere Wege der Entscheidungsfindung, vorwiegend in ländlichen Gebieten installiert. Die Energiedichte in urbanen Gebieten ist jedoch deutlich höher, weswegen die elektrische Energie über Netze in die Verbrauchszentren transportiert wird. Daher geht der Anstieg an ruraler erneuerbarer Stromerzeugung mit einem erhöhten Ausbau der Netze einher. Basierend auf den Herausforderungen von zukünftigen Energiesystemdesigns besteht die Forschungsfrage des Projekts 'Urban Energy Cells' darin, wie der Anteil an dezentralen erneuerbaren Erzeugern in urbanen Gebieten durch neue angepasste Geschäfts- und Finanzierungsmodelle signifikant erhöht werden kann. Ein hohes Potential dafür liegt in der Umsetzung von Energiezellen bzw. Microgrids. In urbanen Bereichen gibt es dabei jedoch viele Herausforderungen (z.B. Eigentümerstruktur, rechtliche Barrieren, Wirtschaftlichkeit). Andererseits bietet eine Aggregation von Verbrauch und dezentraler Erzeugung auch neue Geschäftsfelder für Energiedienstleister. Diese könnten Finanzierung, Errichtung, Betrieb und Instandhaltung dezentraler Erzeuger, Speicher und Netze in Energiezellen übernehmen. Damit wird eine leichtere Integration von erneuerbaren dezentralen Energieträgern in urbanen Regionen ermöglicht. Durch die gemeinsame Betrachtung des Strom-, Wärme- und Gassektors umfasst dieses Projekt eine hybride Sichtweise auf das Energiesystem. In einem ersten Schritt werden die rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen derzeitiger Geschäfts- und Finanzierungsmodelle für Energiezellen sowie existierende Anreizmechanismen für die Flexibilisierung der Nachfrage und die Integration Erneuerbarer erhoben. Darauf aufbauend werden mögliche zukünftige hybride Energiesystemdesigns ausgearbeitet. In weiterer Folge werden neue alternative Geschäfts- und Finanzierungsmodelle für Energiezellen entwickelt, in unterschiedlichen Fallstudien mittels techno-ökonomischer Modellierung quantifiziert und nach Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Machbarkeit gereiht. Die zu erwartenden Sondierungsergebnisse sind somit: - Klassifizierung existierender Geschäfts-/Finanzierungsmodelle für hybride Energiesysteme - Folgerungen aus den Wirtschaftlichkeitsanalysen hybrider Energiedienstleister - Entwicklung von Geschäfts- und Finanzierungsmodellen urbaner Energiedienstleister - Risikoanalyse der Investitionssicherheit - Identifikation von rechtlichen Treibern und Barrieren - Potentialanalyse umsetzbarer Projekte.
Strategie- und Geschäftsmodellentwicklung zum Aufbau von öffentlicher und halböffentlicher Ladeinfrastruktur in Sachsen unter Berücksichtigung lokaler Voraussetzungen mit Hilfe eines nachfragebasiertes GIS-Modell.
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