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Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher, Teilvorhaben: Mensch - Technik - Interaktion im Virtuellen Kraftwerk

JenErgieReal versteht sich als 'Blaupause' für die zukünftig ganzheitliche Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie sowie der Integration der Mobilität als Bindeglied. Dabei werden die Haupttreiber des Energieverbrauchs Verkehr, Industrie, Gewerbe und Wohnen sektorenübergreifend betrachtet. JenErgieReal wird als Reallabor der Energiewende die für die deutsche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausforderungen in einem klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch angehen und die Rolle der Infrastrukturbetreiber im Energiewendeprozess verdeutlichen. JenErgieReal hat Pioniercharakter für die Transformation des Energiesystems und widmet sich Forschungsfragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen. Die Demonstration der Ergebnisse erfolgt als Reallabor in der Stadt Jena. Das Teilprojekt 7 verfolgt als übergreifendes Ziel die Analyse der Nutzung, der Akzeptanz und der Folgen für die in das Projekt einbezogenen Personengruppen. Es wird dabei untersucht, wie die Verbraucher eine aktive Rolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen und durch Teilhabe einen direkten und bewussten Beitrag zu deren Erfolg leisten können. Das Teilprojekt 7 ist dabei bewusst stark interdisziplinär ausgerichtet und hat eine sozialwissenschaftliche, energiewirtschaftliche sowie (informations-)technische Dimension.

Gestaltungsinstrumente für eine smarte und resiliente regionale Energiewende, Teilvorhaben: Anlagensteuerung für virtuelle Kraftwerke

Die kostengünstige und sichere Versorgung mit Strom und Wärme mit Hilfe erneuerbarer Energien ist ein wichtiges Ziel der Energiewende. Ein Mittel, um dieses Ziel zu erreichen, ist eine intelligente Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch innerhalb einer Energieregion mit Hilfe eines virtuellen Kraftwerks. Das funktioniert vor allem in ländlichen Regionen nur, wenn auch kleine Erzeuger und Verbraucher eingebunden werden. Vor diesem Hintergrund werden im Projekt Methoden und Instrumente entwickelt und übertragbar zusammengestellt, mit denen wirtschaftliche Umsetzungen von Kleinanlagen in virtuellen Kraftwerken transdisziplinär erarbeitet werden können, so dass Keimzellen für solche Energieregionen entstehen. Die Arbeiten der SiPE konzentrieren sich auf die Entwicklung und Inbetriebnahme eines virtuellen Kraftwerks für die zu erwartenden kleinen Leistungen. Mit diesem Werkzeug soll eine energiewirtschaftliche Optimierung auch für kleinere Leistungen umgesetzt werden.

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlage, Teilvorhaben: Entwicklung und Evaluation von Open Source Modulen zur Integration von Steuerberechtigten in die iMSys

Neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh werden bis 2030 zur Erreichung der Klimaziele und der Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität benötigt. Über ein intelligentes Messsystem können diese Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleinere Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Für Großerzeugungsanlagen werden wir dafür im Projekt MeGA ein Konzept entwickeln und bis zum Feldtest bringen. Mit unserem Projekt ermöglichen wir damit die Basis für die Nutzung des Cyber-Security-Konzepts des Smart Meter Gateways (SMGW) in zusätzlichen Anwendungsbereichen. Der Fokus des Fraunhofer-Teilvorhabens liegt dabei auf der Entwicklung und Evaluierung von Open Source-Modulen zur Integration von Steuerberechtigten in die iMSys-Infrastruktur. Dazu werden die technischen und regulatorischen Anforderungen aus Sicht der Regelreserve und Direktvermarktung zur Nutzung der Infrastruktur gesammelt und bei der Erstellung des Umsetzungskonzepts eingebracht. Zur Anbindung und Integration von Steuerungsberechtigten werden Open Source Software-Bibliotheken, zur Fernauslesung und Ansteuerung der Anlagen für Marktpartner, implementiert. Zur Evaluierung der entwickelten Bibliotheken sowie der Infrastruktur wird prototypisch ein virtuelles Kraftwerk in Form eines Aggregators bzw. Regelreserve-Anbieter-Leitsystem aufgebaut. Die Funktionalitäten und Software-Bausteine werden vorab in einer Testumgebung (Virtual Lab) evaluiert und kontinuierlich verbessert, nachdem sie später im Rahmen der Feldtests eingesetzt werden. Während der Projektlaufzeit wird der wissenschaftliche Diskurs durch Publikation angeregt sowie die Open SourceBibliotheken kontinuierlich erweitert und der Community zur Verfügung gestellt.

Gestaltungsinstrumente für eine smarte und resiliente regionale Energiewende, Teilvorhaben: Interaktive und diskursive Gestaltung zukunftsfähiger Keimzellen für Energieregionen

Die kostengünstige und sichere Versorgung mit Strom und Wärme mit Hilfe erneuerbarer Energien ist ein wichtiges Ziel der Energiewende. Ein Mittel, um dieses Ziel zu erreichen, ist eine intelligente Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch innerhalb einer Energieregion mit Hilfe eines virtuellen Kraftwerks. Das funktioniert vor allem in ländlichen Regionen nur, wenn auch kleine Erzeuger und Verbraucher eingebunden werden. Vor diesem Hintergrund werden im Projekt Methoden und Instrumente entwickelt und übertragbar zusammengestellt, mit denen wirtschaftliche Umsetzungen von Kleinanlagen in virtuellen Kraftwerken transdisziplinär erarbeitet werden können, so dass Keimzellen für solche Energieregionen entstehen. Die Arbeiten des IQIB konzentrieren sich neben der Leitung des Projekts auf die Entwicklung und Anwendung von Analyse- und Visualisierungsinstrumenten zur Erstellung multikriteriell optimierter Szenarien, die transdisziplinär in deliberative-diskursiven Prozessen für die Erarbeitung von Konzepten der Keimregionen auf Basis virtueller Kraftwerke genutzt werden. Die Arbeiten gliedern sich in einzelne Arbeitspakete (s.u.). Die zu entwickelnden und anzuwendenden Gestaltungsinstrumente bestehen aus verschiedenen Elementen. Einen wesentlichen Teil stellen die Instrumente für Analysen und Visualisierung der Szenarien dar, die in der Anwendung die jeweiligen Möglichkeiten aufzeigen und diskutierbar machen (AP2). Diese werden ergänzt um Methoden und Instrumente in anderen Teilen: Analyse von Rahmenbedingungen der Keimzellen, Konzeption und Umsetzung, Monitoring und Transfer.

Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher, Teilvorhaben: Thermische Sektorenkopplung im Virtuellen Kraftwerk

JenErgieReal versteht sich als 'Blaupause' für die zukünftig ganzheitliche Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie sowie der Integration der Mobilität als Bindeglied. Dabei werden die Haupttreiber des Energieverbrauchs Verkehr, Industrie, Gewerbe und Wohnen sektorenübergreifend betrachtet. JenErgieReal wird als Reallabor der Energiewende die für die deutsche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausforderungen in einem klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch angehen und die Rolle der Infrastrukturbetreiber im Energiewendeprozess verdeutlichen. JenErgieReal hat Pioniercharakter für die Transformation des Energiesystems und widmet sich Forschungsfragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen. Die Demonstration der Ergebnisse erfolgt als Reallabor in der Stadt Jena. Das primäre Ziel des Teilprojektes 2 (TP 2) im Verbundprojekt JenErgieReal ist die Integration dezentraler Wärmesysteme und somit einer thermischen Sektorenkopplung im Quartier, das u.a. aus der entstehenden Verlustwärme von Schnellladeprozessen gespeist werden soll. So können Wärmeverluste minimiert und nachgenutzt werden. Die Potenziale zur Wärmenachnutzung im Quartiersmaßstab soll hier als Baustein u.a. der Elektromobilitätsoffensive im urbanen Raum entwickelt werden. Die energetischen Modelle und Untersuchungen liefern entscheidende Erkenntnisse für die Energie- und Klimawende.

Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher, Teilvorhaben: Stadt- und Quartiersentwicklung im Kontext eines virtuellen Kraftwerkes

JenErgieReal versteht sich als 'Blaupause' für die zukünftig ganzheitliche Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie sowie der Integration der Mobilität als Bindeglied. Dabei werden die Haupttreiber des Energieverbrauchs Verkehr, Industrie, Gewerbe und Wohnen sektorenübergreifend betrachtet. JenErgieReal wird als Reallabor der Energiewende die für die deutsche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausforderungen in einem klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch angehen und die Rolle der Infrastrukturbetreiber im Energiewendeprozess verdeutlichen. JenErgieReal hat Pioniercharakter für die Transformation des Energiesystems und widmet sich Forschungsfragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen. Die Demonstration der Ergebnisse erfolgt als Reallabor in der Stadt Jena. Das primäre Ziel des Teilprojektes 5 (TP 5) im Verbundprojekt JenErgieReal liegt in der Stadt- und Quartiersentwicklung im Kontext des Virtuellen Kraftwerks. Die langfristigen Ziele sollen sein, das aufgebaute Virtuelle Kraftwerk vom Labormaßstab auf die Stadt Jena zu skalieren um die Energiewende die Region klimafreundlich, wirtschaftlich, nachhaltig und somit zukunftssicher zu gestalten.

Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher, Teilvorhaben: Smart Living und spezifisches Nutzerverhalten im Virtuellen Kraftwerk

JenErgieReal versteht sich als 'Blaupause' für die zukünftig ganzheitliche Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie sowie der Integration der Mobilität als Bindeglied. Dabei werden die Haupttreiber des Energieverbrauchs Verkehr, Industrie, Gewerbe und Wohnen sektorenübergreifend betrachtet. JenErgieReal wird als Reallabor der Energiewende die für die deutsche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausforderungen in einem klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch angehen und die Rolle der Infrastrukturbetreiber im Energiewendeprozess verdeutlichen. JenErgieReal hat Pioniercharakter für die Transformation des Energiesystems und widmet sich Forschungsfragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen. Die Demonstration der Ergebnisse erfolgt als Reallabor in der Stadt Jena. Das primäre Ziel des Teilprojektes 3 (TP 3) im Verbundprojekt JenErgieReal liegt in der Umsetzung der mit den Projektpartnern entwickelten wissenschaftlichen und technischen (Wohn-) Quartierspeicherlösungen, ausgehend von der kleinsten Zelle Wohnung zum smarten Quartier. Durch den Einsatz von Smart-Home-Komponenten werden die Wohnungen Teil des Virtuellen Kraftwerkes. Es sollen neue Prozesse und Formen des Zusammenlebens für eine Verbesserung der Lebensqualität und attraktiven Lebensraumgestaltung entwickelt und erprobt werden. Das Wohnen soll einfacher und angenehm erlebbar und ein langes (eigenständiges) Wohnen durch smarte Anwendungen ermöglicht werden. Somit soll nachhaltig die Wohn- und Lebensqualität der Bewohner verbessert, eine Senkung der Betriebskosten durch die Reduzierung der Stromverbräuche, z.B. Photovoltaik am Gebäude (Mieterstrom) und der Heizkosten sowie eine zukunftssichere Ausstattung der Wohnungen und nachhaltige Immobilienbewirtschaftung unter Berücksichtigung von sozialen, technischen, ökonomischen und ökologischen (CO2-Einsparung) Parametern erreicht werden.

Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher, Teilvorhaben: Virtuelle Kraftwerksstrukturen im regulatorischen Umfeld eines Netzbetreibers

JenErgieReal versteht sich als 'Blaupause' für die zukünftig ganzheitliche Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie sowie der Integration der Mobilität als Bindeglied. Dabei werden die Haupttreiber des Energieverbrauchs Verkehr, Industrie, Gewerbe und Wohnen sektorenübergreifend betrachtet. JenErgieReal wird als Reallabor der Energiewende die für die deutsche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausforderungen in einem klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch angehen und die Rolle der Infrastrukturbetreiber im Energiewendeprozess verdeutlichen. JenErgieReal hat Pioniercharakter für die Transformation des Energiesystems und widmet sich Forschungsfragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen. Die Demonstration der Ergebnisse erfolgt als Reallabor in der Stadt Jena. Das primäre Ziel des Teilprojektes 1 (TP 1) im Verbundprojekt JenErgieReal liegt in der Entwicklung, der Untersuchung sowie der technischen und wirtschaftlichen Umsetzung des Virtuellen Kraftwerks unter den regulatorischen Bedingungen eines regionalen Netzbetreibers. Die langfristigen Ziele sollen sein, das aufgebaute Virtuelle Kraftwerk vom Labormaßstab auf die Stadt Jena zu skalieren und die neu zu entwickelnden Energieversorgungsprodukte (Geschäftsmodell 'Virtuelles Kraftwerk Jena') zu etablieren, um die Energiewende für das Unternehmen und die Region klimafreundlich, wirtschaftlich, nachhaltig und somit zukunftssicher zu gestalten.

Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher, Teilvorhaben: Messdienstleistung als Basiskomponente der Energiewende

JenErgieReal versteht sich als 'Blaupause' für die zukünftig ganzheitliche Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie sowie der Integration der Mobilität als Bindeglied. Dabei werden die Haupttreiber des Energieverbrauchs Verkehr, Industrie, Gewerbe und Wohnen sektorenübergreifend betrachtet. JenErgieReal wird als Reallabor der Energiewende die für die deutsche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausforderungen in einem klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch angehen und die Rolle der Infrastrukturbetreiber im Energiewendeprozess verdeutlichen. JenErgieReal hat Pioniercharakter für die Transformation des Energiesystems und widmet sich Forschungsfragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Energiewende einnehmen. Die Demonstration der Ergebnisse erfolgt als Reallabor in der Stadt Jena. Wesentliche Ziele dieses Teilprojektes sind Mitgestaltung, Weiterentwicklung und Einbindung von gebäudeinternen IKT-Infrastrukturen, die bis auf Raumebene von Wohn- und Gewerbenutzeinheiten herabreichen. Der Fokus liegt auf Ausbau wohnungsinterner Infrastruktur, die sich wesentlich und gleichzeitig nach den objektiven Bedürfnissen einer demographisch alternden Gesellschaft und den Erfordernissen effektiver Sektorenkopplung ausrichtet. Diese 'Intelligenten IT-Infrastrukturen', IITI, sollen sowohl multiple Mess- und Regelprozesse und variable Dienstleistungen tragen können sowie Schnittstellen und Kommunikation, sowohl zwischen Nutzer und technischen Systemen als auch hin zum Verbund übergeordneter Systeme wie einem virtuellen Kraftwerk, bieten.

Flexible Versorgungssysteme vor dem Hintergrund zunehmender Dekarbonisierung, Teilvorhaben: Konzeption und Programmierung der Einbindung flexibler Verbraucher in das Virtuelle Kraftwerk

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