Energy

Projects

KarAMeL³

The Karlsruhe Applied Machine Learning Living Lab (short for KarAMeL³) transfers knowledge in the current research field of machine learning and its practical use. In the context of final theses, study-accompanying internships, regular workshops, and in non-university competitions, students can gain practical knowledge in the field of machine learning in various application fields. In addition, hands-on workshops for the qualification of future specialists in the current fields of machine learning, such as deep learning, are carried out.

Contact: Dipl.-Inform. Michael Weber

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AUTOPLES - Automated Parking and Loading of Electric Vehicle Systems

In the joint project "AUTOPLES - Automated Parking and Loading of Electric Vehicle Systems" of the Cluster "Electric Mobility South-West", automated parking and loading systems are developed, by which electric vehicles can use standing times efficiently and thus improve the user comfort.

The project is funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) with EUR 2.3 million.

Contact: Marc Zofka

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BLADE-KA

Im Rahmen des Projekts "Buchungsbasiertes Lademanagement in Karlsruhe" (BLADE-KA) sollen in der Karlsruher Oststadt acht Ladestationen an zwei benachbarten Standorten installiert werden. An beiden Standorten reicht die zur Verfügung stehende Netzanschlussleistung nicht für eine gleichzeitig maximale Ladung an allen Ladepunkten. Daher soll im Rahmen des Projekts die zur Verfügung stehende Anschlussleistungen auf Basis von Buchungsinformationen über eine umzusetzende Steuerung dynamisch so verteilt werden, dass die Fahrzeuge abhängig von ihrem tatsächlichen Mobilitätsbedarf priorisiert geladen werden. Damit soll garantiert werden, dass die vorhandene Anschlussleistung nicht überschritten wird und trotzdem maximaler Komfort bezüglich der erreichten Lademenge erzielt wird.

Contact: Manuel Lösch

C/sells

The energy transition leads to the greater use of renewable energies and decentrality. The resulting greater diversity, the full participation and the higher complexity with shorter reaction times require a profound reconstruction of the infrastructure, in order to distribute and store energy. To focus is set on the interdisciplinary, intelligent networking of technical elements as well as business processes and market mechanisms. The FZI participates in C/sells by designing new market models and by transforming real estate into self-organising cells.

Contact: Dr. Julian Huber

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Delfine - Dynamic Demand-Response System for Sustainable Manufacturing through Information-Technology-System-based Intercommunication for Efficient Use, Marketing and Generation of Energy

The diffusion of Demand-Response (DR) programs in Europe is a slow but steady process. Delfine is a project that addresses this problem with an interdisciplinary project team and develops a solution allowing industrial end-users to participate in both price-based and incentive-based DR programs. The goal is to determine the impact of such programs on the grid itself as well as on the progression of electricity costs in the manufacturing industry. With the support of Stadtwerke Trier as grid operator and a multidisciplinary consortium with complementary competences, this project aims to provide a technical solution that is applicable in various fields.

Using semantic middleware, an end-to-end data network is being developed. This network shall facilitate the automated creation of energy generation and demand forecasts, the dynamic design of electricity prices as well as the energy-efficient and intelligent use of production resources. The interdisciplinary project consortium’s holistic consideration of the addressed questions allows to commercialize project results for electricity providers, aggregators and the manufacturing industry. Furthermore, a public working group shall evaluate and discuss the project’s progress.

Contact: Martin Trat

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DSM Plattform BW

Demand side management means that electricity consumers adjust their energy demand to external signals on short-notice. However, this is currently limited to a few large industrial consumers. The DSM platform BW removes obstacles for the exploration of new potentials through two components: On the one hand, it provides a tool for the easy identification of flexibility potentials. On the other hand, the captured DSM potentials are transferred in real time to the web service of the DSM platform BW and presented there accurately broken down.

Contact: Dr. Julian Huber

EFA 2014 – Energy-efficient Driving 2014 Phase II

The aim of the joint project "Energy-efficient Driving 2014 Phase 2" – EFA 2014/2 – is to increase the range of electric vehicles through intelligent, forward-looking energy management by 15 percent in the next two years. The project is funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) in the framework of the German National Platform for Electric Mobility (NPE) of the Federal Government with around ten million euros.

Contact: Marc Zofka

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flexQgrid

The project flexQgrid shall make a significant contribution to the realisation of flexibility utilisation in the distribution grid as well as to the provision of flexibility for upstream voltage levels. For this purpose, the existing approaches of the quota-based power grid traffic light concept will be further developed and tested with regard to a practical application.

Contact: Kevin Förderer

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GreenNavigation

In the sense of safeguarding the individual mobility, the project Green Navigation, funded by the BMBF pursues the aim of range optimisation through suitable strategies in the vehicle as well as between vehicle and infrastructure, in order to provide users with personalised and efficient mobility solutions that satisfy a energy and resource-efficient mobility by considering innovative vehicles and vehicles usage concepts.

Contact: Marc Zofka

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grid-control

The project grid-control realises and tests the smart grid traffic light concept in a distribution network. For this purpose, a building energy management system developed by the FZI provides a market and the grid operator with load flexibility of prosumers, i.e. consumers with decentralised production capabilities and energy storage systems.

Contact: Dr.-Ing. Birger Becker

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HoLL-Therm

The dynamic flexibilisation of energy consumption is one of the main pillars of the energy transition. Buildings consume approximately one third of the generated electricity worldwide and thus provide a high potential for such a dynamisation of the demand side. In this context, the HoLL-Therm project focuses on the flexibilisation of thermal and electrical energy consumption.

Contact: Dr.-Ing. Fabian Rigoll

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Integrierte Mobilitäts- und Energieinfrastrukturen (IMEI)

The aim of the project Integrated Mobility and Energy Infrastructures (IMEI) is to compare two typical use cases for local network integration of e-vehicles. On the one hand, the analysis of decentrally controlled charging processes in the context of household and commercial customers is carried out. On the other hand, centrally controlled charging processes of an e-vehicle fleet are examined. The analyses take into account not only local load flexibility but also aspects of own generation, especially from renewable energy sources and energy storage. In addition, services for active customer integration into the various charging and load management procedures are designed and evaluated.

Contact: Manuel Lösch

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Living Lab Walldorf: Simulation und Feldtest der Transformation des Strommarktes unter veränderten Tarif-, Bilanzierungs- und Regulationssystemen (LiLa Walldorf)

Das Projekt LiLa Walldorf zielt darauf ab, die Optimierung der Energieflüsse innerhalb von großen Verbünden aus flexiblen elektrischen Anlagen eng auf eine zukunftweisende, systemdienliche Regulatorik auszurichten, die selbst Forschungsgegenstand und damit Teil des Gestaltungsspielraums ist. Sowohl die intelligente Einbindung und Steuerung der heterogenen Energieanlagen als auch neue regulatorische Ansätze werden simulativ sowie praktisch im Rahmen eines großangelegten Feldtests untersucht.

Gefördert wird das Projekt mit rund 1 Mio. Euro vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg über eine Laufzeit von 3 Jahren.

Contact: Dipl.-Wirt.-Ing. Sebastian Steuer

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Moblity2Grid

Der vom BMBF geförderte Forschungscampus „Moblity2Grid“ erforscht den Zusammenschluss der zwei Systemwelten Energie und Mobilität. Das FZI koordiniert das Themenfeld „Digitale Räume“ und widmet sich hierbei vor allem den Fragestellungen der partizipativen Softwareentwicklung in heterogenen Anwendungsfeldern, um das Informations- und Kommunikationsbedürfnis eines jeden Akteurs zu realisieren. Als geplantes Ergebnis steht zunächst der Entwurf einer nachhaltigen und übertragbaren Architektur einer M2G-Plattform, inklusive Governance-Struktur und Nutzermanagementkonzepten, im Vordergrund.

Contact: Dr. Olga Levina

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Emergency Detection – Integration of AAL-Technologies to detect emergencies at home

The aim of the project is to introduce ambient assisted living technologies from the area of safety and emergency recognition into real environments involving representatives of the entire value chain.

Contact: Christoph Zimmermann

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OCTIKT

In the project OCTIKT, a generic framework and process model is developed to gather, improve and safeguard the resilience in dynamic, decentralised systems. The developments are exemplarily implemented and evaluated in a concrete application scenario, i.e. in a power distribution grid. The project is funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) in the framework of the funding programme "IKT 2020 — Forschung für Innovationen" (ICT 2020 — Research for Innovation).

Contact: Fabian Kern

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RESCAR 2.0

Ziel von RESCAR 2.0 ist es, den gesamten Entwicklungsprozess elektrischer und elektronischer Komponenten von Systemen für Elektromobilität zu optimieren, um schon von Anfang an die Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems vorhersagen zu können. So soll unter anderem eine Methodik entwickelt werden, um zunächst die Anforderungen an neue Bauteile zu erfassen und zu verarbeiten. Darüber hinaus werden Robustheitsanalysen konzipiert, bei denen die Komponenten auf ihre Eignung für den vorgesehenen Anwendungsbereich überprüft werden. Die dabei betrachteten Bauteile umfassen Analog- und Digitalschaltungen im Niedervoltbereich ebenso wie Hochvolt-Mixed-Signal-ICs und Sensorsysteme.

Scale4Edge

Das Projekt Skalierbare Infrastruktur für Edge-Computing (Scale4Edge) hat das Ziel die langen Entwicklungszyklen sowie enormen Entwicklungskosten für Edge-Komponenten signifikant zu reduzieren. Im Zentrum der Forschung und Entwicklung steht die Bereitstellung eines kommerziellen Ökosystems für eine skalierbare und flexibel erweiterbare Edge-Computing-Plattform. Zentrales Element des Scale4Edge-Okösystems stellt dabei die freie RISC-V-Instruktionssatzarchitektur dar, um die alle essentiellen Aspekte des Systementwurfs wie z.B. Low-Power, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Verifikation, Test, Compiler, Software-Bibliotheken, Einbindung von KI-Beschleunigern erforscht und an prototypischen Entwürfen erprobt werden. Die prototypischen Designs werden später in Produkte überführt.

Contact: Dr. Alexander Viehl

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SGI – Smart Grid Integration

Im neuen Verbundprojekt "Smart Grid Integration" entstehen Energiemanagement-Systeme, die Nutzerkomfort und Netzstabilität sichern. Dazu erforschen die Partner Konzepte und Strategien, die das Aufladen der Batterien von Elektrofahrzeugen für die Betreiber von Verteilnetzen steuerbar machen. Diese aktive Steuerung kann das Netz stabilisieren und kritische Netzzustände vermeiden, ohne zu einem Komfortverlust auf Nutzerseite zu führen. Außerdem bietet sie die Chance, Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind- und Sonnenenergie besser in das Energiesystem einzubinden. Im Projekt werden Energiemanagement-Systeme erforscht, die den Nutzerkomfort genauso wie die Netzstabilität sichern.

Contact: Manuel Lösch

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SimCelerate – Neuer Antrieb für Elektroautos

Deutschland soll nach den Plänen der Bundesregierung zum Leitmarkt für Elektromobilität werden. Das FZI entwickelt mit Partnern neue Methoden zur schnellen, kostengünstigen Erprobung von Software für Geräte zur Antriebssteuerung in Elektrofahrzeugen. Motor und Mechanik der Antriebskomponenten werden beim Test simuliert. Der virtuelle Antriebsstrang lässt sich aus Softwarebausteinen flexibel zusammensetzen.

Contact: Stefan Otten

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SmartCheck-RZ

Ziel des Projektes SmartCheck-RZ ist es die energieeffiziente Planung von Rechenzentren (RZ) zu unterstützen. Die RZ’s stehen heute unter dem kontinuierlichen Zwang zur Steigerung ihrer Effizienz und Verbesserung ihrer Infrastruktur. Dies betrifft nicht nur die Erhöhung der Rechenleistung, die Verbesserung der Verfügbarkeit und die Erhöhung der Speicherkapazität, sondern trifft auch auf Maßnahmen zur Reduktion von Energie- und Wartungskosten.
Hier setzt das Projekt an, welches zum Ziel die Entwicklung eines Frameworks hat, das bei Neu- und Umplanung  von Rechenzentren die Energieeffizienz der eingesetzten Klima-Technologien in Abhängigkeit der konkreten Anforderungen und Kontextinformationen evaluiert und verbessert.

Contact: M. Sc. Jana Deckers (geb. Dücker)

SmartEnergy@FIZ

Ziel des Projekts SmartEnergy@FIZ ist die Konzipierung und Entwicklung eines ganzheitlichen Energiemanagementsystems für das Forschungs- und Innovationszentrum (FIZ) der BMW Group in München. Es wird unter anderem die Fragestellung bearbeitet, welche Flexibilitäten in einer solch heterogenen Liegenschaft identifiziert und ausgenutzt werden können. Diese Erkenntnisse sollen unter der Einbeziehung von Elektromobilität, erneuerbaren Energien und volatilen Energiemärkten dazu beitragen, den spezifischen Energiebedarf, die Energiekosten und die CO2-Emissionen zu reduzieren und die Netzstabilität zu gewährleisten.

Contact: Fabian Kern

SmartFlex

Ziel des Projekts SmartEnergy ist die Konzipierung und Entwicklung einer ganzheitlichen Optimierung von flexiblen Verbrauchern, Erzeugern und Speichern am Produktionswerk der BMW Group in Leipzig. Es werden Flexibilitäten in dieser industriellen Liegenschaft identifiziert, analysiert und auf Basis von unterschiedlichen Geschäftsmodellen optimiert. Das Ergebnis des Projekts SmartFlex soll eine Einsatzplanung der Anlagen nach wirtschaftlichen Aspekten unter Berücksichtigung der Themen Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit sein.

Contact: Julian Rominger

Sol2Heat – Demand Side Management im Smart Grid unter Berücksichtigung thermischer Komponenten

Der Einsatz von Information- und Kommunikationstechnologien birgt großes Potential, die fluktuierende Energiebereitstellung durch erneuerbare Energiequellen zu bewältigen. Im Rahmen des Projekts Sol2Heat liegt der Fokus auf der Entwicklung von Algorithmen zur Lastverschiebung durch die gemeinsame Koordination von thermischen sowie elektrischen Energieflüssen. Ziel ist es, der fluktuierenden elektrischen Energieerzeugung durch den gezielten Einsatz von Wärmepumpen und thermischen Speichern, welche gewisse Freiheitsgerade bzgl. der Temperatur bieten, entgegenzuwirken. In einem Pilotprojekt mit mehreren Wohnhäusern werden die entworfenen Lösungen unter Einsatz realer Hardware und basierend auf Steuersignalen eines Energieversorgers praxisnah getestet.

Contact: Manuel Lösch

ViEW-BW

Die Energiewende bringt eine Abkehr von einer verbrauchsorientierten Erzeugung hin zu einem erzeugungsorientierten Verbrauch. In diesem Zuge nehmen Bürger selbst die Rolle von Energieproduzenten ein. Ein fundiertes Verständnis über die komplexen Zusammenhänge im Energiesystem der Zukunft ist somit nicht nur für Entscheider, sondern ebenfalls für die breite Öffentlichkeit notwendig.

Um Bürgern einen intuitiven Einblick in die Energiewende und die komplexen Zusammenhänge im Energiesystem der Zukunft zu ermöglichen, soll der bestehende Energieatlas des Umweltministeriums BW ergänzt werden. Im Rahmen dieses Projekts soll eine neue Komponente für diesen geschaffen werden, die die Zusammenhänge von Energiesystemkomponenten untereinander und mit der Umwelt auf unterschiedlichen Ebenen – vom Bundesland Baden-Württemberg über Liegenschaften und Gebäude bis hin zu Geräten – grafisch veranschaulicht.

Contact: David Woelfle

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wEnPro – wissensbasiertes Energiemanagement für produzierenden KMU

Für produzierende Unternehmen ist es in der heutigen Zeit zwingend erforderlich, ihre Produktion flexibel zu planen und zu betreiben, um auch zukünftig im turbulenten Marktumfeld die sich wandelnden, vielschichtigen Produktionsanforderungen erfolgreich zu meistern. Der mit der Fertigung verbundene Energiebedarf, dessen Bedeutung infolge der Ressourcenverteuerung stetig zunimmt, zwingt vor allem KMUs immer mehr dazu, ressourcenschonend zu produzieren, bei gleichzeitig hoher Flexibilität. Vor diesem Hintergrund wurden Methoden zur Analyse, Bewertung und Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz für produzierende KMU entwickelt. Sie sind in ein modular aufzubauendes, KMU-gerechtes Toolset integriert worden, welches neben reinen Monitorfunktionen vor allem wissensbasierte Auswertungs- und Steuerungsfunktionen bereitstellt.

Contact: M. Sc. Jana Deckers (geb. Dücker)

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