Forschungsschwerpunkte

Schwerpunkte der Forschung

Forschungsschwerpunkt

Climate Action Innovation

Der Klimawandel ist eine der größten gesellschaftlichen Herausforderungen, denen wir uns stellen müssen. Deshalb bündeln und intensivieren wir unsere Forschungsaktivitäten in diesem Umfeld in diesem Jahr. Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts Climate Action Innovation erforschen wir angemessene und intelligente Reaktionen auf den Klimawandel und entwickeln Maßnahmen, um die Temperaturerhöhung zu reduzieren. Dabei steht nicht nur die Weiterentwicklung des Energiesystems im Fokus, sondern insbesondere auch die Erhöhung der Ressourceneffizienz. Dadurch beziehen wir bei den Forschungen 2023 vor allem zwei Strömungen mit ein: Einerseits digitale Innovationen, die aktiv den Klimaschutz voranbringen sowie zu einer Beschleunigung der nachhaltigen Entwicklung in den Anwendungsfeldern Energie, Mobilität, Produktion sowie Ver- und Entsorgung beitragen (Green by IT) sowie andererseits IT, welche selbst hinsichtlich ihrer ressourcenschonenden, klimafreundlichen Nutzung über den gesamten Lifecycle hinweg beleuchtet wird (Green IT).

So nehmen wir im Forschungsschwerpunkt wichtige, auch kritische Infrastrukturen in den Blick – von der Fertigungsindustrie über smarte Quartiere bis hin zu energieintensiven Rechenzentren. Auch zukunftsfähige Lösungen für Transport und Verkehr wie E-Mobilität entwickeln wir weiter.
Durch die Energiewende sind die Anforderungen an die Optimierung der Netze und intelligentes Energiemanagement massiv gewachsen. Daher wird die Forschung am FZI weiterhin dazu beitragen, durch Lösungen für mehr Netzdienlichkeit die Versorgungssicherheit zu unterstützen und nachhaltige Geschäftsmodelle zu entwickeln. Um dies zu ermöglichen, arbeitet das FZI auch in diesem Jahr an der Weiterentwicklung des Ökosystems intelligenter Messsysteme (bestehend aus Smart Meter/moderne Messeinrichtung und Smart-Meter-Gateway).

Die zunehmende Vernetzung vieler Anlagen und Akteure im Bereich der Ver- und Entsorgung macht offene Gesellschaften vulnerabel. Das FZI kann seine fundierten Kenntnisse zur IT-Sicherheit einbringen, um resilientere kritische Infrastrukturen zu schaffen. Mit dem Fokus auf Klimaneutralität sind Effizienzsteigerungen sowohl in Bezug auf den Energieverbrauch sowie den Ressourceneinsatz wichtige Instrumente, wodurch bei unseren Forschungsarbeiten die Verbraucherperspektive im gewerblichen, industriellen und privaten Bereich einbezogen wird. Zudem bringen wir die fachliche Expertise in die Ausbildung von Klima-Coaches im Rahmen des Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital ein und schaffen damit ein umfassendes Unterstützungsangebot für kleine und mittlere Unternehmen.

Kompetenzen

Enge Verzahnung des Wissens am FZI aus den Anwendungsfeldern Energie, Produktion, Mobilität, Verkehr und Logistik sowie mit dem Forschungsschwerpunkt Safety, Security and the Law
Profunde Methoden- und Domänenkompetenz, vor allem im Bereich des intelligenten Energiemanagements: Sie reicht dort von der Modellierung und der Simulation über die Optimierung von Energiesystemen und die Regulatorik-Expertise bis hin zu einem tiefgreifenden Verständnis der IT-Architektur der Systeme und der Ansteuerung von Hardwarekomponenten wie der Ladeinfrastruktur für E-Mobilität oder dem CLS-Management (Controllable Local System) im Kontext intelligenter Messsysteme.
Die Forschung besitzt einen hohen „Technology Readiness Level“, insbesondere auf dem Feld der Energieinformatik. Dieser kommt der Demonstration innovativer Konzepte und Lösungen in Reallaboren und der Entwicklung effektiver Praxislösungen aus einer Hand für Industriekund*innen zugute.

Trends

Mit der neuen Ausrichtung des Forschungsschwerpunktes werden zukünftig insbesondere zwei Richtungen adressiert: zum einen der Beitrag von digitalen Innovationen zur Beschleunigung einer nachhaltigen Entwicklung in verschiedenen Anwendungsdomänen (Green by IT). Zum anderen der Beitrag zur klimafreundlichen Gestaltung von IT selbst (Green IT).

Transfer

Laborumgebungen, Weiterentwicklung partizipativer Formate, herausragende Köpfe und Start-ups als Garanten des Transfers

Wissens- und Technologietransfer treibt das FZI durch das FZI House of Living Labs, den virtuellen KI-Showroom des Digital Hub Karlsruhe Angewandte Künstliche Intelligenz sowie seine Reallabore wie das Gewerbequartier Smart East im öffentlichen Raum voran.

Zur Ansprache und dem Austausch mit Stakeholdern wie der (Fach-)Öffentlichkeit werden partizipative Formate weiterentwickelt wie zum Beispiel der Smart-East-Anwenderkreis.
Das FZI engagiert sich seit Kurzem als einer von fünf Konsortialpartnern im neuen Mittelstand-Digital-Zentrum Klima.Neutral.Digital und bringt sein Know-how ein, um KMU und das Handwerk für das Ziel der Klimaneutralität zu motivieren.

Herausragende Köpfe sichern zudem den Transfer aus dem Forschungsschwerpunkt heraus: Wissenschaftler*innen arbeiten in Fachgremien mit, wie dem Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE in der Arbeitsgruppe „Koordinierte Steuerung über intelligente Messsysteme“ oder im VDI-Ausschuss für Richtlinien zur Informations- und IT-Sicherheit von Betriebsmanagementsystemen in der Energiewirtschaft. Über FZI-Direktoren wird am FZI gewonnenes IT- und Nachhaltigkeitswissen auch in die Industrie und Wirtschaft eingebracht. So trägt FZI-Direktor Prof. Hartmut Schmeck als Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der Smart Building Innovation Foundation zur Klimaschutzförderung in der Bau- und Immobilienwirtschaft bei.

Start-ups sind ebenfalls Garanten für Transfer: Entsprechend unterstützt das FZI den Technologie- und Wissenstransfer im Bereich Energie zu Start-ups durch die Kooperation mit dem Energie-Accelerator AXEL. Und aus dem Forschungsschwerpunkt Climate Action Innovation ging Anfang 2023 zudem direkt das Spin-off InnoCharge zur Ladeoptimierung hervor.

Forschungsinfrastruktur

Reallabore, Ausbau des Living Lab smartEnergy und Industrial Intelligence, Produktionsdemonstrator

Für den Forschungsschwerpunkt Climate Action Innovation werden die Forschungen und Infrastrukturen für folgende Reallabore als ideale Konzeptions- und Erprobungsräume erweitert:
a) SynergieQuartier Walldorf
b) flexQgrid-Feldtest in Freiamt
c) Karlsruher Gewerbequartier Smart East
2023 wird im FZI House of Living Labs das Living Lab smartEnergy noch weiter ausgebaut. Verstärkt werden dabei Innovationen zum optimierten und bidirektionalen Laden von Elektrofahrzeugen entwickelt und erprobt
Auch das FZI Living Lab Industrial Intelligence erweitert seine Demonstratorlandschaft, um die Potenziale einer energie- und ressourcenflexiblen Produktion im Sinne einer resilienten Kreislaufwirtschaft zu verdeutlichen.
Entwickelt wird ein interaktiver Produktionsdemonstrator, der unter Einsatz eines digitalen Zwillings die intelligente Optimierung der Auftragsteuerung erreichen soll. Dabei werden Bedingungen wie schwankende Energieverfügbarkeiten bzw. dynamische Strompreise und Lieferfristen einbezogen.