Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
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Energiewende: Wie können urbane Energiesysteme nachhaltig gestaltet werden?

Forschungsfragen

  • Welche nachhaltigen Technologie- und Infrastrukturoptionen sind für die Energiewende in urbanen Räumen geeignet (erneuerbare Energien, Energieeffizienz, Sektorkopplung)?
  • Welche Politikinstrumente und Anreizmechanismen sind zur Förderung der Energiesystemtransformation in urbanen Räumen geeignet?
  • Wie können (soziale) Innovationen zur nachhaltigen Gestaltung urbaner Energiesysteme beitragen?
  • Welche Rolle spielt die soziale Akzeptanz verschiedener Akteursgruppen für die Energiewende in urbanen Räumen?
  • Welche Akteurs- und Netzwerkbeziehungen ermöglichen oder verhindern die nachhaltige Transformation urbaner Energiesysteme?
  • Wie können in Städten und Kommunen Kompetenzen für die Umsetzung der Energiewende aufgebaut werden?
  • Welche Rolle spielen urbane Räume zum Erreichen der nationalen und internationalen Klimaziele?
     

Projekte

Partizipative und sozialverträgliche Wärmewende im Quartier (WÄRME4ALLE)

Die Suche nach langfristig verlässlichen, effektiven und sozialverträglichen Lösungen für die Wärmewende in Quartieren ist eine der aktuell größten Herausforderungen für die Wohnungswirtschaft und hat eine ebenso große Bedeutung für die betroffenen Mieter:innen sowie die planende Verwaltung. Häufig werden bei energetischen Sanierungen und dem Ausbau der Wärmeversorgung in Quartieren nach wie vor problematische Entscheidungen getroffen, welche die unterschiedlichen, teils konträren Bedürfnisse der Mieterinnen und der Wohnungswirtschaft nur ungenügend berücksichtigen. Aus diesem Grund sieht das Projekt WÄRME4ALLE vor, mit den im Vorhaben assoziierten Wohnungsbaugesellschaften einen transparenten und partizipativen Planungsprozess im Sinne einer resilienten und sozialverträglichen Wärmewende zu entwickeln, der zukünftig auch auf andere Quartiere in Deutschland übertragbar wird.

Act!onHeat 

Act!onHeat will accelerate the use of strategic heating and cooling planning in cities and regions throughout Europe. The project will identify the success factors of strong and efficient existing Heating and cooling plans and develop a workflow for strategic H&C planning based on existing open source tools.

Act!onHeat will engage local governments and support:

  • 120 municipalities that start, continue or improve strategic heating and cooling planning, encouraged by support packages.
  • 30 pre-feasibility studies carried out for individual projects within the municipalities. Encouraged by support packages and advice.
  • 15 projects for which financing options are being developed

Morgenstadt Global Smart Cities Initiative – MGI

Cities have a pivotal role to play in the achievement of the goals of The Paris Agreement. Towards mid of the century, continuous demographic growth and urbanization will add 2.5 billion people to urban areas, mostly in mid-size cities of the Global South.

The Morgenstadt Global Smart Cities Initiative (MGI), funded by the International Climate Initiative (IKI), supports three mid-size model cities in India, Mexico and Peru in the development and implementation of sustainable transformation processes. The Initiative uses the City Lab Methodology to develop integrated strategies and roadmaps for sustainable urban development in the selected cities. Based on an analysis of local development demands, replicable, viable solutions and strategies towards climate change mitigation and adaptation are generated. Beyond the holistic analysis of the status quo and the development of integrated sustainable strategies, selected measures are accompanied in their implementation.

The project is coordinated by the University of Stuttgart IAT in cooperation with Fraunhofer IAO, while Fraunhofer ISI coordinates the development of the City Lab in the Mexican City of Saltillo, conducts assessments of the energy sector in Mexico and Peru and estimates of the CO2 impacts of projects measures in the three cities in Mexico, Peru and India.

Social Innovation in Energy Transitions (SONNET)

Social innovations in the energy sector are said to enable faster transitions to sustainable energy systems. Initiatives such as energy cooperatives and prosuming peer groups (people producing their own energy), are becoming more common and have attracted interest from researchers and policy makers alike.

The research project SONNET (Social Innovation in Energy Transitions), will work with a range of stakeholders from across energy initiatives in the community, industry, academia, government, councils, and local actors to create a better understanding of social innovations in the energy sector, critically assessing the success, contributions and future potential of social innovation. Through developing practical recommendations and tools, the project aims to build the innovative capacities and strong networks of social innovation and energy actors, strengthen their networks, identify new market opportunities for social innovation in the energy sector and enable multiple actors to increase their engagement with social innovations.

Public Authorities together with a holistic network approach on the way to low-carbon municipalities (Path2LC)

The overarching objective of the PATH2LC project is to support policy makers and public authorities at local level in the transition process towards a low carbon society. Through a holistic network approach, stakeholders in public authorities are linked among municipalities in order to enable peer-to-peer learning and increase the engagement in energy and climate transition. The network approach shall also accelerate the implementation of Sustainable Energy (and Climate) Action Plan (SE(C)AP) measures.

The PATH2LC project will foster the exchange of existing knowledge and experiences among municipalities, enhance coordination among different administrative bodies within the municipalities and improve cooperation with local stakeholders and civil society. It will furthermore provide stakeholders in public authorities with the necessary planning and monitoring tools to implement transition roadmaps.  

Die Relevanz nichtstaatlicher Akteure für individuelle Klimaschutzaktivitäten und Klimapolitik: Eine theoretische, experimentelle und empirische Analyse (NostaClimate)

Das Forschungsprojekt NostaClimate beschäftigt sich mit der Rolle nichtstaatlicher Akteure sowie deren Wechselwirkung mit staatlichen und individuellen Akteuren im Hinblick auf Klimaschutzaktivitäten und Klimaschutzpolitik. Zu nichtstaatlichen Akteuren zählen zivilgesellschaftliche Gruppen (zum Beispiel Kirchen, Nichtregierungsorganisationen), Akteure der Wirtschaft (zum Beispiel Unternehmen, Gewerkschaften) sowie subnationale und lokale Akteure (zum Beispiel Kommunen).

Transitionsgestaltung für nachhaltige Innovationen – Initiativen in den kommunal geprägten Handlungsfeldern Energie, Wasser, Bauen & Wohnen (TransNIK)

Innovative Ansätze in Richtung Nachhaltigkeit lassen sich in verschiedenen Bereichen beobachten, so auch in klassischen kommunalen Handlungsfeldern: Energieversorgung, Wasserversorgung und Abwasserentsorgung sowie Bauen und Wohnen. In TransNIK sollen Treiber und Hemmnisse für die Entwicklung und Verbreitung innovativer nachhaltiger Ansätze in den drei Handlungsfeldern untersucht und zentrale Punkte für eine Transition zu neuen Lösungen identifiziert werden.

Erzeugung und Einsatz von Methan aus erneuerbaren Quellen in mobilen und stationären Anwendungen; Teilvorhaben: Energiewirtschaftliche Systemanalyse zur Erzeugung und Einsatz von Methan aus erneuerbaren Quellen (MethQuest_MethSys)

Die Partner untersuchen auf gesamtwirtschaftlicher Ebene, welche Auswirkungen die großflächige Einführung von alternativen Kraftstoffen haben würde. Dazu werden auch Ergebnisse aus den anderen Verbünden verwendet, sodass MethSys einen umklammernden Charakter für das Leitprojekt hat. Entscheidend für die Arbeiten in MethSys ist, dass bislang getrennte Modelle, die jeweils nur Teilbereiche des Energiesystems wie Strom- oder Gasnetze abgebildet haben, weiterentwickelt und verknüpft werden.

Innovative Abwärmenutzung durch Wärmeverteilung über die Kanalisation (InnoA2)

Übergeordnetes Ziel ist die detaillierte Ausarbeitung und Bewertung konkreter Umsetzungsoptionen für Leuchtturmprojekte zur Erschließung bislang ungenutzter dezentraler Abwärmepotenziale durch Wärmetransport und -verteilung an Wärmeabnehmern im vorhandenen Abwassersystem.

Transformationsprozess für die kommunale Energiewende – sektorengekoppelte Infrastrukturen und Strategien zur Einbindung von lokalen Akteuren (TrafoKommunE ) / Teilvorhaben Mobilitätszenarien und Kopplung der Strom- und Gasverteilnetze

Das Projekt legt den Schwerpunkt auf den Gesamtkontext der sektorengekoppelten Energiewende. Dadurch soll die bisher nicht ausreichend beachtete Relevanz der bestehenden Infrastruktur und somit die Folgen von Maßnahmen im Rahmen der Energiewende fokussiert werden. Neben den Infrastrukturen sind das Nutzerverhalten und die Akzeptanz von Maßnahmen für die Umsetzung der Energiewende und Umgestaltung der Energieversorgung von großer Bedeutung. Insbesondere auf Verteilnetzebene in Kommunen sind die Akteure häufig vielfältig und weisen gegensätzliche Interessen auf, sodass es Interessenkonflikte zu beachten gilt.

Fostering the use of renewable energies for heating and cooling (progRESsHEAT)

The progRESsHEAT project aims at assisting local, regional, national and EU political leaders in developing policy and strategies to ensure a quick and efficient deployment of renewables in heating and cooling networks.

More specifically, the project provide policy makers with help in developing integrated, effective and efficient policy strategies aimed at achieving a fast and strong penetration of renewable and efficient heating and cooling systems. This includes the analysis of cross-sectoral effects between renewables and energy efficiency measures in industrial heat and cold, waste heat, heating and cooling in buildings and district heating.

Heating and Cooling: Open Source Tool for Mapping and Planning of Energy Systems (hotmaps)

The overarching goal of Hotmaps is the development of an open source heating / cooling mapping and planning toolbox and to provide default data for EU28 at national and local level. These data and tool allow public authorities to identify, analyse, model and map resources and solutions to supply energy needs within their territory of responsibility in a resource and cost efficient way. Hotmaps will help authorities to develop heating and cooling strategies on local, regional and national scale which are in line with RES and CO2-Emission targets on national and EU level.

Veröffentlichungen

Methodisches Portfolio

  • Szenariobasierte Energiesystem- und Treibhausgasmodellierung
  • Policy Design / Evaluation / Impact Assessment
  • Transdisziplinäre Forschung durch City Labs
  • Szenariobasierte Analysen
  • Agenten-basierte Simulation
  • Techno- und sozioökonomische Bewertungen
  • Markt-, Konkurrenz- und Wertschöpfungskettenanalysen
  • Quantitative und qualitative Bewertung von Technologien, beispielsweise Wärme- und Kälteversorgungstechnologien
  • Erstellung von Grenzvermeidungskostenkurven
  • Sozialwissenschaftliche Datenerhebungs und -auswertungsmethoden wie Akzeptanzbefragungen und -interviews, Netzwerkanalysen, Workshops, statistisch-ökonometrische Analysen, qualitative und quantitative Textanalysen