Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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  • Publication
    Technologische Souveränität Pharma/Biotech
    (Fraunhofer ISI, 2023)
    Reiß, Thomas orcid-logo
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    Aichinger, Heike orcid-logo
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    Bührlen, Bernhard
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    Frietsch, Rainer
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    Kroll, Henning orcid-logo
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    Schlüfter, Claudia orcid-logo
    Die technologische Souveränität des Pharmasektors in Deutschland und seine internationale Wett-bewerbsfähigkeit am Standort Deutschland wurden analysiert. Als Informationsbasis wurden Innovationsindikatoren erhoben sowie Literaturanalysen und Experteninterviews durchgeführt. Fünf als besonders relevant eingeschätzte Technologiefelder wurden detailliert analysiert: Gen- und Zelltherapie, RNA-Technologien, Biopharmazeutika, niedermolekulare Wirkstoffe und Impfstoffe Insgesamt erreicht Deutschland in keinem der analysierten Technikfelder eine international führende Wettbewerbsposition. Überwiegend ist die Positionierung durchschnittlich. Lediglich bei Biopharmazeutika schneidet Deutschland überdurchschnittlich ab. Technologiesouveränität im Sinne freier Entscheidungsräume im Innovationskontext ist aus Perspektive global agierender Unternehmen gegeben. Auf nationaler Ebene sind jedoch wesentliche Einflussfaktoren der Technologiesouveränität, wie Nutzung neuer Techniken (z. B. Digitalisierung), Unterstützung durch effektive Strukturen, der regulatorische Kontext, Humankapital eher ungünstig ausgeprägt, sodass Deutschland in keinem der betrachteten Technikfelder wirksam Handlungsautonomie entfalten und zukunftsorientiert Märkte gestalten kann und daher insgesamt technologische Souveränität einbüßt. Damit steigt auch das Risiko, in Krisenfällen unter Umständen nicht über eigene Kapazitäten und Netzwerke zu verfügen, um die bestehenden Bedarfe zu decken.
  • Publication
    Vor-Ort-Systeme als flexibler Baustein im Energiesystem
    ( 2023-01)
    Flemming, Sebastian
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    Bender, Tom orcid-logo
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    Surmann, Arne
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    Pelka, Sabine orcid-logo
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    Martin, Arne
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    Kühnbach, Matthias orcid-logo
    Im Rahmen der Kurzstudie werden verschiedene Szenarien für den Einsatz von Flexibilitätsoptionen in Verbindung mit unterschiedlichen Ansätzen zur Quartiersbetriebsführung am Beispiel eines konkreten Wohnquartiers untersucht und ausgewertet. Jedes der Szenarien verfolgt die Zielstellung der Steigerung des lokalen EE-Eigenverbrauchs und -versorgung im Quartier. Die Szenarienunterschiede resultieren aus der Frage, welche Flexibilitätsoptionen (Elektromobilität, Wärmepumpen, Energiespeicher) genutzt und wann sie zeitlich in welcher Ausprägung zum Einsatz kommen. Im Rahmen einer KPI-gestützten Auswertung erfolgt zusätzlich die Betrachtung, wie das Quartier für das vorgelagerte Energiesystem in Erscheinung tritt. Die Studie fokussiert sich hierbei auf die technische Quantifizierung der Möglichkeiten zur Nutzung von energetischen Flexibilitätspotenzialen und die aus dem Betrieb resultierenden Auswirkungen für das Quartier und auf das vorgelagerte Energiesystem. Darüber hinaus erfolgt eine sozialwissenschaftliche Betrachtung hinsichtlich der Akzeptanzsteigerung im Quartier.
  • Publication
    CO2-Emissionen im Einzelhandel: Studie für die Klimaschutzoffensive des Handels - Handelsverband Deutschland HDE - e.V.
    (Fraunhofer ISI, 2023)
    Arnold-Keifer, Sonja orcid-logo
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    Rohde, Clemens orcid-logo
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    Hirzel, Simon orcid-logo
    Das Wissen um die Energienachfrage und die CO2-Emissionen des Einzelhandels ist begrenzt. Vor diesem Hintergrund hat das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI im Auftrag des Handelsverbands Deutschland (HDE) im Herbst 2022 eine unabhängige, wissenschaftliche Befragung durchgeführt. Die Ergebnisse der Erhebung für Unternehmen des Einzelhandels deuten darauf hin, dass in den letzten 5 Jahren vor allem in den Bereichen Beleuchtung, im Non-Food-Bereich zusätzlich in der Kältetechnik, gezielte Anstrengungen zur Minderung der CO2-Emissionen und zur Steigerung der Energieeffizienz vorgenommen wurden. Neben der Minderung von Energieverbräuchen, Energiekosten und CO2-Emissionen konnten durch die Maßnahmen auch Verbesserungen im Arbeitsumfeld oder beim Kundenimage erreicht werden. Hinsichtlich weiterhin vorhandener Potentiale wird unter anderem im Bereich der Energiebereitstellung, insbesondere der Photovoltaik, ein großes Potential beigemessen. Aus Sicht der Befragten sind die größten Hemmnisse für mehr Energieeinsparmaßnahmen generell neben fehlenden Umsetzungskapazitäten und unzureichenden Fördermitteln das Mieter-Vermieter-Dilemma. Um die Minderung von CO2-Emissionen voran zu treiben, wünscht sich die Mehrheit der Befragten eine stärkere öffentliche Unterstützung.
  • Publication
    Impact-Studie Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III im Kontext des Forschungs- und Innovationsökosystems DESY
    (Fraunhofer ISI, 2023)
    Kroll, Henning orcid-logo
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    Stahlecker, Thomas orcid-logo
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    Zenker, Andrea orcid-logo
    Vor dem Hintergrund der laufenden Beantragung des strategischen Neubau- und Erweiterungsprojektes PETRA IV hat das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) eine Impact-Studie zur Abschätzung und Bewertung der Wirkungen der noch in Betrieb befindlichen Vorgängeranlage PETRA III vergeben. Ziel dieser Studie ist es dabei einerseits, die Bedeutung von PETRA III im wissenschaftlichen Kernbereich zu dokumentieren, andererseits, die auch im nichtwissenschaftlichen Bereich entstehenden Wirkungen abzuschätzen sowie relevante Wirkungskanäle und -mechanismen zu identifizieren. Insbesondere geht es hierbei im Wirkungen in den Bereichen Wirtschaft, Humankapitel und Gesellschaft. Betrachtet werden unterschiedliche Wirkungsbeziehungen, basierend auf der Diffusion wissenschaftlicher Erkenntnisse, Netzwerkeffekten, dem Transfer von Technologien, der Verausgabung von Gehältern, Sach- und Investitionskosten sowie der Verbesserung des öffentlichen Kenntnisstandes über die Bedeutung und Rolle von Forschungsinfrastrukturen.
  • Publication
    Wissenschaftliche Transformationsstudie zur Dekarbonisierung der Wärmebereitstellung in der Region Hoyerswerda, Weißwasser und Spremberg bis 2050
    ( 2023)
    Pfluger, Benjamin
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    Hanßke, Anja
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    Ragwitz, Mario
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    Sporleder, Maximilian orcid-logo
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    Fritz, Markus orcid-logo
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    Kirbach, Ronny
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    Ruscheinski, Florian
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    Steinbach, Jan
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    Popovski, Eftim
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    Haller, Johannes
    Die Umsetzung des Kohleausstiegs bis zum Jahr 2038 erfordert in den vom Strukturwandel betroffe nen Regionen einen deutlich beschleunigten Dekarbonisierungsprozess, insbesondere im Wärmesek tor. Vor diesem Hintergrund haben sich die Fernwärmeversorger der Städte Hoyerswerda, Spremberg und Weißwasser zusammengeschlossen, um gemeinsam Lösungen für eine umsetzbare, ökolo gische, sozialverträgliche, wirtschaftliche und sichere Energieversorgung in der Region zu ent wickeln. Hierbei werden sie maßgeblich von einem Konsortium unter Leitung der Fraunhofer-Einrich tung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG und unter Mitwirkung des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung ISI, der Tilia GmbH und der IREES GmbH im Rahmen einer wis senschaftlichen Transformationsstudie unterstützt. Mit dieser Studie nimmt das Konsortium eine Vorreiterrolle in Ostdeutschland ein und liefert eine Blau pause für den Dekarbonisierungs- und Transformationsprozess der Wärmeversorgung, die bundesweit übertragbar ist. Im Zuge der Studie wurden zunächst die Rahmenbedingungen für die zukünftige Wärmeversorgung in der Lausitz identifiziert und somit der Lösungsraum für die angestrebte Transformation definiert. Maßgebliche Themen, die in der Betrachtung berücksichtigt wurden, sind beispielsweise die Bevölke rungsentwicklung in der Region, die Entwicklung der Energiepreise und die Verfügbarkeit von Flächen für den Aufbau neuer Anlagentechnik. Weiter wurde der Status Quo der Wärmeversorgung in den drei Städten festgestellt und mit Hilfe von Prognosemodellen die Entwicklung des zukünftigen Wär mebedarfs bis 2050 ermittelt. Gleichermaßen wurden das Vorhandensein lokaler und überregionaler Erneuerbarer Energiequellen und deren Potenzial zur Deckung des zukünftigen Wärmebedarfs unter sucht. Aufbauend auf den grundlegenden Analysen ermittelte das Konsortium sowohl die Potenziale für den Ausbau und die Verdichtung der Wärmenetze in den drei Städten als auch für die Integration erneu erbarer Wärmequellen in die Wärmeversorgung. Mit Hilfe von Optimierungsmethoden wurden Ver sorgungsvarianten entwickelt, die zum einen die Kombination unterschiedlicher Technologien wie Wärmepumpen und Speicher berücksichtigen und gleichermaßen auf geeignete Wärmequellen zu rückgreifen, so dass die Stadtwerke mit Vorliegen der Studienergebnisse über eine solide Planungs grundlage verfügen, die nicht nur aus energetischer, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht Lösungen für eine resiliente Wärmeversorgung liefert. Mit der abschließenden Entwicklung eines gesamtheitlichen Umsetzungsprogrammes stellte das Pro jektkonsortium gemeinsam mit den Stadtwerken einen Fahrplan auf, der als Wegweiser für den Auf bau einer sicheren und bezahlbaren Wärmeversorgung in den drei Lausitzer Städten dient und den Pfad in eine klimaneutrale Zukunft aufzeigt. Mit der Studie ist es gelungen, allgemein anwendbare Methoden für das Vorgehen bei der Umsetzung der Wärmewende zu entwickeln, die auf den überwiegenden Teil aller Städte und Kommunen in Deutschland übertragbar sind.
  • Publication
    Automatisierte Erkennung von Stimme, Sprache und Gesicht
    (vdf - Hochschulverlag AG an der ETH Zürich, 2022)
    Karaboga, Murat orcid-logo
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    Frei, Nula
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    Ebbers, Frank orcid-logo
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    Rovelli, Sophia
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    Friedewald, Michael orcid-logo
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    Runge, Greta orcid-logo
    Technologien zur Stimm-, Sprach- und Gesichtserkennung werden im Alltag bereits angewendet. Etwa in smarten Lautsprechern, die auf Kommando die gewünschte Musik abspielen oder Nutzerfragen beantworten, durch Strafverfolger zur Suche nach dem Gesicht von Verdächtigen in Videomaterial oder bei Bankkunden, die am Telefon anhand ihrer Stimme identifiziert werden. Diese Technologien versprechen, den Alltag ihrer Nutzerinnen und Nutzer zu vereinfachen, ihnen frühzeitige Hinweise auf Krankheiten zu geben und der Polizei neue Möglichkeiten bei der Verbrechensbekämpfung zu eröffnen. Dabei ist gar nicht sicher, wie zuverlässig sie funktionieren und ob sie mit geltendem Recht in Einklang stehen. Hinzu kommen umstrittene Nutzungen, etwa die Möglichkeit, auf den Gesundheitszustand, Emotionen und Gewohnheiten einer Person zu schliessen. In dieser Studie werden zahlreiche Anwendungen aus technischer, rechtlicher und ethischer Sicht untersucht und daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet. Wie kann die Technologie verantwortungsbewusst eingesetzt werden, und wo wäre ein Verbot sinnvoll? Die Diskussion über Stimm-, Sprach- und Gesichtserkennung ist in vollem Gang, die Studie bietet dazu fundierte Orientierung.
  • Publication
    Pkw-Antriebe für die Zukunft: Ökonomische, ökologische und technische Effizienz im Vergleich
    (Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), 2022)
    Jander, Bojan
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    Said El Nakschabandi, Mohamad
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    Yesilyurt, Enes Embia
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    Moll, Cornelius
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    Link, Steffen orcid-logo
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    Schneider, Lara
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    Zinnecker, Valentin
  • Publication
    Logistik 2030 - elektrisch, autonom, bot- und flugdrohnenbasiert?
    (Fraunhofer ISI, 2022)
    Kazmaier, Markus
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    Stephan, Annegret orcid-logo
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    Moll, Cornelius
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    Plötz, Patrick orcid-logo
    Eine Analyse und Bewertung von Innovationen für die Logistik 2030 im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen der Begleitforschung zum Technologieprogramm IKT für Elektromobilität.