Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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  • Publication
    Megawatt-Laden im Lkw-Fernverkehr: Erste Erkenntnisse zu Herausforderungen und Lösungsansätzen
    ( 2024)
    Plötz, Patrick orcid-logo
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    Speth, Daniel orcid-logo
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    Kappler, Lena orcid-logo
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    Satvat, Bonjat
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    Klausmann, Florian
    Im Projekt "HoLa - Hochleistungsladen im Lkw-Fernverkehr" werden an fünf Standorten insgesamt acht Hochleistungsladepunkte mit dem sogenannten Megawatt Charging Systems (MCS) sowie zehn mit dem Combined Charging System (CCS) aufgebaut, betrieben und im realen Logistikbetrieb angewandt. Das Projekt dient der realen Erprobung dieses neuen Systems und unterstützt den flächendeckenden Ausbau von Ladeinfrastruktur für Lkw. Ziel des vorliegenden Berichtes ist es, die wichtigsten Erkenntnisse und Erfahrungen aus der ersten Hälfte der Projektlaufzeit darzustellen. Aus den bisherigen Projekterfahrungen, Analysen und Ergebnissen ergeben sich Handlungsempfehlungen (1) zur zukünftigen Rolle von MCS und Ladenetzwerken, (2) zu Netzanschluss, Eichrecht und Planung, (3) zu einem möglichen Standardlayout an Rasthöfen und der Flächenverfügbarkeit sowie (4) zur Datenverfügbarkeit für zukünftige Analysen.
  • Publication
    Eine Multi-Level-Perspektive für Nischeninnovationen
    ( 2023)
    Schirrmeister, Elna orcid-logo
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    Kirstgen, Anna orcid-logo
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    Rörden, Jan orcid-logo
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    Hermann, Sibylle
    In einer VUCA-Welt (Volatile, Uncertain, Complex, Ambiguous) wird es immer wichtiger, neue Möglichkeiten zu schaffen, wie sich Akteure aus Wirtschaft, Gesellschaft und Politik mit möglichen Veränderungen auseinandersetzen können. Im Rahmen eines Projektes für das Land Baden-Württemberg haben wir ein Dashboard entwickelt - einen sogenannten Zukunftsscanner - der die Akteure in der Region dabei unterstützt. Die Suchstrategie und die Interpretation der Signale wurde an die Multi-Layer-Perspektive (MLP) [GS07] angelehnt, zudem wurde eine Kombination aus automatisierten und qualitativen Verfahren für die Auswahl der Signale genutzt. Entsprechend des Grundgedankens der MLP, dass Veränderungen sowohl durch einzelne technologische Entwicklungen oder Praktiken (in sogenannten Nischen) als auch durch veränderte gesellschaftliche Rahmenbedingungen (auf der sogenannten Landschaftsebene) entstehen können, wurde die Auswahl der Quellen sehr breit aufgestellt. Als Informationsquellen wurden Nachrichtenseiten genutzt, da diese für automatisierte Extraktion von Topics aus ganz unterschiedlichen Regionen und Bereichen geeignet sind und damit eine große Vielfalt an "Nischeninnovationen" identifiziert werden kann. Dem MLP-Grundgedanken folgend, dass sich Veränderungen besonders dynamisch entwickeln, wenn es zu einem sogenannten "Alignment" kommt, bei dem sich die Entwicklungen gegenseitig verstärken, wurde ein Diversitätsindikator entwickelt und für die Auswahl der Themen genutzt. Dieser Indikator berücksichtigt bei der Themenauswahl, in welchen globalen Regionen und in welchen technologischen, wissenschaftlichen oder wirtschaftlichen Bereichen ein Thema diskutiert wird. Für die spezifische Perspektive von Baden-Württemberg wurden über Interviews Hinweise gesammelt, bei welchen Themen besondere Potenziale, für die Innovationsakteure aus Baden-Württemberg gesehen werden. Die Entwicklung des Zukunftsscanners beschreibt den Versuch, über eine wissenschaftlich fundierte und methodisch avancierte Suche nach frühen Signalen des technologischen und gesellschaftlichen Wandels, die Innovationsakteure in Baden-Württemberg dabei zu unterstützen, sich mit Veränderungen aktiv auseinanderzusetzen.
  • Publication
    Innovation in Times of Crisis: How Civil Protection Organizations in Europe Coped and Adapted During the COVID-19 Pandemic
    ( 2022)
    Roth, Florian
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    Kaluza, Benjamin
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    Pfeffer, Katharina
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    Rümelin, Esther
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    Kirchner, Joel
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    Overmeyer, Maike
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    Neisser, Florian
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    Jackwerth-Rice, Thomas orcid-logo
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    Kilicaslan, Aleyna
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    Sautter, Johannes orcid-logo
    This explorative study provides insights into how civil protection organizations can learn, be innovative, and develop their capabilities toward achieving greater organizational resilience. After the enormous impact of the COVID-19 pandemic, civil protection organizations had to actively shape crisis-related learning processes, particularly concerning workflows and organizational structures, collaboration with stakeholders, preparedness, risk analysis, digitalization, and the political framework. Empirical findings collected in Europe during and between the main pandemic peaks of 2020 and 2021 were analyzed for implications for policymakers and civil protection organizations. Key findings illustrate how important it is for civil protection organizations to respond quickly and adapt flexibly in times of crisis. In interviews with civil protection experts, respondents highlight the benefits of a partner network and the need for digital capabilities and data infrastructure. Other relevant factors in dealing with a crisis were found to be self-evaluation and the ability to recover from a previous wave while preparing for and responding to the next.
  • Publication
    Disruptive demand side technologies: Market shares and impact on flexibility in a decentralized world
    ( 2021)
    Heitel, Stephanie
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    Klingler, Anna-Lena
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    Herbst, Andrea
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    Fermi, Francesca
    Electricity demand is expected to increase strongly as electrification and the use of hydrogen are promising decarbonization options for the demand side sectors transport and industry. In a decentralized system with volatile renewable energy sources, flexibility potentials will play an important role for secure and cost-efficient electricity supply. On the demand side, decentralized PV-battery systems and electric vehicles as well as hydrogen production by electrolyzers could provide the necessary flexibility. Energy demand over time is calculated based on assumed and simulated market shares of these and other low-emission technologies. Impacts on the system and residual load are analyzed, with a focus on the contribution of load shifting as a demand-side measure. Results indicate that load shifting can contribute significantly to integrate RES electricity.
  • Publication
    City lab Saltillo, Mexico. City profile summary report
    ( 2021)
    Ordonez, Jose Antonio
    ;
    Diaz Barrera, Ange Catalina
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    García, Xanin
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    Villareal, Carmina
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    Santillán, E.
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    Reyes, R.
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    Beckett, Marc
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    Cruz, M.
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    Fernandez, T.
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    Huertas, José I.
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    Stöffler, Sonja
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    Castaneda, Roberto
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    Mogro, Antonio
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    Serrano, O.
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    Garcia, J.C.
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    Henao, J.J.
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    Pudlik, Martin
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    Müller, Viktor Paul orcid-logo
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    Valle del Bosque, G. de
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    Mejia, M.J.G.
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    Mok, S.
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    Vivas, A.M.
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    Baez, M.
  • Publication
    Innovation und COVID-19: Impulse für die Zukunft der Innovation
    (Fraunhofer-Verbund Innovationsforschung, 2021)
    Bauer, Wilhelm
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    Edler, Jakob orcid-logo
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    Lauster, Michael
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    Martin, Alexander
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    Morszeck, Thomas
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    Posselt, Thorsten
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    Weissenberger-Eibl, Marion A.
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    Grill, Bernhard
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    Heuberger, Albert
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    Riedel, Oliver
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    Spath, Dieter
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    Schimpf, Sven orcid-logo
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    Bantes, René
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    Herrmann, Florian orcid-logo
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    Klages, Tina orcid-logo
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    Kroll, Henning orcid-logo
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    Pflaum, Alexander
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    Worms, Diana
    Im Impulspapier »Wandel verstehen, Zukunft gestalten« aus dem Jahr 2018 wurden Thesen für Innovationen im Jahr 2030 dargestellt und darauf basierend Aufgaben für Wirtschaft, Politik, Wissenschaft und Gesellschaft abgeleitet, um auch in Zukunft in Innovationssystemen wettbewerbsfähig zu bleiben. Das Update der Impulse für die Zukunft der Innovation wirft nun einen Blick darauf, wie die Covid-19 Pandemie die 2018 prognostizierten Entwicklungen beeinflusst. Auf dieser Basis werden die Thesen hinterfragt und weiterentwickelt. Darüber hinaus werden Chancen und Risiken der Pandemie für Innovationssysteme diskutiert. Unter den Einflussfaktoren wird beispielsweise die Digitalisierung durch die Covid-19 Pandemie beschleunigt. Entsprechend wird der Einsatz von digitalen Lösungen und KI in Innovationsprozessen im Jahr 2030 weiterentwickelt sein, als im ursprünglichen Impulspapier angenommen. Daneben ändert sich die Art und Weise der Öffnung und der globalen Zusammenarbeit in Innovationssystemen. Des Weiteren wird die Bedeutung des digitalen europäischen Ökosystems mit Hinblick auf Datensicherheit und -souveränität einen Aufschwung erfahren. Das Impulspapier dient als Grundlage für die Reflexion eigener Innovationssysteme und insbesondere der strategischen und wettbewerbsorientierten Aufstellung für die Zukunft.
  • Publication
    Impacts of avalanche effects of price-optimized electric vehicle charging - Does demand response make it worse?
    ( 2021)
    Kühnbach, Matthias
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    Stute, Judith orcid-logo
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    Klingler, Anna-Lena
    Electric vehicles (EVs) are expected to provide substantial potential for demand response (DR) and, thus, the integration of renewable electricity sources in the future energy system. However, DR can also have noticeable negative consequences, so-called avalanche effects. We systematically assess under which circumstances avalanche effects occur and what impact they have on the electricity system and cost savings for EV owners. Our results show that DR can provoke unwanted avalanche effects, which are particularly strong beyond 2030, when the leverage of EV charging will have increased to a significant level. It is possible to avoid avalanche effects by using a dynamically updated DR signal. If this is used, our findings confirm that shifting charging load from peaks to hours of low or negative residual load reduces the peak and variance of residual load and facilitates the integration of renewables.
  • Publication
    City Lab Piura, Peru
    (Fraunhofer IAO, 2021)
    Fernandez Lopez, Trinidad orcid-logo
    ;
    Schroeder, Stella
    ;
    Stöffler, Sonja
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    Garcia Perez, Jose Carlos
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    Villegas Cornejo, Joel Antoni
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    Zavala Salazar, María Daniela de los Ángeles
    ;
    Eufracio Lucio, Diego
    ;
    Atarama Mondragón, Edson Aldair
    ;
    Torres Gomez, Rafael Angel
    ;
    Ordonez, Jose Antonio
    ;
    Guillen Herrera, Oscar Williams
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    Pudlik, Martin
    ;
    Rodríguez Amorocho, Hernando
    ;
    Mok, Sophie
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    Hernández Valle, Gisella
    ;
    Martínez Hidalgo, Edsmilda
    ;
    Báez, Maria
    ;
    Umana, Gabriel
  • Publication
    City Lab Piura, Peru
    (Fraunhofer IAO, 2021)
    Fernandez Lopez, Trinidad orcid-logo
    ;
    Schroeder, Stella
    ;
    Stöffler, Sonja
    ;
    Garcia Perez, Jose Carlos
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    Villegas Cornejo, Joel Antoni
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    Zavala Salazar, María Daniela de los Ángeles
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    Eufracio Lucio, Diego
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    Atarama Mondragón, Edson Aldair
    ;
    Torres Gomez, Rafael Angel
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    Ordonez, Jose Antonio
    ;
    Guillen Herrera, Oscar Williams
    ;
    Pudlik, Martin
    ;
    Rodríguez Amorocho, Hernando
    ;
    Mok, Sophie
    ;
    Hernández Valle, Gisella
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    Martínez Hidalgo, Edsmilda
    ;
    Báez, Maria
    ;
    Umana, Gabriel
  • Publication
    Future energy demand developments and demand side flexibility in a decarbonized centralized energy system
    ( 2021)
    Herbst, Andrea
    ;
    Klingler, Anna-Lena
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    Heitel, Stephanie
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    Manz, Pia orcid-logo
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    Fleiter, Tobias
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    Rehfeldt, Matthias orcid-logo
    ;
    Fermi, Francesca
    ;
    Fiorello, Davide
    ;
    Martino, Angelo
    ;
    Reiter, Ulrich
    European final energy consumption mainly stems from five sectors: transport, households, industry, residential, and agriculture using fossil fuels as dominant energy carriers. In order to achieve the climate targets, emissions in the demand sectors must be drastically reduced. Due to different characteristics and challenges each sector needs its own strategy how to achieve such decarbonization until 2050. In the following chapter, the impacts of an ambitious mitigation scenario on future energy demand and CO2 emissions for transport, industry, residential, and tertiary are analyzed discussing sector specific decarbonization strategies and mitigation options. Implications of such strategies for demand-side flexibility and its future need are analyzed.