TY - RPRT A1 - Winkler, Herwig A1 - Hoffmann, Stefanie A1 - Thomas, Kevin T1 - Technologische Trends und Entwicklungen bei alternativen Energiesystemen T1 - Technological trends and developments of alternative energy systems N2 - Im Zeitraum von Februar bis Mai 2023 wurde am Lehrstuhl für Produktionswirtschaft die Studie zum Thema „Technologische Trends und Entwicklungen alternativer Energiesysteme“ durchgeführt. Die vorliegende explorative Studie basiert auf leitfadengestützten Interviews von 54 Experten und Expertinnen aus Forschungsinstituten, der Wirtschaft sowie Branchenverbänden. Die Auswertung der Interviews folgte dem Prinzip der strukturierenden Inhaltsanalyse. Für die allgemeine Entwicklung der erneuerbaren Energien und um zukunftsweisende Technologien zu identifizieren, ist es notwendig ein energiewirtschaftliches Zieldreieck mit den Ausprägungen Rentabilität, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit in Einklang zu bringen. Die Fachkundigen zeigen auf, dass die politische Triebkraft maßgeblich darüber entscheidet, welche Technologien in Zukunft dominieren werden. Zukünftig wird es verstärkt zum Zusammenspiel einzelner Energiequellen in regional diversifizierten Konzepten, sowie zur Elektrifizierung und Sektorenkopplung kommen. Speichertechnologien werden verstärkt entwickelt und installiert werden. Prosuming und Demand-Side Response werden von den befragten Fachkundigen zukünftig als bedeutend erachtet. In Bezug auf die einzelnen Energiequellen werden Wasserstofftechnologien zukünftig ein erhebliches Ausbaupotenzial aufweisen. Wasserstoff ermöglicht einen Beitrag zur Dekarbonisierung diverser Sektoren und dient darüber hinaus als Speichermedium fluktuierender Energien. Zusätzlich erfolgt eine Progression im Bereich von Wind- und Solarenergie. Dabei gewinnen im Bereich Photovoltaik, Technologien wie Agri- und Floating-PV an verstärkt an Bedeutung. Die Windkraftnutzung wird durch den Bau höherer Türme und die Vergrößerung von Rotorblattdimensionen optimiert. Geothermie spielt in Zukunft eine vielversprechende Rolle bei der Dekarbonisierung des Niedertemperatursektors. Das Ausbaupotenzial von Biomasse ist aufgrund von Flächenkonkurrenz begrenzt, obwohl sich, analog zu Wasserstoff, vielfältige Nutzungsmöglichkeiten eröffnen. Im Bereich der Energiesysteme und -komponenten eröffnen sich diverse materialspezifische so wie fertigungstechnische Verbesserungspotenziale. Einige Technologien sind dabei bereits ausgereift, aber Optimierungsbedürftig. Technologien wie Elektrolyseure oder Wärmepumpen hingegen, bedürfen der grundlegenden Weiterentwicklung, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen. Im Bereich der Solarenergie liegen Entwicklungsschwerpunkte in der Verbesserung kombinierter Solar- und Photovoltaikmodule sowie von Trägerstrukturen für Agri-PV und langlebigeren Konzepten für die Schwimmkörper bei Floating PV vor. Schließlich zeigt sich auch hinsichtlich der Speichertechnologien ein Entwicklungsbedarf, insbesondere in Bezug auf Wasserstoffdruck- und -flüssigspeicher, Batteriespeicher und Latentwärmespeicher. Diese Fortschritte werden entscheidend sein, um eine nachhaltige und effiziente Energiewirtschaft der Zukunft zu gewährleisten. N2 - In the period from February to May 2023, the Chair of Production and Operations Management conducted the study on "Technological Trends and Developments of Alternative Energy Systems". This explorative study is based on guided interviews with 54 experts from research institutes, industry and industry associations. The evaluation of the interviews followed the principle of a structured content analysis. For the general development of renewable energies and in order to identify forward-looking technologies, it is necessary to reconcile an energy industry target triangle with the characteristics of profitability, security of supply and sustainability. The experts show that the political driving force is decisive in determining which technologies will dominate in the future. In the future, individual energy sources will increasingly interact in regionally diversified concepts, as will electrification and sector coupling. Storage technologies will be increasingly developed and installed. Prosuming and demand-side response will be considered important as well. In relation to the individual energy sources, hydrogen technologies will show considerable potential for expansion in the future. Hydrogen enables a contribution to the decarbonization of various sectors and also serves as a storage medium for fluctuating energies. In addition, there is a progression in the area of wind and solar energy. In the area of photovoltaics, technologies such as agricultural and floating PV are gaining in importance. The use of wind power is optimized by the construction of higher towers and the enlargement of rotor blade dimensions. Geothermal energy will play a promising role in the decarbonization of the low-temperature sector in the future. The expansion potential of biomass is limited due to competition for land, although a wide range of potential uses is opening up, analogous to hydrogen. In the area of energy systems and components, various material-specific and productionrelated improvement potentials are opening up. Some technologies are already mature, but need to be optimized. Technologies such as electrolysers or heat pumps, on the other hand, require fundamental further development to enable efficient operation. In the field of solar energy, the focus of development is on improving combined solar and photovoltaic modules as well as carrier structures for agri-PV and more durable concepts for the floats in floating PV. Finally, there is also a need for development in storage technologies, especially in hydrogen pressure and liquid storage, battery storage and latent heat storage. These advances will be crucial to ensure a sustainable and efficient energy economy in the future. T3 - Studienreports des Lehrstuhls für Produktionswirtschaft - 8 KW - Erneuerbare Energien KW - Renewable energies KW - Technologische Nachhaltigkeitstrends KW - Sustainability trends KW - Energy systems KW - Erneuerbare Energien KW - Forschung KW - Technischer Fortschritt KW - Energiewende KW - Energiepolitik Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64847 ER - TY - RPRT A1 - Hoffmann, Stefanie A1 - Thomas, Kevin A1 - Winkler, Herwig T1 - Der Design Thinking Ansatz : Fallstudien zum Prototyping von Komponenten und Systemen der dezentralen Energietechnik T1 - The design thinking approach : case studies on prototyping components and systems for decentralised energy technology N2 - Diese Studie entstand im Kontext des Forschungsprojekts „SpreeTecneXt“. Ziel war es, durch den Design Thinking Ansatz innovative und nachhaltige Lösungen für die dezentrale Energietechnik zu entwickeln. Drei konkrete Fallstudien wurden auf Basis der Design Thinking-Methode durchgeführt: ein Reinigungssystem für PV-Module, ein nachsteuerndes Floating-PV-System und eine nachhaltige mobile Parkbox. Die Methode Design Thinking zeichnet sich durch ihren nutzerzentrierten, iterativen und kreativen Prozess aus, der besonders in unsicheren und dynamischen Marktumfeldern geeignet ist, komplexe Herausforderungen zu bewältigen. Im Rahmen der durchgeführten Projekte wurde der Design Thinking Ansatz nach Hasso Plattner angewendet. Der Design Thinking Prozess wurde in jeder Fallstudie durchlaufen. In der ersten Phase („Verstehen“) erfolgte eine intensive Auseinandersetzung mit den jeweiligen Design Challenges. Anschließend wurden in der zweiten Phase („Beobachten“) Nutzerbedürfnisse durch Interviews identifiziert. Die dritte Phase („Standpunkt definieren“) diente der systematischen Verdichtung dieser Erkenntnisse zu spezifischen Problemperspektiven. In der vierten Phase („Ideen finden“) wurden zahlreiche kreative und innovative Lösungskonzepte generiert. Diese wurden in der fünften Phase („Prototyp entwickeln“) zu greifbaren und testfähigen Prototypen ausgearbeitet. Die erfolgreiche Anwendung der Design Thinking Methode manifestierte sich in den Ergebnissen aller drei Projektgruppen. Das Team des PV Reinigungssystems entwickelte einen Funky Prototyp eines Reinigungsroboters. Die Gruppe des Floating PV Systems realisierte ein Modell eines funktionalen Prototypen mit intelligenter, sensorgesteuerter Sonnenstandsnachführung zur Optimierung der Energieausbeute und Reduzierung des Wartungsaufwands. Das Team der nachhaltigen mobilen Parkbox präsentierte ein modulares Design mit integrierter Ladefunktion, das sowohl Sicherheits- als auch Komfortbedürfnisse adressierte. Die Anwendung dieser Methode in komplexen Entwicklungsprojekten erweist sich als besonders wertvoll, da sie theoretische Konzepte durch praktische Erfahrung vermittelt. Die Ergebnisse dieses Projekts liefern sowohl praktische Erkenntnisse als auch methodische Anregungen für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Energietechnik Innovationen und fördern gleichzeitig den Wissensaustausch zwischen akademischer Forschung und industrieller Praxis. N2 - This study was developed in the context of the "SpreeTecneXt" research project. The aim was to use the design thinking approach to develop innovative and sustainable solutions for decentralised energy technology. Three specific case studies were carried out based on the design thinking method: a cleaning system for PV modules, a tracking floating PV system and a sustainable mobile parking box. The design thinking method is characterised by its user-centred, iterative and creative process, which is particularly suitable for overcoming complex challenges in uncertain and dynamic market environments. Hasso Plattner's design thinking approach was used in the projects carried out. The design thinking process was run through in each case study. In the first phase ("Understanding"), an intensive analysis of the respective design challenges took place. Then, in the second phase ("Observe"), user needs were identified through interviews. The third phase ("Define point of view") served to systematically condense these findings into specific problem perspectives. In the fourth phase ("Finding ideas"), numerous creative and innovative solution concepts were generated. These were developed into tangible and testable prototypes in the fifth phase ("Develop prototype"). The successful application of the design thinking method manifested itself in the results of all three project groups. The PV Cleaning System team developed a funky prototype of a cleaning robot The Floating PV System group realised a model of a functional prototype with an intelligent cleaning robot, The Floating PV System group realised a model of a functional prototype with intelligent, sensor-controlled sun position tracking to optimise energy yield and reduce maintenance The Sustainable Mobile Parking Box team presented a modular design with integrated charging function that addressed both safety and comfort needs The application of this method in complex development projects proves to be particularly valuable as it conveys theoretical concepts through practical experience The results of this project provide both practical insights and methodological suggestions for future research and development work in the field of energy technology innovations and at the same time promote the exchange of knowledge between academic research and industrial practice. T3 - Studienreports des Lehrstuhls für Produktionswirtschaft - 10 KW - Design Thinking KW - Renewable energies KW - Erneuerbare Energien KW - Produktionswirtschaft KW - Production management KW - Energy technology KW - Design Thinking KW - Produktinnovation KW - Energietechnik KW - Erneuerbare Energien Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70592 ER -