Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
Institutsteil Angewandte Systemtechnik

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Millionenförderung für »Bauhaus.MobilityLab«: Konzept für das Reallabor der Zukunft überzeugt beim KI-Innovationswettbewerb

 

Ilmenau/Weimar/Erfurt, 18.09.2019. Mithilfe Künstlicher Intelligenz sollen ab Frühjahr 2020 innovative Produkte und Dienstleistungen in den Bereichen Mobilität, Logistik und Energie entwickelt und unter realen Bedingungen in der Thüringer Landeshauptstadt Erfurt erprobt werden. Ein interdisziplinäres Konsortium unter Federführung der Fraunhofer-Gesellschaft, der Bauhaus-Universität Weimar sowie der INNOMAN GmbH hat sich erfolgreich am »KI-Innovationswettbewerb« des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie beteiligt. Mit einem Projektvolumen von rund 20 Millionen Euro soll das »Bauhaus.MobilityLab« in den kommenden drei Jahren zu einem Leuchtturm der Mobilitäts- und Energiewende werden.

 

Wie können wir den technologischen Fortschritt nutzen, um Mobilität in unseren Städten (energie-)effizienter, grüner und sozialer zu gestalten? Dieser Fragestellung möchte ein lokal präsentes und europaweit vernetztes Konsortium aus Wirtschaft, Wissenschaft, Politik sowie der Landeshauptstadt Erfurt ab Frühjahr 2020 gemeinsam mit den Bürgerinnen und Bürgern der Stadt nachgehen. Ziel des Projektes »Bauhaus.MobilityLab« ist die Entwicklung einer offenen, IT-basierten Plattform für innovative Mobilitäts-, Logistik- und Energieanwendungen. Auf Basis umfassender Analysen zur Verkehrs-, Energie- und Umweltlage der Stadt Erfurt sollen in einem dynamischen, kooperativen Prozess neue Produkte und Dienstleistungen im »Living Lab« (deutsch: Reallabor) entstehen.

Innovation durch Experiment

Anknüpfungspunkte für ein nachhaltiges Mobilitäts- und Energiekonzept gibt es viele: Wie kann Verkehr intelligent gesteuert werden, um unsere Innenstädte zu entlasten? Wo sollten Mobilitätsstationen eingerichtet werden, um Fahrräder, E-Scooter oder Lastenräder zu vermieten? Welche Bezahlmodelle machen Car-Sharing attraktiver? Und wie könnte der öffentlicher Nahverkehr in Erfurt besser organisiert werden? Beantwortet werden diese und weitere Fragen mithilfe modernster Informations- und Kommunikationstechnologien: »Ausgangspunkt ist die Entwicklung einer IT-Plattform, in der erstmals umfangreiche, anonymisierte Daten aus den Bereichen Mobilität, Logistik und Energie zusammengefasst und durch KI-Technologien automatisiert ausgewertet werden sollen«, erläutert Konsortialführer Oliver Warweg vom Fraunhofer IOSB-AST Ilmenau das Konzept.

»Über GPS, Wetterstationen oder Kameras an Ampelkreuzungen werden viele Daten bereits jetzt erhoben«, weiß Prof. Plank-Wiedenbeck von der Bauhaus-Universität Weimar. Neu ist die Implementierung in eine intelligentes, sektorübergreifendes Ökosystem (»BML-EcoSys«), das beispielsweise Zusammenhänge zwischen Emissionen und Verkehrslage erkennt und mögliche Alternativen für Anwender und Dienstleister aufzeigt. Auf Basis dieser Erkenntnisse sollen Innovationen in den Bereichen Mobility as a Service, Klimaschutz und Luftqualität, Quartier- und Verkehrslogistik, Verkehrssteuerung, Vernetztes Fahren, Verkehrssicherheit sowie Energiemanagement im Quartier und intelligente Energienetzsteuerung entstehen.

Bei der Erprobung neuer, KI-basierter Anwendungen setzen die Forscher auf eine breite Beteiligung der Erfurterinnen und Erfurter: »So sollen Erfahrungen für Wirtschaft und Wissenschaft gesammelt und gleichzeitig Vertrauen und Kompetenzen in der Bevölkerung aufgebaut werden«, sagt Frank Schnellhardt, Geschäftsführer der INNOMAN GmbH und Konsortialpartner. Denkbar seien Formate wie ein »Technologietag«, »Co-Creation-Workshops« oder die Registrierung für die Nutzung einer »Reallabor-App«.

Millionenförderung vom BMWi

Der Grundstein für das »Bauhaus.MobilityLab« ist bereits gelegt: Nach erfolgreicher Teilnahme am »KI-Innovationswettbewerb« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) ist das Projekt für eine Förderung im zweistelligem Millionenbereich nominiert. Die endgültige Finanzierungszusage erfolgt, sobald der Bundeshaushalt 2020 verabschiedet wurde. Über 130 Konsortien aus Wissenschaft und Wirtschaft hatten Konzeptideen für den Wettbewerb »Künstliche Intelligenz als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme« eingereicht. Die 35 besten Ideen erhielten die Möglichkeit, von April bis September 2019, detaillierte Konzepte auszuarbeiten. Im Rahmen der Eröffnungsfeier des »Forum Digitale Technologien« gibt das BMWi am 19. September 2019 die Gewinner des »KI-Innovationswettbewerb« offiziell bekannt.

Weitere Informationen finden Sie auf der Webseite:

www.bauhausmobilitylab.de/ sowie auf Twitter: www.twitter.com/bauhausmobility und YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=LboC5ZyQRfg

 

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Ilmenau/München, den 07.08.2019: Das Fraunhofer Spin-Off AMPEERS ENERGY stellt ein cloudbasiertes Software-Ökosystem zur Verfügung, mit dem sich neue wirtschaftliche und ökologische Potentiale der Energiewende nutzen lassen. Basis dafür ist eine am Fraunhofer IOSB-AST entwickelte Energiemanagementplattform, die unter anderem neueste Ansätze der Künstlichen Intelligenz (KI) integriert.

 

Die Bedeutung hochspezialisierter, robuster und automatisierter Software steigt in der gesamten Energieversorgungsbranche. Foto: Fraunhofer IOSB-AST, Martin Käßler

Flexibler Sensorträger für detaillierte Analyseaufgaben

Am 2. Mai 2019 wurde das Fraunhofer Spin-off AMPEERS ENERGY in München gegründet. Das Gründerteam setzt mit seinen Softwarelösungen die dezentrale Energie-wende als profitables Geschäftsmodell für Unternehmen um. Die angebotenen Softwarelösungen reichen dabei von einem Quartiers-Energiemanagement über eine Mieterstrom-Applikation bis hin zum gesteuerten Laden von gewerblichen E-Fahrzeugflotten. Dass die Geschäftsidee von AMPEERS ENERGY auf fruchtbaren Boden fällt, zeigt sich in der im Juni abgeschlossenen Seed-Finanzierungsrunde, bei der ein 7-stelliger Betrag erzielt wurde. Unter den Investoren befindet sich die Fraunhofer-Gesellschaft, die Jost Unternehmensgruppe sowie eine Reihe erfahrener Business-Angels aus der Energiewirtschaft, wie z.B. Prof. Dr. Mike de Saldanha, Peter Mussaeus, Peter Beyer, Dr. Volker Breisig, Andreas Steck und Dr. Moritz Pöschke. Die Verwendung der Mittel fließt in die Weiterentwicklung der Produkte und den Markteintritt.


Schon während der Gründungsphase wurde das Start-Up intensiv von den Energieexperten des Fraunhofer IOSB-AST begleitet. Die Thüringer Ingenieure und Wissenschaftler entwickeln seit über 20 Jahren hochspezialisierte Softwarelösungen für den liberalisierten Energiemarkt.


„Wir freuen uns sehr, mit der AMPEERS ENERGY GmbH einen innovativen und langfristig orientierten Partner mit erfahrenen Gründern für unser energiewirtschaftliches Software-Know-How gefunden zu haben. Dies ermöglicht sowohl uns als auch der AMPEERS ENERGY GmbH das Erschließen neuer Märkte und Wachstumschancen.“, erklärt Prof. Dr. Peter Bretschneider, Leiter der Abteilung Energie und stellv. Leiter des Fraunhofer IOSB-AST.


Mit Hilfe der Partnerschaft sollen mittelfristig Technologien für kognitive Energiesysteme entwickelt und im Markt etabliert werden. Diese ermöglichen eine hochautomatisierte, sektorenübergreifende und sichere Energieversorgung.

 

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Automatisiertes Inspektionssystem für Offshore-Windkraftanlagen 

 

Ilmenau, 04. April 2019: Offshore-Windkraftanlagen sind eine wichtige Säule für die Energiewende, da sie mit über viertausend Volllast-Stunden im Jahr eine sehr hohe Auslastung erreichen. Wie jedes andere Bauwerk müssen sie allerdings regelmäßigen Wartungen und Inspektionen unterzogen werden. Bis heute werden diese noch immer zum Teil von Tauchern durchgeführt, was jedoch sehr zeitaufwändig und auch risikobehaftet ist. Der Einsatz von ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen nimmt seit Jahren zu, ist aber fast ausschließlich auf videobasierte Verfahren oder den Einsatz von Sonaren beschränkt. Daher ist eine detaillierte Schadenserkennung in der Regel nicht möglich. Die zusätzliche Unterstützung durch maritime Informations- und Robotertechnologie bedeutet für die Inspektion einen deutlichen Fortschritt.

Offshore-Windkraftanlagen in der Nordsee. Bild: E.ON SE 

Flexibler Sensorträger für detaillierte Analyseaufgaben

Der neue MISO-Inspector (multi input single output) Sensorträger soll hier für Abhilfe sorgen. Dabei handelt es sich um ein multivariates Inspektions- und Analysesystem. Völlig flexibel und damit angepasst an unterschiedliche Aufgabenstellungen können an ihn verschiedenste Sensoren angedockt werden, die zusammen mittels ROV (Remotly operated vehicle), oder anderen Robotikträgern unter oder über Wasser Inspektionsaufgaben durchführen können. Neben den bereits existierenden Sensortechnologien, die im MISO-Inspector genutzt werden können, wird auch neuartige Sensorik für den Einsatz unter Wasser weiterentwickelt und getestet.

Dazu gehört unter anderem eine neuartige Hyperspektralkamera. Sie ermöglicht eine berührungslose Erfassung, Unterscheidung und Analyse von Materialien. Da es für Ingenieure allein mit Unterwasserfotos schwer bis unmöglich ist, Rost bzw. andere Schäden von Bewuchs, Verschmutzungen etc. zu unterscheiden, kann die Hyperspektralkamera völlig neue Möglichkeiten für die Identifikation von Schäden eröffnen.

Automatisierte und selbstlernende Befunderstellung

Zentraler Bestandteil des MISO-Inspectors ist die „multivariate Signalanalyse“.  Nach dem Prinzip des „multiple input – single output“ werden Daten von unterschiedlichen Sensoren verarbeitet und für eine Schadensanalyse fusioniert.

„In nur einem ROV-Tauchgang kann so das 3D-Modell der Struktur mit den SHM-Daten (Structural Health Monitoring) abgeglichen und die Untersuchungsergebnisse verschiedener, sich ergänzender Sensoren vorausgewertet werden. Die Befunde werden dann auf dem digitalen 3D-Modell örtlich markiert. Dies ist ein deutlicher Effizienzgewinn im Vergleich zu den aktuell genutzten Inspektionstechniken“, ergänzt Andreas Nuber von der Wölfel Engineering GmbH + Co. KG.

Sollte ein Befund weiteren Aufklärungsbedarf haben, kann der MISO-Inspector eben diese Stellen nochmals gezielt anfahren und genauer untersuchen. Dabei lernt das System durch innovative, selbstlernende Algorithmen aus den von Ingenieuren getroffenen Urteilen.

 

Zusammenfassung:

  • Flexibler Sensorträger für multivariate Inspektionen und Analysen unter und über Wasser
  • Berührungslose Untersuchung von Funden und Identifizierung der Materialbeschaffenheit von Oberflächen
  • Industrie 4.0-Ansatz: Fusionierung von Daten aus verschiedensten Quellen zu einem digitalen Modell ermöglicht neuartige und innovative Schadenserkennung in Kombination mit „supervised learning“

 

Durch die Kombination der einzelnen Technologiebausteine entsteht ein intelligentes Inspektionssystem, der MISO-Inspector. Er ermöglicht die automatisierte Inspektion von Offshore-Anlagen und reduziert dabei gleichzeitig und wesentlich den Arbeitsaufwand und die Risiken von menschlichen Einsätzen. Dieses Forschungsprojekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit einer Summe von 1.838.000 € unterstützt. Die Leitung übernimmt die Wölfel Engineering GmbH + Co. KG.

 

Projektpartner

• Wölfel Engineering GmbH + Co. KG

• Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung

• BALTIC Taucherei- und Bergungsbetrieb Rostock GmbH

• Cubert GmbH

• E.ON Climate & Renewables GmbH

• Fraunhofer IOSB

• Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH

Assoziierter Partner

• DEA Deutsche Erdöl AG

 

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Fraunhofer-Energieforscher entwickeln KI-basierte Verfahren für hochautomatisierte und sichere Stromnetze  

 

Ilmenau, 12. Februar 2019: Für den komplexen Betrieb der Stromnetze wird immer mehr auf hochauflösende Sensorik und große Datenmengen zurückgegriffen. Mit Hilfe künstlicher Intelligenz (KI) können diese Daten nicht nur deutlich verkleinert, sondern auch zur automatisierten Anomalie- und Fehlererkennung im Netzbetrieb verwendet werden. Forscher des Fraunhofer IOSB-AST haben dazu passende Verfahren entwickelt. 

Der zunehmende Ausbau erneuerbarer Energien führt zu einer erhöhten Belastung der Stromnetze vor allem im dynamischen Bereich. Für die Erkennung kritischer Netzdynamiken ist die konventionelle Messtechnik nicht mehr ausreichend und wird zunehmend um hochpräzise, zeitsynchronisierte Phasormessungen (PMU, Phase measurement unit) ergänzt. Diese ermöglichen die Echtzeitüberwachung der netzrelevanten Parameter wie Frequenz, Spannung oder Phasenwinkel mit bis zu 50 Abtastungen pro Sekunde. Dabei können bei pro Tag schnell mehrere GByte an Daten anfallen.

André Kummerow, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IOSB-AST, beim Einsatz der Algorithmen. Foto: Martin Käßler

 

Diese Massendaten galt es in einem ersten Schritt effizient zu erfassen und zu verarbeiten. Hierzu wurden am Fraunhofer IOSB-AST Komprimierungsverfahren entwickelt, welche den Speicherbedarf zur Archivierung der Daten erheblich reduzieren können: etwa 80 % der Daten können somit eingespart werden. Zusätzlich hilft die Komprimierung noch, die nachfolgende Datenanalyse zu beschleunigen.

Die Arbeiten der Forscher des IOSB-AST, die im Rahmen des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojektes „DynaGridCenter“ in Kooperation mit der SIEMENS AG, Fraunhofer IFF, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, der Ruhr Universität Bochum sowie TU Ilmenau entstanden sind, gehen nämlich noch weit über die Entwicklung passender Komprimierungsalgorithmen hinaus: In einem zweiten Schritt wurden die PMU-Messwert verwendet, um Abweichungen vom normalen Netzbetrieb (Anomalieerkennung) zu erkennen, sowie bestimmte Betriebsstörungen (Fehlererkennung) in Echtzeit zu identifizieren. Hierbei werden Verfahren aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz zur automatischen Auswertung der Messwerte eingesetzt.

„Wir mussten in der Lage sein, bis zu 4,3 Millionen Datensätze pro Tag automatisiert zu erfassen, zu komprimieren und auszuwerten. Entsprechend komplex sind auch unsere Ansätze zur Fehlererkennung, für die wir im Projekt auf KI-basierte Verfahren zurückgreifen.“, berichtet André Kummerow, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IOSB-AST.

Mittelfristiges Ziel ist es, den Automatisierungsgrad im Bereich der dynamischen Netzbetriebsführung weiter zu erhöhen und einen stabilen Betrieb auch mit hohem Anteil von Erneuerbaren Energien sicher zu gewährleisten.

Weitergeführt werden die Arbeiten der Ilmenauer Forscher im Projekt HyLITE, wo es, die langjährige Kooperation mit der TU Ilmenau fortsetzend, unter anderem um die Entwicklung so genannter „Digitaler Zwillinge“, also virtuelle Simulationsmodelle physikalischer Netze im hochdynamischen Bereich, geht. 

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Download Pressefoto 1 (JPG), André Kummerow, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IOSB-AST, beim Einsatz der Algorithmen. Foto: Martin Käßler

 

Fraunhofer-Unterwasserroboter lüftet Geheimnisse im „Süßen See“ 

 

Ilmenau/Halle, 10. Januar 2019: Der Süße See in Sachsen-Anhalt ist eine echte Schatzkiste für Unterwasserarchäologen. Detaillierte 3D-Karten, die mit Hilfe eines High-Tech-Unterwasserfahrzeugs des Fraunhofer IOSB-AST erstellt wurden, zeigen nun neben zahlreichen historischen Artefakten deutlich die Strukturen eines bronzezeitlichen Hügelgrabes.

 

Dr. Sven Thomas vom Landesamt für Denkmalpflege und Archäologie Sachsen-Anhalt (links) und Helge Renkewitz vom Fraunhofer IOSB-AST Ilmenau (rechts) diskutieren das gesammelte 3D-Material vom Süßen See. Bild: Martin Käßler, Fraunhofer IOSB-AST

 

Nur knapp 40 Kilometer entfernt vom Fundort der rund 4000 Jahre alten und weltweit bekannten „Himmelsscheibe von Nebra“ unterstützen Ingenieure des Fraunhofer IOSB-AST derzeit die Arbeit des Landesamtes für Denkmalpflege und Archäologie Sachsen-Anhalt. Erstmals kam dazu Ende 2018 ein hochmodernes ROV (Remotely Operated Underwater Vehicle) der Tortuga-Familie zum Einsatz. Diese Fahrzeuge werden für den jeweiligen Kunden maßangefertigt und mit den gewünschten Sensoren ausgestattet. Mehrere Fahrzeuge sind bereits international erfolgreich im Einsatz, aber auch im Süßen See leisten sie den Archäologen wertvolle Hilfe: Das ROV erstellt hochauflösende Videos und Sonardaten von Objekten und Strukturen, die selbst erfahrenen Sporttauchern in dem trüben Gewässer verborgen bleiben können. So konnte erstmals eine hochauflösende 3D-Karte verschiedener Objekte erstellt werden. Und erst mit diesem Datenschatz offenbart er seine letzten Geheimnisse: Ein imposantes Hügelgrab aus der Zeit 1400 v.Chr. befindet sich inmitten des Sees. Dieses war bereits im April 2018 bei einer Kartierung des gesamten Seebodens durch die Firma Atlas Elektronik Bremen entdeckt worden und weckte das Interesse der Archäologen. Eine genauere Untersuchung wurde nun mit Hilfe der Fraunhofer-Unterwassertechnologie aus Ilmenau vorgenommen. 

 

Deutlich sind im 3D-Bild die Umrisse des bronzezeitlichen Hügelgrabes zu erkennen. Bild: Fraunhofer IOSB-AST

 

Für Dr. Sven Thomas vom Landesamt, der selbst bei kalten und widrigen Bedingungen Ende 2018 als Taucher für Probennahmen vor Ort aktiv war, ein spannendes Unterfangen: „Sie können Google Maps für fast jeden Standort in Deutschland für eine archäologische Grobrecherche verwenden, aber für den Grund des Süßen Sees gibt es dort keinerlei Datenmaterial. Zum Glück mussten wir für unser Forschungsprojekt nicht extra in Amerika nachfragen, sondern wurden direkt in Thüringen fündig. Die detaillierten 3D-Daten der Unterwasserfahrzeuge des Fraunhofer IOSB-AST helfen uns ungemein, die Geheimnisse des Süßen Sees zu lüften.“

Insgesamt kamen zwei Fahrzeuge des IOSB-AST zum Einsatz: ein ROV unterstützte die Taucher und half bei der Erstellung von 3D-Daten im Nahbereich, eine Kartierung der Objekte von der Wasseroberfläche wurde mithilfe eines Katamarans vorgenommen.

„Für uns Ingenieure lag die Herausforderung in der Auswertung der unzähligen gesammelten Daten an diesem Tag. Unser Dank geht an dieser Stelle an MacArtney Deutschland, die uns im Vorfeld bei dieser Aufgabe unterstützten“, sagt Helge Renkewitz vom IOSB-AST.

Im Frühjahr 2019 sollen dann ausgewählte Fundstücke durch die Unterwasserarchäologen vermessen und geborgen werden. 

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Download Pressefoto 1 (JPG), Bildunterschrift & Dr. Sven Thomas vom Landesamt für Denkmalpflege und Archäologie Sachsen-Anhalt (links) und Helge Renkewitz vom Fraunhofer IOSB-AST Ilmenau (rechts) diskutieren das gesammelte 3D-Material vom Süßen See. Bild: Martin Käßler, Fraunhofer IOSB-AST

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Ehrenprofessur für Ilmenauer Wasserexperten in der Mongolei 

 

Ilmenau/Ulan-Bator, Oktober 2018: Für sein langjähriges Engagement im zentralasiatischen Wüstenstaat erhält der Fraunhofer-Forscher Dr. Buren Scharaw als erster Wissenschaftler aus Deutschland eine Ehrenprofessur an der renommierten Mongolian University of Science and Technology (MUST).

Bereits seit 2005 ist Dr. Buren Scharaw im Rahmen des IWRM-Programms - Integriertes Wasserressourcen-Management in Zentralasien, Modellregion Mongolei (MoMo) aktiv. Im Rahmen dieser Forschungsprojekte lagen seine Schwerpunkte unter anderem auf der Entwicklung wissenschaftlicher Methoden und Lösungsansätze sowie ihrer praktischen Umsetzung unter extremen klimatischen Bedingungen. Die Hauptthemen sind das Grundwassermonitoring, Wassergewinnung, -verteilung sowie Abwassersammlung und -behandlung. Zu den praktischen Arbeiten gehören beispielsweise die fachliche Unterstützung beim Neubau der Zentralkläranlage in Darkhan sowie der Aus- und Neubau von dezentralen Kleinkläranlagen. Des Weiteren beschäftigte er sich mit der akademische Aus- und Weiterbildung der Studenten und Fachkräfte in der Mongolei.

Feierliche Übergabe: Rektor Prof. B. Ochirbat der MUST Ulan-Bator (rechts) und den Rektor Prof. Batbaatar MUST Darkhan (links) an Dr. Buren Scharaw (Mitte). 

 

Die feierliche Zeremonie zur Übergabe der Ehrenprofessur fand bereits am 05. Oktober 2018 vor über 40 geladenen Gästen an der Mongolian University of Science and Technology (MUST) in der Hauptstadt Ulan-Bator statt. Die 1950 gegründete Universität ist mit über 22.000 Studenten einer der führenden Universitäten in der Mongolei.

Universitätsdirektor Prof. Dr. Ochirbat sowie der Prof. Dr. Batbaatar hoben in ihren Festreden die langjährigen Verdienste von Dr. Buren Scharaw für die hervorragende akademische und praktische Zusammenarbeit zwischen Deutschland und der Mongolei hervor. Die Ehrenprofessur wird durch ein Gremium von 46 Professoren aus insgesamt neun Fakultäten vergeben. Seit 1995 hat Dr. Buren Scharaw außerdem als Mitarbeiter der „ersten Stunde“ entscheidend am Aufbau des wissenschaftlichen Know-hows im Bereich der Wassertechnologien am Fraunhofer IOSB-AST mitgewirkt.

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Forschungsprojekt REGEES untersucht Marktdesign und Netzbetriebsführung für die Stromnetze der Zukunft

 

Ilmenau, Juli 2018: Bisher behandelt der liberalisierte Strommarkt das elektrische Netz als sogenannte „Kupferplatte“. Das heißt, der Markt geht davon aus, dass Strommengen weitestgehend frei gehandelt werden können, obwohl das dahinterliegende elektrische Netz physikalischen Grenzen unterliegt. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekt „REGEES“ hat sich ein Konsortium aus Forschung und Industrie zusammengefunden, um neue und innovative Wege zu finden, wie ein solches erneuerbares und dezentrales Energiesystem betrieben werden muss.

 

Allein im gesamten Jahr 2017 wurden laut Bundesnetzagentur über 20 Milliarden Kilowattstunden an Redispatch-Maßnahmen, das heißt ungeplante Eingriffe der zuständigen Übertragungsnetzbetreiber in die Stromproduktion von Kraftwerken, durchgeführt. Das entspricht in etwa dem Jahresbedarf von 5,7 Millionen Haushalten. Gleichzeitig wurden über 5,5 Milliarden Kilowattstunden erneuerbarer Strom aufgrund fehlender Netzkapazitäten im Rahmen des so genannten Einspeisemanagements (Einsman) heruntergeregelt.    

Im Forschungsprojekt REGEES – der Name steht für Regeneratives Elektrisches EnergieSystem - geht es um die Entwicklung optimaler Betriebs- und Regelungsstrategien für das zuverlässige elektrische Energieversorgungssystem in Deutschland. Dabei soll die bis zum Jahr 2030 bestehende Einspeisung aus erneuerbaren Energien vollständig integriert werden. In REGEES hat ein Konsortium des Fraunhofer IFF, der TU Ilmenau, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der SIEMENS AG unter der Leitung des Fraunhofer IOSB-AST Ilmenau erfolgreich nach Antworten zu diesen Problemfeldern geforscht.

Die in REGEES erarbeiteten Betriebskonzepte müssen auch in die Leitwarten der Zukunft eingebunden werden. Foto: SIEMENS AG

 

Kernstück der Arbeiten waren die koordinierte ÜNB-VNB-Netzbetriebsführung, also das Zusammenspiel zwischen Übertragungsnetzbetreiber und Verteilernetzbetreiber. Dabei wird eine Eigenschaft des erneuerbaren Energiesystems berücksichtigt: Der Großteil der dezentralen Erzeuger ist in Verteiler-Netzebenen angeschlossen und stehen dem Übertragungsnetzbetreiber nicht direkt für die Regelung zur Verfügung. Bei den Arbeiten in REGEES ging es daher zum Beispiel um den koordinierten Einsatz vorhandener Flexibilitäten wie Energiespeicher oder schaltbare Lasten zum Nutzen der Übertragungs- und Verteilernetze. Mit den in REGEES entwickelten Methoden kann ein Übertragungsnetzbetreiber die Flexibilität von Anlagen in einem unterlagerten Verteilernetz nutzen, ohne dass es dadurch zu kritischen Zuständen im unterlagerten Netz kommt. Selbst bei hohen Anteilen von erneuerbaren Energien kann das Gesamtsystem zukünftig sicher betrieben werden.

Die dabei im Rahmen von REGEES neu entwickelten Betriebsführungsstrategien sind einerseits die optimale Koordination von Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber sowie die horizontale Netzführung innerhalb einer Spannungsebene. Dabei steht die Nutzbarmachung von netzdienlichen Freiheitsgraden in allen Netzebenen im Fokus. Der zweite Forschungsschwerpunkt lag auf der koordinierten Markt-Netz-Betriebsführung: Hierzu werden die Kapazitäten relevanter Netzverknüpfungspunkte bereits vom Handel bei der Strombeschaffung berücksichtigt. Der Bilanzkreis eines Stromhändlers deckt dabei nicht nur den Bedarf seiner Kunden ab, sondern beachtet auch netzdienliche Aspekte. Ein Ergebnis von REGESS war allerdings auch, dass Eingriffe bzw. das Abschalten von Erneuerbaren-Energien-Anlagen nicht immer vermeidbar sind.

Projektleiter Prof. Peter Bretschneider: „Das Projekt REGEES zeigt, wie wir unser ambitioniertes Ziel, die Stromerzeugung in Deutschland weitestgehend auf Erneuerbare Energien umzustellen, erreichen können. Das gelingt jedoch nur, wenn alle Synergien zwischen den beteiligten Akteuren, seien es Netzbetreiber, virtuelle Kraftwerke oder Stromhändler, erkannt und genutzt werden.“

Als weiterer Baustein für die Koordination eines optimalen Gesamtsystems kamen virtuelle Kraftwerke zum Einsatz. Mit den passenden netzdienlichen und netzbetreiberunterstützenden Konzepten können sie ebenfalls dazu beitragen, den Anteil von Windkraft und Photovoltaik im bundesweiten Strommix zu erhöhen.

Die entwickelten innovativen Betriebskonzepte müssen auch in den Leitwarten der Zukunft intelligent umgesetzt werden. Dabei geht es um die Berechnung und Verwendung von Potentialen aus verteilten Erzeugungseinheiten, Lasten oder Speichern, die netzdienlich abgerufen werden können ohne die Kapazität der Netze zu überlasten. Die dafür entwickelten Leittechnikapplikationen sind prototypisch im Leitsystem „Spectrum Power“ der SIEMENS AG integriert und können demonstriert werden. 

 

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Fraunhofer Indoor-Lokalisierung erklärt GPS im phaeno Museum Wolfsburg

 

Ilmenau/Wolfsburg, Mai 2018: Sie sehen aus wie herkömmliche USB-Sticks, ermöglichen aber die Navigation und Ortung von Robotern, Fahrzeugen und Objekten in ganzen Gebäudekomplexen oder Hallen. Die am Fraunhofer IOSB-AST Ilmenau entwickelte Lokalisationslösung RTLSflares erklärt nun den Museumsgästen der Sonderausstellung „ZEIT.“ im phaeno Wolfsburg, wie Satellitennavigation funktioniert.

GPS-Navigation ist in unserer modernen Welt nicht wegzudenken, sei es im Auto, in der Schifffahrt oder auch im Luftverkehr. Wie sieht es aber mit der Navigation an Orten aus, wo keine direkte Sichtverbindung zu den GPS-Satelliten besteht, etwa in einer Ausstellungshalle? Eine für industrielle Anwendungen am Fraunhofer IOSB-AST entwickelte Indoor-Lokalisationslösung ermöglicht es nun auch Gästen im phaeno Museum Wolfsburg, einen spannenden Blick hinter die Kulissen von GPS zu werfen.

Das GPS-Exponat im phaeno Wolfsburg basiert auf der RTLSflares Technologie des Fraunhofer IOSB-AST. Foto: Matthias Leitzke

 

„Wir waren schon ziemlich überrascht, als uns die Anfrage aus Wolfsburg erreicht hat. Normalerweise kommt unsere Technologie in der Automation, Logistik und beim Objekttracking zum Einsatz. Da das Verfahren aber prinzipiell dem GPS-Ansatz ähnelt, ist es auch eine perfekte Plattform, um die Technik für ein Museumsexponat zu verwenden“, erklärt Entwicklungsingenieur Norbert Fränzel vom Fraunhofer IOSB-AST.

Statt Satelliten wie bei GPS kommt bei der Fraunhofer RTLSflares Technologie eine Art USB-Stick zum Einsatz. Mit vier dieser Sticks lässt sich ein Objekt im Raum zentimetergenau und in Echtzeit orten, bei einer Reichweite von bis zu 100 Metern. Die Sticks versenden dabei Ultra-Breitband-Signale (UWB), wobei die Laufzeit der ausgesendeten Signale gemessen werden kann und dadurch eine Positionsbestimmung möglich ist. Auf einem ähnlichen technischen Prinzip beruhen auch die Satellitennavigationssysteme wie GPS, Galileo oder GLONASS.

Eine weitere Besonderheit der Fraunhofer-Technologie ist die einfache Handhabung: Die einzelnen Sticks der Indoor-Lokalisisationlösung können sich selbstständig konfigurieren und sind damit sehr flexibel einsetzbar. Für industrielle Demo-Anwendungen stellt das Fraunhofer IOSB-AST passende Evaluationskits zur Verfügung.

Das GPS-Exponat kann im Rahmen der Sonderausstellung „ZEIT.“ noch bis 03. Februar 2019 im phaeno Wolfsburg besucht werden.

 

 

 

 

 

Thüringer Unterwasserroboter hilft bei der Suche nach historischem Flugzeug im kanadischen Bermuda-Dreieck

 

Ilmenau, September 2017: Das am Fraunhofer IOSB-AST Ilmenau entwickelte, autonome Unterwasserfahrzeug DEDAVE hilft derzeit bei der Suche nach historischen Testmodellen des Deltaflügel-Abfangjägers Avro Canada CF-105 im Ontariosee. Der Fund eines 1:8 Modells am 07. September produzierte ein gewaltiges Medienecho in Kanada bis hin zu einer Veröffentlichung in der New York Times.

Die Suche ist dabei auch die erste Bewährungsprobe für den so genannten ThunderFish alpha, einem vom Fraunhofer IOSB-AST unter dem Namen DEDAVE in Ilmenau entwickelten und derzeit von der kanadischen Firma Kraken Sonar Inc. lizensierten autonomen Unterwasserfahrzeug. Die Fundstücke des Abfangjägers sollen später im nationalen kanadischen Luftfahrt-Museum ausgestellt werden.

 

Raise the Arrow

Das kanadische Projektteam mit dem in Ilmenau entwickelten Unterwasserfahrzeug DEDAVE. Bildquelle: Raise the Arrow

Der Überschall-Deltaflügler Avro Canada CF-105 wurde Mitte bis Ende der 1950er Jahre in Kanada als Abfangjäger entwickelt. In den kanadischen Museen existieren bisher jedoch nur Nachbauten dieses historischen Flugzeuges. Bei der Entwicklung des Flugzeuges wurden zahlreiche Tests von einer Basis am Ufer des Ontariosees durchgeführt. Dabei wurden Modelle des späteren Flugzeugs auf Trägerraketen befestigt und nach dem Start auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Von diesen Versuchen existieren noch heute zahlreiche Fragmente (Düsenantrieb, Prototypen), die über ein großes Gebiet im Ontariosee verstreut sind. Bei der Suche hilft nun Fraunhofer-Technologie: Aufgabe des ThunderFish alpha ist es, möglichst große Teile des Ontariosee-Bodens mit einem High-Tech Sonar abzuscannen. Die Daten werden schon während der Tauchfahrt in Echtzeit ausgewertet und geben genaue Hinweise auf mögliche Fundstellen. Das Untersuchungsgebiet wird dabei auch als »Kanadisches Bermuda-Dreieck« bezeichnet, da dort neben den Flugzeugfragmenten weit mehr als 100 Schiffwracks vermutet werden. Mit Hilfe des ThunderFish alpha wurden Ende August bereits Teile der Trägerraketen im Ontariosee aufgespürt. Der Durchbruch gelang am 07. September, als erstmals ein 1:8 Modell des Flugzeuges im Ontariosee geortet werden konnte.

Dieser Fund erzeugte in Kanada ein gewaltiges Medienecho, bis hin zu einer Veröffentlichung in der New York Times. Finanziert wird die Suche von einem kanadischen Unternehmer, der das Projekt im Rahmen der »Raise the Arrow« Kampagne unterstützt.  

Pressemitteilung als PDF

 

CF-105 Arrow

Nachbau der Avro Canada CF-105 »Arrow«. Bildquelle: Ken Mist, CCSA. https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/

Sonarbild

Detektierte Fragmente im Ontariosee (Sonarbild des ThunderFish alpha Unterwasserfahrzeugs). Foto: Kraken Sonar Inc.

Raketenantrieb

Erster Sucherfolg mit Hilfe aus Thüringen: Die Trägerrakete der CF-105 auf dem Grund des Ontariosees. Foto: Kraken Sonar Inc.

 

 

Kommerzieller Durchbruch für DEDAVE-Unterwasserfahrzeug: Lizenzvertrag mit Kraken Sonar Inc. aus Kanada unterzeichnet

Ilmenau, Mai 2017: Das am Fraunhofer IOSB-AST Ilmenau entwickelte, autonome Unterwasserfahrzeug DEDAVE wird an das börsennotierte, kanadische Unternehmen Kraken Sonar Inc. verkauft. Hinzu kommt ein exklusiver Lizenzvertrag für große Unterwasserfahrzeuge, der weitere Einnahmen für die kommenden Jahre sichert.

 

Nach mehr als sechs Jahren intensiver Entwicklungsarbeit im Bereich autonomer, tiefseetauglicher Unterwasserfahrzeuge können die Ilmenauer Ingenieure die Früchte Ihrer Arbeit ernten: Im März 2017 konnte ein exklusiver Lizenzvertrag für große Unterwasserfahrzeuge mit der börsennotierten kanadischen Aktiengesellschaft Kraken Sonar Inc. unterzeichnet werden.

DEDAVE

David Shea, Vice President von Kraken Sonar Inc.: „Unser Team ist beeindruckt von den einzigartigen Features und dem Systemdesign von DEDAVE, darunter die Open-Frame-Architektur, der werkzeuglose Zugang zur Payload-Sektion und die schnellen Turnarounds durch den druckneutralen Aufbau. Das Konzept von DEDAVE überzeugt: Es ist äußert robust, leicht bedienbar und extrem flexibel.

Kraken Sonar Inc. plant, auf Basis des Lizenzvertrages, DEDAVE mit neuen, größeren Sensoren, darunter dem Kraken MINSAS120, auszurüsten. Dank der Lizensierung der DEDAVE-Software und Hardwarekomponenten werden die Entwicklungskosten und technischen Risiken für das maritime Robotikprogramm von Kraken Sonar Inc. erheblich reduziert. DEDAVE ist gleichzeitig ein wichtiger Baustein für das geplante ThunderFish® AUV-Programm von Kraken Sonar Inc.

Thomas Rauschenbach, Leiter Fraunhofer IOSB-AST: „Mit Kraken Sonar Inc. haben wir einen international führenden, verlässlichen und langfristigen Partner für unsere Technologien im Bereich autonomer Unterwasserfahrzeuge (AUV) gefunden. Unser Team ist stolz, nun die Kommerzialisierung unserer State-of-the-Art-Lösungen zu begleiten.

Christoph Wiktor Schureck LL.M., Fraunhofer-Gesellschaft, Patents and Licensing: „Persönlich freut es mich, dass ich mit meiner Tätigkeit eine solide rechtliche Basis für eine langjährige, internationale und aussichtsreiche Kooperation für Unterwasserfahrzeuge zwischen dem Fraunhofer IOSB-AST und Kraken Sonar Inc. erzielen konnte.

Dr. Jakob Schwender, Geschäftsführer der Kraken Robotik GmbH Bremen: „DEDAVE ist eine hervorragende Plattform für die kommende Generation von autonomen Unterwasserfahrzeugen: Diese sind kognitiv, intelligent und so anpassungsfähig, dass sie schon während einer laufenden Mission eigene Entscheidungen treffen können.

Kraken Sonar Inc. ist ein maritimes Technologieunternehmen, das sich mit dem Design, der Entwicklung und dem Vertrieb von fortschrittlichen Sonar- und akustischen Geschwindigkeitssensoren für unbemannte Unterwasserfahrzeuge beschäftigt. In den vergangenen zwei Jahren hat sich das Unternehmen als Weltmarktführer bei Synthetic Aperture Sonar ausgezeichnet - eine revolutionäre, bildgebende Unterwassertechnologie, die die Meeresbodenuntersuchungen durch die Bereitstellung von hochauflösenden Bildern bei überlegenen Abdeckungsraten drastisch verbessert. Krakens Serie von SAS-Produkten wie AquaPix ® nutzt fast zwei Jahrzehnte Forschung und Entwicklung.

 

Die Kraken Robotik GmbH ist ein 2016 gegründetes Spin-Off des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) und ein Tochterunternehmen von Kraken Sonar Inc. Die in Bremen ansässige Firma entwickelt Sensoren und Software für die nächste Generation intelligenter Unterwasserfahrzeuge. Mit SeaVision® bietet die Kraken Robotik GmbH das weltweit erste, vollfarbige und lasergestützte Unterwasser-Imaging-System an, das in punkto Auflösung, Reichweite und Scanrate neue Maßstäbe setzt.  

 

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 67 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in ganz Deutschland. 24 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von mehr als 2,1 Milliarden Euro.

Der Institutsteil Angewandte Systemtechnik (IOSB-AST) des Fraunhofer IOSB entwickelt innovative und anwendungsnahe Lösungen für Energie- und Wasserversorger, forscht an autonomen Unterwasserfahrzeugen und beschäftigt sich mit dem Hard- und Softwaredesign von eingebetteten Systemen. Das IOSB mit seinen sechs Standorten verfügte 2016 über ein Budget von 52 Millionen EUR und beschäftigt rund 500 Mitarbeiter, davon zirka 80 in Ilmenau.

 

Fraunhofer IOSB-AST startet mit Schulungsangebot zum Thema „Cybersicherheit für kritische Infrastrukturen“ in Görlitz

 

Das neue Weiterbildungsangebot der Fraunhofer Academy richtet sich an die Managementebene aus der Energie- und Wasserbranche und vermittelt die Basis für passgenaue Konzepte für die IT-Sicherheit von kritischen Infrastrukturen. Die ersten Seminare finden vom 29. – 30.Mai und am 15. Juni 2017 in Görlitz sowie am 11. Juli 2017 in Berlin statt.

 

 

Mit der zunehmenden Digitalisierung der Gesellschaft steigt das Bedrohungspotenzial durch Cyberattacken deutlich an. Das Risiko, Opfer eines Cyberangriffs zu werden, erhöht sich kontinuierlich. Neben den klassischen Angriffen auf IT-Infrastrukturen ist auch eine Zunahme von Cyber-Attacken auf kritische Infrastrukturen und Industrieanlagen zu beobachten. Die eigene Lage zu reflektieren, um ein »Bewusstsein« für Cybersicherheit zu entwickeln, bildet dabei den Schlüssel zur erfolgreichen Abwehr von Hackerangriffen.

Die Inhalte des Seminars vermitteln einen Überblick zur IT-Sicherheit für kritische Infrastrukturen und erläutern die Gesetzeslage und deren Umsetzung. Außerdem werden die Bedrohungslagen anhand anschaulicher Angriffsszenarien verdeutlicht sowie Möglichkeiten der Gegenwehr, Standardvorgehensmodelle und den damit verbundenen Aufwand der Einführung und Umsetzung vorgestellt. Zusätzlich werden Aspekte der Personalführung und -sensibilisierung im Kontext der IT-Sicherheit behandelt. 

Die direkte Diskussion mit den Seminarteilnehmern ermöglicht es, praxisnahe Fragestellungen aus dem Unternehmensalltag mit einzubeziehen. Die kontinuierliche Verbesserung des Schulungsangebotes auf die unternehmensspezifischen Bedürfnisse verfolgt das Ziel, IT-Sicherheit nicht nur zu schulen, sondern in den Unternehmensalltag zu überführen. Das Seminar richtet sich an Geschäftsführer, Führungskräfte und Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Managements. 

Die erste Auflage des Seminars findet vom 29. – 30. Mai 2017 im Schlesischen Museum in Görlitz statt. Dabei liegt der Fokus auf Unternehmen im Kontext kritischer Infrastrukturen in der Energie- und Wasserbranche. Anmeldungen für das Weiterbildungsangebot sind noch bis 13. Mai 2017 unter http://www.academy.fraunhofer.de/ möglich. 

Ein weiteres Seminar zum Thema „IT-Sicherheit in Unternehmen“ mit der Zielgruppe kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) findet am 15.06.2017 in Görlitz (Anmeldeschluss: 31.05.2017) statt. 

Ein drittes Seminar wird kurz vor der Sommerpause am 11. Juli 2017 im Fraunhofer-Forum in Berlin wieder zum Thema „IT-Sicherheit kritischer Infrastrukturen in der Energie- und Wasserbranche“ angeboten. 

 

Digitalisierung der Energiewirtschaft im Fokus: Fraunhofer IOSB-AST und Compello präsentieren Lösungen auf der E-world energy & water 2017 in Essen

 

Ilmenau/München, den 31. Januar 2017: Gemeinsam mit der Compello GmbH präsentiert das Fraunhofer IOSB-AST vom 07.02. – 09.02.2017 auf der E-world energy & water Essen in Halle 3, Stand 272, Lösungen rund um das Thema Digitalisierung.


Server-Rack für leistungsfähige IT-Lösungen: Auf der E-world 2017 steht das Thema Digitalisierung der Energiewirtschaft im Fokus. Foto: Martin Feige, Fraunhofer IOSB-AST.

Mit den Schwerpunkten EMS-EDM PROPHET® und neuen Weiterbildungsangeboten der Fraunhofer Academy startet das Fraunhofer IOSB-AST zur E-world 2017 in Essen.

Die Digitalisierung der Energiewirtschaft ist für das Fraunhofer IOSB-AST dabei gar kein neues Thema: Schon seit der Liberalisierung der Energiemärkte Ende der 1990er Jahre beschäftigen sich die Fraunhofer-Forscher mit IT-Lösungen für Stromhändler, Stadtwerke, Netzbetreiber, Direktvermarkter oder externe Dienstleister. Gebündelt werden diese Aktivitäten in der Energiemarktsuite EMS-EDM PROPHET®. Mit dieser Softwarelösung werden alle energiewirtschaftlichen Kernaufgaben im Bereich Bilanzkreismanagement und Netznutzungsmanagement (EDM) sowie medienübergreifende Prognosethemen sowie die Beschaffungsoptimierung (EMS) abgedeckt.

Als Neuheit präsentiert das Fraunhofer IOSB-AST außerdem zwei neue Weiterbildungsangebote der Fraunhofer Academy: Zum einen die Weiterbildung zum „Energy Data Analyst“, zum anderen das im Januar 2017 der Öffentlichkeit vorgestellte „Lernlabor Cybersicherheit für kritische Infrastruktur“, das sich vor allem dem Thema IT-Sicherheit im energiewirtschaftlichen Umfeld widmet. Mit im Gepäck ist auch der langjährige Partner Compello GmbH, der neben seinen bewährten Lösungen im Bereich der Marktkommunikation ein neues AS4 Gateway für die Gasmarktkommunikation vorstellt. Compello bietet Systeme für den Datenaustausch zwischen Marktpartnern (EDI) und Anwendungen in internen Netzwerken (EAI) sowie für den Datenaustausch über Ländergrenzen hinweg mit europäischen Marktpartnern im Strom- oder Gasmarkt.

Alle Lösungen werden vom 07.02. – 09.02.2017 auf der E-world energy & water Essen in Halle 3, Stand 272 präsentiert.  

Über das Fraunhofer IOSB-AST

Der Institutsteil Angewandte Systemtechnik (IOSB-AST) des Fraunhofer IOSB entwickelt innovative und anwendungsnahe Lösungen für Energie- und Wasserversorger, forscht an autonomen Unterwasserfahrzeugen und beschäftigt sich mit dem Hard- und Softwaredesign von eingebetteten Systemen. Im Auftrag von kleinen und großen Unternehmen sowie öffentlichen Förderern entstehen dabei auf wissenschaftlicher Grundlage leistungsfähige und praxisnahe Anwendungen, die über den Wirtschafts- und Wissenschaftsstandort Thüringen hinaus auch international Anerkennung finden.

 

Über die Compello GmbH

Die Compello GmbH ist Spezialist für den sicheren standardisierten Datenaustausch zwischen Unternehmen (Electronic Data Interchange – EDI) und innerhalb eines Unternehmensnetzwerks (Enterprise Application Integration – EAI). Für die Energiebranche liefert Compello seit Jahren Lösungen für die Marktkommunikation. Diese bietet Compello auch als OEM-Lösungen für EDM-,  Prognose- und andere Systeme.

 

Download der Pressemitteilung: Digitalisierung der Energiewirtschaft im Fokus

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