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Beim »From Lab to Market Challenge«-Event Ende Juni in Leverkusen belegte das Team »ESILIB« des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE den zweiten Platz. Die Forschenden entwickeln Anoden-Materialien für die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien und setzen dabei auf ein Silizium-Kohlenstoff-Komposit, das nachhaltig ist und gleichzeitig die Reichweite von Elektrofahrzeugen um bis zu 40 Prozent erhöhen kann.

Um Wasserstoff per Elektrolyse aus den Wasser-Molekülen abzuspalten, braucht es Energie, die bestenfalls aus Erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben ein kombiniertes Photovoltaik-/Elektrolyse-Modul entwickelt, das Wasserstoff effizient direkt aus Solarenergie produziert. Dafür wird das Wasser-Molekül mithilfe der hohen Photospannung von Mehrfachsolarzellen gespaltet, die wiederum elektrisch und thermisch mit Elektrolysezellen verbunden sind. Ein im Freien vermessener Demonstrator des Forschungsteams wandelte bis zu 31,3 Prozent der Sonnenenergie in chemische Energie um, bezogen auf den Brennwert von Wasserstoff.

Das Ergebnis einer aktuellen Kurzstudie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE: In Privathaushalten sind Wärmepumpen und Fernwärme über den Lebenszyklus hinweg in der Regel deutlich günstiger als Gasbrennwertheizungen – zumal Gasheizungen künftig steigende Anteile sogenannter grüner Gase gemäß der geplanten „Bio-Treppe“ nutzen müssen. Dies sieht zumindest der Entwurf des Gebäudemodernisierungsgesetzes (GModG) vor.

Die Europäische Union will sich unabhängiger von Rohstoffimporten machen und gleichzeitig die Versorgung mit Materialien sichern, die für die Energiewende gebraucht werden. Hier setzt das europäische Projekt »M-BAT« an: Es wird chemische Verfahren zur Rückgewinnung von Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit entwickeln und Pilotprojekte in Spanien, Polen und England durchführen. Das Fraunhofer ISE bringt seine Expertise im Bereich der direkten Lithiumgewinnung aus geothermalen Solen in das Projekt ein.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, die FENECON GmbH und der OpenEMS Association e. V. entwickeln gemeinsam eine Open-Source-Referenzimplementierung für Energiemanagementsysteme (EMS), die eine sichere und interoperable Kommunikation zwischen Messsystem, Steuerung und dezentralen Energieanlagen ermöglicht. Diese Lösung legt die Grundlage für sichere Stromnetze und den wirtschaftlich optimalen Betrieb von Erzeugern, Speichern und Stromverbrauchern. Die Integration einer am Fraunhofer ISE entwickelten Bibliothek für Kommunikationsprotokolle in das quelloffene Energiemanagementsystem OpenEMS soll die Digitalisierung des Energiesystems vorantreiben.

Die Entwicklungen bei PV-Hybridspeichern und Elektromobilität schreiten rasch voran, und mit ihnen entwickelt sich auch die dafür notwendige Leistungselektronik weiter. In dem vom Fraunhofer ISE koordinierten Verbundprojekt »GaNHypeCharge« werden innovative Technologien für einen PV-Heimspeicher mit bidirektionaler DC-Ladung erforscht und demonstriert. Ziel ist es, ein besonders effizientes und ressourcenschonendes Speichersystem zu entwickeln, das Photovoltaik, stationäre Batteriespeicher sowie die direkte DC-Ladung von Elektrofahrzeugen intelligent koppelt.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE gelang es, ihren eigenen Modul-Rekord durch eine optimierte Verschaltung der Solarzellen zu übertrumpfen. Ihr III-V-Germanium-PV-Modul erlangt so einen Wirkungsgrad von 34,4 Prozent. Die Solarzellen entwickelte die Firma AZUR SPACE, Antireflexstrukturen auf dem Vorderseitenglas kamen von der Firma temicon. Besucherinnen und Besucher der Intersolar / The Smarter E 2026 können das effizienteste PV-Modul der Welt am Stand A1.440 des Fraunhofer ISE sehen.

Der Güterverkehr auf der Straße ist einer der größten CO2-Verursacher im deutschen Transportsektor, rund ein Drittel der verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen entfallen auf den Schwerlastverkehr. Um den Umstieg auf batterieelektrische LKW zu ermöglichen, muss die nötige Ladeinfrastruktur verfügbar sein. In vielen Fällen ist die Leistung am Netzanschluss dafür nicht ausreichend. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat dazu im Auftrag der Streck Transportgesellschaft eine umfassende Potenzialanalyse zur Elektrifizierung einer E-Lkw-Flotte am Logistikzentrum durchgeführt. Demnach ist durch die Kombination von Photovoltaikanlage, Batteriespeicher und Energiemanagement die Versorgung gewährleistet und stellt die wirtschaftlichste Lösung für Logistikzentren.

Der Hochlauf der strombasierten Wasserstoffwirtschaft eröffnet Ostdeutschland vielfältige Chancen für Wertschöpfung und Arbeitsmarkt. Um diese Potenziale gezielt zu analysieren und sichtbar zu machen, hat die Initiative für Wasserstoff in Ostdeutschland (IWO) e.V. gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem WifOR Institute eine umfassende Studie gestartet. Sie untersucht die Wertschöpfungs- und Arbeitsmarktpotenziale der Wasserstoffwirtschaft in den neuen Bundesländern.

Um die in Deutschland angestrebte Treibhausgasneutralität bis 2045 zu erreichen, reicht die reine Emissionsminderung nicht aus. Erforderlich ist zusätzlich eine aktive Entnahme von CO₂ aus der Atmosphäre durch sogenannte Negative Emissionstechnologien (Negative Emission Technologies, NETs). Eine neue Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE analysiert die Rolle von NET für das Erreichen der Klimaziele. Entscheidende Faktoren sind demnach ein breiter Mix aus verschiedenen NET-Technologien sowie eine integrierte Strategie für das Energiesystem, den NET-Hochlauf und eine nachhaltige Biomassenutzung nötig. Im Jahr 2045 entnehmen die NETs zwischen 39 und 51 Millionen Tonnen schwer vermeidbarer CO₂- Emissionen.