Forschungsprojekte

Die Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (»AGEE-Stat«) arbeitet im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, und nukleare Sicherheit (BMU) an wichtigen Datengrundlagen über erneuerbare Energien, die für nationale und internationale Zwecke benötigt werden. Dabei wird sie von der Geschäftsstelle am Umweltbundesamt (UBA) geleitet und wissenschaftlich sowie organisatorisch unterstützt. Im Rahmen des Projekts ist das Fraunhofer ISE für die wissenschaftliche Begleitung in den Bereichen Photovoltaik und Wärmepumpen (Umweltwärme/ oberflächennahe Geothermie) zuständig. | Laufzeit: 04/2019 - 06/2022

Wärmepumpen stellen eine effektive Lösung dar, um den Energieverbrauch und die Umweltbelastung von Gebäuden zu verringern und erneuerbare Energien in die Wärmeversorgung einzubringen. Allerdings entspricht die tatsächliche Effizienz von Wärmepumpen in der Praxis nicht immer den Erwartungen. Neben hohen auftretenden Wärmeverlusten wird die Energieeffizienz durch eine nicht passende Anlagenauslegung, durch Fehlparametrierung der Wärmepumpenregelung und durch unerkannte Betriebsdefizite vermindert. Gegenstand des »AI4HP«-Projekts ist deswegen die Entwicklung einer neuen Generation von "intelligenten Wärmepumpen", die sich mit Hilfe von Künstlichen Neuronalen Netzen adaptiv an eine sich verändernde Randbedingungen anpasst und damit die Energieeffizienz unter Einhaltung des Nutzerkomforts erhöht. | Laufzeit: 09/2021 - 08/2024

Der Bausektor ist einer der wichtigsten Bereiche, wenn es um Energieeinsparungen und Emissionssenkungen geht. Zudem koexistieren in der Bauwirtschaft große internationale Unternehmen mit KMUs, die 92 Prozent des Marktes ausmachen. Die Bauwirtschaft beträgt 9 Prozent des BIP der Europäischen Union. Allerdings ist der Bausektor bislang nur wenig digitalisiert. In diesem Zusammenhang zielt das EU-finanzierte Projekt BIM4REN auf die Entwicklung und Demonstration benutzerfreundlicher Building Information Modeling-Tools (BIM) und -Dienstleistungen im Bereich der Sanierung von Gebäuden und der Erneuerung der Gebäudetechnik. Im Projekt haben sich 23 Interessenvertreter des Bausektors aus Forschungsinstituten, Universitäten sowie kleine und große Industrieunternehmen zusammengeschlossen. | Laufzeit: 10/2018 - 9/2022

Projekt im Geschäftsfeld Klimaneutrale Wärme und Gebäude Thema: Wärmepumpen Laufzeit: 12/2019 - 12/2024

Dieses Vorhaben hat zum Ziel, aktuelle Unsicherheiten hinsichtlich Kosten, Systemauswahl und tatsächlicher Effizienz beim Einbau von Hybrid-Wärmepumpen in Bestandsgebäuden zu lösen. Methodisch wird dies durch die Entwicklung eines komplexitätsreduzierten Systemkonzepts in Kombination mit einem modularen Zertifizierungssystem erreicht. Dies beinhaltet die Teilintegration, die Vorkonfektionierung der Systemkomponenten und eine vereinfachte Zertifizierungsmethodik, welche zu einer Reduktion von Initialkosten führen soll. | Laufzeit: 08/2023 - 06/2026

Das Potential der Wärmepumpe spielt eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung des Gebäudebestands. Allerdings wird der Gebäudebestand bis heute überwiegend mit Wärme aus fossilen Energieträgern versorgt und die Energie der Wärmepumpe zu wenig genutzt. Inzwischen gibt es eine große Bandbreite an Systemlösungen für Bestandsgebäude, gerade auch für Mehrfamilienhäuser, die unterschiedliche bauliche und energetische Anforderungen stellen. So können unterschiedliche Wärmequellen und Wärmeerzeuger eingebunden und verschiedene hydraulische und räumliche Einbindungen umgesetzt werden. Damit Wärmepumpen in Bestandsgebäuden verstärkt etabliert werden, bedarf es systematischer Lösungsansätze bei den Prozessen der Planung, der Umsetzung, des Betriebs und des Anlagebetriebs. | Laufzeit: 10/2020 - 09/2024

Im Teilprojekt HEAVEN des Projekt-Verbundes LowEx-Bestand wurden Wärmequellen für Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern im städtischen Umfeld mit wenigen dafür nutzbaren Umgebungsflächen adressiert. Es wurden die kombinierte Nutzung der Wärmequellen Außenluft und Erdreich entwickelt und untersucht. Des Weiteren wurden dezentrale Wohnraumlüftungen untersucht, denen eine Schlüsselrolle in der MFH-Sanierung zukommen kann. Insbesondere eine bedarfsgeführte Regelung verspricht erhebliche Energieeinsparpotenziale. Daher wurde die Regelung dieser Geräte optimiert und eine Methode zur Bewertung entwickelt. Die Anforderungen an die Geräte in Bezug auf deren Kompaktheit, Wärmerückgewinnung und Geräuschentwicklung steigen stetig, die technischen Eigenschaften eines Koaxial-Wärmeübertragers adressieren diese. | Laufzeit: 01/2018 - 12/2023

Trocknungsprozesse sind Bestandteil vieler Produktionsabläufe im Agrar- und Lebensmittelbereich. Übliche Trocknungsverfahren arbeiten in der Regel mit einem beheizten Luftstrom. Durch Wärmepumpen und der Nutzung von Sorptionstechnologie lässt sich der Trocknungseffekt optimieren. Daraus resultiert eine Reihe vorteilhafter Effekte. Die Reduktion der Prozesstemperatur ermöglicht einerseits eine vitaminerhaltende Trocknung und Erhöhung der Produktqualität hinsichtlich Bissfestigkeit und Farbe, andererseits einen energetisch effizienteren Trocknungsprozess. Die thermische Energie kann beispielsweise aus Solarkollektoren, aus Abwärme, oder auch aus einer solar gespeisten Wärmepumpe bezogen werden. Die Energieeffizienz der Trocknung soll so weit optimiert werden, dass die elektrische Energie für die Wärmepumpe und den Ventilator im Trockner über eine gekoppelte Photovoltaikanlage erzeugt werden kann. | Laufzeit: 11/2022 - 10/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Thema: Gebäudesystemtechnik, Laufzeit: 08/2020 - 07/2024

Eine Voraussetzung zur Erreichung der Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 ist ein schneller Ausbau von Wärmepumpen im Gebäudesektor. Insgesamt soll nach der Wärmepumpen-Offensive der Bundesregierung der Bestand an Wärmepumpen von derzeit rund 2 Millionen bis zum Jahr 2030 auf über sechs Millionen Wärmepumpen steigen. Das Projekt »InnoWP« adressiert wesentliche Herausforderungen für diesen Markt-Hochlauf in den Bereichen Leistungselektronik und Halbleiter für den gesamten Leistungsbereich von Wärmepumpen in Wohngebäuden vom Einfamilienhaus-Neubau bis hin zu größeren Mehrfamilien-Bestandsgebäuden. | Laufzeit: 04/2024 - 03/2027