Forschungsprojekte

Die chemische Industrie in Deutschland ist eine der energieintensivsten Branchen und steht vor der Herausforderung, ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Durch die Integration von Hochtemperatur-Wärmepumpen in chemische Prozesse kann die Energieeffizienz verbessert und der CO2-Ausstoß gesenkt werden. Die Partner Evonik Operations GmbH und Fraunhofer ISE arbeiten gemeinsam an der Entwicklung innovativer Lösungen, um den CO2-Ausstoß zu reduzieren und die Energieefizienz der Industrie zu verbessern. | Laufzeit: 09/2024 - 08/2028

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 02/2020 - 02/2021

Im vorliegenden Projekt soll eine vorteilhafte und innovative Alternative zu BHKWs entwickelt und demonstriert werden: die Verbrennung der Gase in einer Mikrogasturbine (mGT) und nachgeschaltete Nutzung der hohen Abgastemperaturen in einem Organic Rankine Cycle (ORC). Der Wirkungsgrad kann den eines BHKW erreichen und bietet entscheidende Vorteile der mGT gegenüber der klassischen Verbrennung. Dies sind vor allem eine sehr schadstoffarme Verbrennung (v.a. NOx) und die hohe Brennstoff-Flexibilität. Eine zentrale Komponente und gleichzeitig Herausforderung in einer solchen Kombination sind hochtemperaturbeständige keramische Wärmetauscher und weitere Komponenten, die im Projekt entwickelt werden. Im Projekt werden zwei Systemvarianten aufgebaut und getestet. Neu ist die Kombination von mGT und ORC auf einer gemeinsamen Antriebswelle zu einer Mikrohybridturbine (»MiHyT«) mit einem keramischen koaxial-Wärmeübertrager. | Laufzeit: 12/2024 - 11/2027

Im Projekt »DekarAsphalt« untersucht das Fraunhofer ISE die Dekarbonisierung der Prozesswärmebereitstellung in der Asphaltproduktion. Hierbei wird die Integration von Wärmepumpen, Speichern in Form von Wärme- und Batteriespeichern sowie Wasserstoff analysiert, um den Einsatz fossiler Brennstoffe zu ersetzen oder zu reduzieren und die fluktuierende Stromerzeugung erneuerbarer Energien auszugleichen. Ziel ist es, CO₂-Emissionen und Energiekosten deutlich zu senken und gleichzeitig eine praxistaugliche Roadmap für klimaneutrale Asphaltmischanlagen zu entwickeln. | Laufzeit: 03/2025 - 09/2025

Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Optimierung kosteneffizienter Füllköpermaterialien für Hochtemperaturspeicher auf Phosphatbinderbasis sowie das Testen eines Hochtemperaturspeichers in einer industriellen Anwendung. Das Anwendungsgebiet der Füllkörper sind thermische Speicher für die Abwärmenutzung sowie solarthermische und fossile Kraftwerke mit Thermalöl oder Salzschmelze als flüssigem Speichermedium oder mit gasförmigen Wärmeträgermedien wie Luft. | Laufzeit: 03/2019 - 08/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Thema: Lüftung, Klima, Kälte; Betriebsführung von Gebäuden; Wärmepumpen, Laufzeit: 03/2021 - 04/2025

Im Rahmen des Vorhabens »OptiCorr« wurden Maßnahmen zur thermischen Optimierung des Nassendes einer Wellpappenanlage für die Produktion von klimaverträglicherer Wellpappe entwickelt. Zur Produktion von Wellpappe werden große Mengen an thermischer und elektrischer Energie benötigt, wobei sich diese in 85 % thermische Energie und 15 % elektrische Energie aufteilt. Die thermische Energie wird durch Dampf bereitgestellt, der in fossil befeuerten Dampfkesseln erzeugt wird. | Laufzeit: 09/2024 - 03/2026

Wie wirtschaftlich ist solarthermische Prozesswärme in Deutschland, welche Rolle spielen etwa die Investitionszuschüsse aus dem Förderprogramm EEW dabei und wie stellt sich die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu fossiler Wärmegestehung dar? Diese Fragen standen im Zentrum unserer Studie zur Dekarbonisierung industrieller Wärme durch solarthermische Prozesswärme. Bewertet wurden verschiedene Kollektortechnologien, Temperaturbereiche und Standorte mittels dynamischer Simulationen und detaillierter Kostenmodelle. Die Ergebnisse zeigen, unter welchen Bedingungen Solarthermie bereits heute eine wettbewerbsfähige und klimafreundliche Alternative zur konventionellen Wärmeerzeugung sein kann. | Laufzeit: 07/2024 - 12/2024

Mit dem Ausstieg aus der Kohleverstromung fallen nicht nur große Mengen an Stromerzeugungskapazitäten weg, sondern auch Gigawatt an thermischer Leistung in Fernwärmenetzen die durch CO2-arme Alternativen ersetzt werden müssen. Großwärmepumpen an den ehemaligen Kraftwerksstandorten die Wärme in die existierenden Fern- oder Nahwärmenetze einspeisen sind eine vielversprechende Alternative zu dezentralen Lösungen insbesondere im dichtbebauten urbanen Raum. Im Rahmen des Projekts »FernWP« sollen die Hemmnisse zur zeitnahen Integration von Großwärmepumpen in Fernwärmesysteme sowohl auf technischer als auch auf ökonomischer Seite reduziert werden. | Laufzeit: 10/2021 - 09/2025