Forschungsprojekte

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  • © Fraunhofer IFAM

    Versinterter Aluminium­faserwerkstoff, beschichtet mit Adsorptionsmaterial (SAPO-34).

    Ziel ist die Entwicklung eines Heizgeräts auf Zeolith-Basis mit Wasser als Arbeitsmittel, welches auf Grund neuartiger Adsorptionswärmeübertrager und der optimierten Funktionsweise von Verdampfer und Kondensator bei vergleichbaren Leistungen und einer Jahresarbeitszahl von über 1,3 deutlich kompakter und kostengünstiger ist, als die am Markt befindlichen Geräte. Für die Entwicklung des Adsorptionswärmeübertragers sind poröse, aber dennoch gut wärmeleitende Materialien von zentraler Bedeutung. Eine große Oberfläche gepaart mit dünnen Sorbens-Schichten (< 100 µm) beschleunigt die Dynamik des Ad-/ und Desorptionsprozess und bietet damit ein großes Potenzial für eine hohe Leistungsdichte des Sorptionsmoduls der Gas-Wärmepumpe. | Laufzeit: 05/2013 - 04/2017

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  • © AI4CITIES

    Im EU-finanzierten Projekt »AI4Cities« kommen führende europäische Städte wie Amsterdam, Helsinki oder Stavanger zusammen, um gemeinsam nach Lösungen auf Basis künstlicher Intelligenz (KI) zur Dekarbonisierung im Bereich Mobilität und Energie zu suchen. Dabei ist Fernwärme für viele Städte eine zentrale Säule in ihrer Dekarbonisierungsstrategie. Durch eine kontinuierliche und automatisierte Überwachung der Fernwärmeübergabestationen kann ein energieeffizienter und wirtschaftlicher Betrieb der Fernwärmenetze gesichert werden. Mithilfe der Softwarelösung der Fa. Symvio, die im AI4CITIES Projekt gemeinsam mit dem Fraunhofer ISE entwickelt wird, können Energieversorgungsunternehmen und Kunden wie technische Stadtverwaltungen den Betrieb ihrer Fernwärmeanschlüsse besser überwachen und optimieren und damit den Energieverbrauch reduzieren und CO2 einsparen. | Laufzeit: 04/2021 - 03/2022

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  • Details einer Nervenzelle

    Eine wichtige systemtechnische Komponente von Solarthermieanlagen ist die Regelung. Wesentliche Kosten dieser Komponente entstehen bei der Programmierung der Regelalgorithmen. Hier könnte die Nutzung der Methodik von Neuronalen Netzwerken erhebliche Kostenvorteile erschließen. Gleichzeitig bieten sich damit auch ganz neue Möglichkeiten der Regelungsoptimierung in Hinblick auf die Energieverbrauchsoptimierung. Wesentliches Ziel des Projekts »ANNsolar« ist es, die monetären und technischen Vorteile der Methodik der Neuronalen Netzwerke für die Solarthermie nutzbar zu machen und zu belegen. Die Option, selbstlernende Algorithmen zu generieren, erlaubt auf wesentlich einfachere Weise komplexe Regelungsstrategien zu realisieren, die eine Steigerung der Energieeffizienz ermöglichen. | Laufzeit: Oktober 2014 - Juni 2018

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  • © Fraunhofer ISE

    KI-Pipeline für adaptiven Wärmepumpenbetrieb.

    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

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  • © Fraunhofer ISE

    Visualisierung der solarthermischen Jalousie mit absorbierenden Lamellen, Heat-Pipes und einer schaltbaren thermischen Kopplung.

    Bauwerksintegrierte Solarthermie kann höhere Erträge zu niedrigeren Kosten ermöglichen. Um der Architektur mehr Gestaltungsmöglichkeiten zu geben, werden im Forschungsprojekt »ArKol« zwei neuartige Fassadenkollektoren von der Idee bis zur Anwendungsreife entwickelt. Zum einen wird ein Streifenkollektor entwickelt, der hohe Effizienz bietet, wobei der Streifenabstand und das Material zwischen den Streifen frei gewählt werden können. Zum anderen wird eine solarthermische Jalousie entwickelt, die z. B. zwischen Glasscheiben eingesetzt werden kann. Die Jalousie ist dabei so beweglich wie eine normale Jalousie, liefert aber gleichzeitig erneuerbare Wärme und verringert den g-Wert. Beide Technologien nutzen Heat-Pipes, was eine hohe Flexibilität im Kollektordesign ermöglicht. | Laufzeit: 01/2016 - 02/2020

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  • Jugendstilgebäude in Zürich
    © Solar Agentur Schweiz

    Jugendstilgebäude in Zürich vor der Sanierung.

    Für die Sanierung eines Mehrfamilienwohnhauses in Zürich, bei dem gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) unter Mitwirkung des Fraunhofer ISE beispielhaft zum Einsatz kam, wurde im Rahmen des Schweizer Solarpreises ein Plusenergiebau-Diplom verliehen. Durch die Integration von Photovoltaik auf den Dach- und Fassadenflächen, bei der die Jugendstilarchitektur erhalten wurde, konnte ein Plusenergiestandard erreicht werden. Zur detaillierten Anlagenauslegung hinsichtlich Ertrag und Betriebssicherheit kamen Simulationsmodelle des Fraunhofer ISE zum Einsatz, die durch ein 3D-Modell Teilverschattungen, verschiedene Modulexpositionen und Modulgrößen berücksichtigen. Seit April 2016 ist die Sanierung abgeschlossen und die BIPV trägt durch ihre Erträge wie erwartet signifikant zum Plusenergiestandard bei. | Laufzeit: 2015 - April 2016

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  • © Fraunhofer ISE

    Die bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) wird zunehmend als sichtbare Technologie unsere gebaute Umwelt in der gestalterischen Wahrnehmung beeinflussen.

    Die Bauwerkintegrierte Photovoltaik, kurz: BIPV, ist eine Schlüsseltechnologie auf dem zukünftigen Energiemarkt. Solaraktive Flächen sind vorhanden, das Knowhow über die BIPV-Technologien ist jedoch noch wenig verbreitet und bei PlanerInnen in der Bevölkerung fehlt die Akzeptanz bzw. das Wissen, wie mit solaraktiven Modulen gebaut werden kann. Vier Projektpartner haben mit einem Forschungsprojekt zum Ziel, den Ausbau der bauwerkintegrierten Photovoltaik zu unterstützen und die gesellschaftliche Akzeptanz für das Planen und Bauen mit bauwerkintegrierten Solarmodulen zu fördern. Damit soll der Ausbau der Solarstromerzeugung am Gebäude mit integrierten Dachelementen und Fassadenbauteilen als Markt besser erschlossen werden. | Laufzeit: 07/2021 - 08/2023

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  • Das Regionale Innovationszentrum für Energietechnik (RIZ Energie) der Hochschule Offenburg
    © Hochschule Offenburg

    Das Regionale Innovationszentrum für Energietechnik (RIZ Energie) der Hochschule Offenburg

    Die Baubranche setzt sich seit mehreren Jahren mit dem Building Information Modeling (kurz BIM) auseinander. Während diese Methode in Architekturbüros vermehrt zur optimierten Planung eingesetzt wird, halten BIM-Methoden nur langsam Einzug in die Planung der technischen Gebäudeausrüstung (TGA), die Ausführung und in die Betriebsphase von Gebäuden. Das Forschungsprojekt »BUiLD-DIGITiZED« entwickelt BIM-Methoden für die Inbetriebnahme und betriebsbegleitende Optimierung von TGA-Anlagen und demonstriert diese an einem Niedrigstenergiegebäude. Damit gibt das Projekt einen Impuls zur breiten Anwendung von BIM-Methoden von der Entwurfsplanung über die Ausführung bis hin zur Inbetriebnahme. So können BIM-Methoden zielgerichtet genutzt werden, um Arbeitsplatzqualität und Energieeffizienz deutlich zu verbessern. | Laufzeit: 07/2020 - 06/2023

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  • © Fraunhofer ISE

    Aus Biomasse hergestellte Aktivkohlen.

    Neben der Adsorption von Wasser bietet auch die Verwendung alternativer Kältemittel, z. B. Methanol oder Ethanol, eine interessante Möglichkeit, thermische Wärmepumpen zu betreiben. Der Vorteil liegt vor allem in der Nutzung von Quelltemperaturen unter 0 °C. Als Adsorbens können hierbei Aktivkohlen verwendet werden, die wir in unseren Labors z. B. aus Walnussschalen oder Traubenkernen herstellen. | Laufzeit: 04/2009 - 03/2012

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  • © Projektkonsortium

    Kostensenkungspotentiale im Lebenszyklus eines Gebäudes (CRAVEzero Ansatz).

    Kostenoptimierte Gebäude mit einem minimalen Energieverbrauch (Nahezu-Nullenergiegebäude) sind die Grundprinzipien der Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden der Europäischen Union (EU), die im Jahr 2010 überarbeitet wurde. Diese Grundprinzipien werden in den kommenden Jahren die zentralen Einflussfaktoren im Bausektor sein, da alle neuen Gebäude in der EU ab 2021 den Standard eines Nahezu-Nullenergiegebäudes erfüllen müssen. | Laufzeit: 09/2017 - 08/2020

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