Forschungsprojekte

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Thema: Perowskit- und Organische Photovoltaik, Perowskitsolarzellen und –module Laufzeit: 09/2019 - 08/2022

Ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Universitäten und Industrie hat geeignete Elektrolyseur-Standorte in Deutschland analysiert. Seit Mai 2025 steht der frei zugängliche Wasserstoff-Potenzial-Atlas bereit. Der Online-Atlas kennzeichnet und bewertet geeignete Standorte für die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse und dessen Nutzung in verschiedenen Industriebranchen und im Verkehr. Damit unterstützt »PoWerD« Unternehmen bei der Standortsuche für die optimale Elektrolyseur-Platzierung und gibt Projektentwickelnden für Wasserstoffanlagen ein einfaches Planungstool an die Hand.| Laufzeit: 07/2022 - 03/2025

Mittelständische Unternehmen sind aufgrund ihrer Mehrfachrolle als Verbraucher, Verteilnetzbetreiber und Erzeuger in der Energieversorgung ein wichtiger Baustein der Energiewende. Das Projekt »EMIDOS« widmet sich dabei auf mehreren Ebenen der zentralen Aufgabe, energieeffizientes Wirtschaften und erneuerbare Energien zusammenzubringen. Dafür entwickeln wir am Fraunhofer ISE digitale Lösungen, um mittelständischen Industrieunternehmen einen optimalen Betrieb ihrer Energieinfrastruktur zu ermöglichen. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

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

Mit dem rasanten Ausbau der Photovoltaik wachsen die Anforderungen an Wechselrichter: Sie müssen Strom nicht mehr nur effizient umwandeln, sondern auch für die Stabilität des Energiesystems sorgen. Das EU-Projekt »IN.SPIRE« entwickelt und demonstriert zwei Prototypen intelligenter Wechselrichter für Nieder- und Mittelspannung, die von innovativer Leistungselektronik und netzbildender Regelung bis hin zu neuartigen Reflexfunktionen im Rahmen der Cybersicherheit reichen. Dreizehn Partner aus Industrie und Forschung realisieren damit zukunftsweisende Lösungen. Diese machen PV-Anlagen technisch leistungsfähiger, kompatibler und ressourcenschonender, um eine sichere europäische Energiewende zu ermöglichen. | Laufzeit: 05/2026 - 10/2029

Silizium-Kohlenstoff-Komposite können die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien deutlich erhöhen und zugleich die Abhängigkeit von Graphit reduzieren. Im Projekt »HELIOS« validiert das Fraunhofer ISE einen neuartigen, patentgeschützten Herstellungsprozess für strukturoptimierte Si/C-Anodenmaterialien. Der Ansatz kombiniert kostengünstiges metallurgisches Silizium, biobasierte Kohlenstoffquellen und eine gezielte Hohlraumstruktur. Ziel ist sowohl der Transfer vom Labor- in den Technikumsmaßstab als auch der Nachweis der Leistungsfähigkeit in industrienahen Pouchzellen. | Laufzeit: 10/2026 - 09/2029

Zur Entwicklung eines skalierbaren Stromspeichers mit einer elektrischen Leistung von 100 kWel und einer Kapazität von 1 MWhel beschäftigen wir uns am Fraunhofer ISE mit der Stack- und Systementwicklung sowie mit dem Management von Redox-Flow-Batterien. Durch die simulationsgestützte Analyse und Auslegung von Redox-Flow-Batterien identifizieren wir Optimierungspotenziale auf Zell- und Stackebene und nutzen sie für die Weiterentwicklung des Designs. Im Rahmen Projekts »1 MWh Redox-Flow Netzspeicher« haben wir einen optimierten Zellstapel mit einer Leistung von 5 kWel für die Anwendung in Inselsystemen oder netzgekoppelten Speichersystemen entwickelt. Auf Stackebene werden Zyklen-Wirkungsgrade von über 80 % erreicht werden. Die aktuellen Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf die weitere Erhöhung der Leistungs- und Energiedichte sowie die Reduktion der Herstellkosten eines 5 kWel Zellstapels. | Laufzeit: Juni 2010 - Februar 2013

Die Integration von Photovoltaik in bestehende Flächen, Geräte und Hüllen erfordert neue Modulkonzepte und damit auch Modul-Herstellungsverfahren. Gewölbte PV-Module können zum Beispiel in Dächern von E-Fahrzeugen eingesetzt werden. Der Prototyp eines gewölbten PV-Autodaches wurde 2019 am Fraunhofer ISE hergestellt. Um gewölbte PV-Module industriell herstellen zu können, werden im Projekt »3D« ein Industrie-Laminator sowie die benötigten Prozesse und Modulkonzepte entwickelt. Außerdem werden Methoden für die mechanische und elektrische Charakterisierung ausgearbeitet und erprobt. Dabei werden Solarzellenstrings durch Magnetic Field Imaging (MFI) und leitfähige Klebstoffe mittels Dynamisch Mechanischer Analyse (DMA) untersucht. | Laufzeit: 02/2021 - 01/2024

Wärmespeicher sind ein zentraler Baustein einer klimaneutralen Wärmeversorgung. Es werden Speicher in einem breiten Größen- und Temperaturspektrum für Gebäude, Nah- und Fernwärmenetze und die Industrie benötigt. Im Projekt DRUCKSTORE entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit IPROconsult, IAB Weimar und m-tec neue Herstellungsverfahren auf Basis des Beton-3D-Drucks unter der Verwendung von Ultrahochleistungsbetonen (UHPC). Diese Kombination soll es ermöglichen, hochintegrierte Speicher bei geringem Materialeinsatz herzustellen und so kostengünstige und effiziente Lösungen zu entwickeln. | Laufzeit: 11/2025 - 10/2028

Im Projekt »50Prozent« soll erstmals eine Mehrfachsolarzelle mit 50 % und ein Konzentratormodul mit 40 % Wirkungsgrad realisiert werden. Zudem wird die Messtechnik weiterentwickelt, um die Zellen nach international anerkannten Kalibrierstandards vermessen zu können. Das Projekt soll die Exzellenz deutscher PV-Forschung eindrucksvoll demonstrieren. | Laufzeit: 03/2020 - 05/2024

Der Klimawandel ist in den letzten Jahren in Deutschland konkret erlebbar geworden. Hitzesommer und geringe Niederschläge in den Wintern haben vielerorts zu massiven Problemen in der Landwirtschaft geführt. Geschützter Anbau unter Folien ist ein aktueller Trend, der zusätzliche Kosten und Müllprobleme verursacht. In diesem Projekt sollen hochtransparente organische Solarzellen entwickelt werden, die das für Pflanzen wichtige sichtbare Licht hindurchlassen und den infraroten Anteil zur Stromerzeugung nutzen. Diese könnten es möglich machen, aus den Folienabdeckungen, die die Pflanzen vor Starkregen, Hagel, Sonnenbrand und Austrocknung schützen sollen, gleichzeitig den dringend benötigten Solarstrom für eine gelingende Energie- und Mobilitätswende zu gewinnen. | Laufzeit: 09/2021 - 07/2024

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

85 % des europäischen Gebäudebestands wurde vor 2001 gebaut und entspricht nicht den Niedrigenergiestandards. Um die notwendigen Klimaziele bis 2050 zu erreichen, muss Europa die Renovierungswelle beschleunigen! Für die Gebäudehülle werden im Projekt vier verschiedene Sanierungskonzepte am Beispiel von Demonstrationsgebäuden entwickelt, die auf die Bedürfnisse verschiedener Gebäudetypen, Klimazonen, sozialer Schichten und Nutzerpräferenzen abgestimmt sind. Sie können skaliert und an neue oder bestehende Gebäude in ganz Europa angepasst werden. Das Fraunhofer ISE beschäftigt sich hierbei mit der Integration von Lüftungsleitungen in die modularen, vorgehängten und hinterlüfteten Fassaden. Basierend auf den Erfahrungen aus der zunächst manuellen Planung in 3D-Gebäudemodellen wird anschließend eine Planungssoftware entwickelt, welche automatisiert die optimalen Routen für die Luftleitungen in der Dämmebene der Fassadenmodule ausgibt | Laufzeit: 10/2022 - 09/2026

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

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

Um den Klimawandel zu verlangsamen, brauchen wir eine Abkehr von fossilen Energiequellen. Der notwendige Ausbau der erneuerbaren Energien und die Umstellung auf Elektroautos stellt das Stromnetz jedoch vor Herausforderungen: Solar- und Windenergie speisen Strom sehr unregelmäßig in das Stromnetz ein, während der Energiebedarf vor allem in den Städten steigt. Dennoch können neue flexible Verbraucher, wie Elektroautos und Wärmepumpen, im Zusammenspiel mit den schwankenden regenerativen Erzeugern zur Lösung für die Energiewende werden - durch eine intelligente Netzsteuerung. | Laufzeit: 09/2020 - 12/2023

Photonik und Optoelektronik sind Schlüsseltechnologien für die Digitalisierung. Das Design entsprechender Halbleiterbauelemente sowie die Modellierung von Epitaxieprozessen können im Rahmen von Industrie 4.0­ noch wesentlich von Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) profitieren. Die allgegenwärtige Digitalisierung und Automatisierung sowie das Internet der Dinge erfordern konstante Energie- und Datenströme. Die aufkommende Technologie der photonischen Leistungsübertragung, auch bekannt als Power-by-Light ermöglicht es Energie- und Datentransfer in einer einzigen optischen Verbindung zu kombinieren . Durch die Verwendung von optischen Telekommunikationswellenlängen um 1.5 µm können die Anwendungsmöglichkeiten solcher Power-by-Light Systeme auf entfernte Standorte erweitert und eine unbegrenzte Energieversorgung aus der Ferne ermöglicht werden. KI-gestützte Ansätze für Design und Fertigung von photonischen Leistungswandlern (engl. photonic power converter, PPC) sind entscheidend für die weitere branchenübergreifende Anwendung von photonischer Energie- und Datenübertragung. | Laufzeit: 04/2021 - 03/2024

In der (hoch) konzentrierenden Photovoltaik ((H)CPV) wird Licht auf kleine aber hoch effiziente Solarzellen fokussiert, wodurch höchste Wirkungsgrade erzielt werden. Die Erhöhung der Wirkungsgrade und kostengünstige Fertigungstechnologien tragen zur weiteren Kostensenkung bei. Im Projekt ALCHEMI soll in einem europäischen Konsortium ein hochkonzentrierendes HCPV Modul prototypisch entwickelt werden, wobei zentrale Komponenten (Primäroptik, Zelle) potenziell von deutschen Lieferanten beigesteuert werden. Die Sekundäroptik wird durch in der Optoelektronik etablierte Verfahren gefertigt. Das Fraunhofer ISE optimiert das Design der hier zweistufigen Konzentratoroptik und charakterisiert Prototypen. Auch das thermische Design wird vom Fraunhofer ISE bearbeitet. | Laufzeit: November 2016 - Januar 2020

»ALFAMA« ist eine Europäische Antwort auf aktuelle „Rufe“ des Satellitenmarktes nach immer mehr Energiebereitstellung aus den Sonnensegeln für Satelliten bei gleichzeitig verringertem Gewicht und Stauvolumen. Das Ziel ist die Entwicklung eines „low cost“ und „low weight“ sowie flexiblen Satelliten Sonnensegels. Das Fraunhofer ISE entwickelt hier invertiert gewachsene metamorphe Dreifachsolarzellen bestehend aus GaInP/GaAs/GaInAs welche im Projekt nach Entfernung des GaAs Wafers zu flexiblen Dünnschichtzellen prozessiert werden. | Laufzeit: 11/2018 - 10/2021

Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung von Algorithmen zur Generierung von adaptiven, auf das spezifische PV-System und dessen Standort optimierten intra-day und day-ahead Prognosen der PV-Erzeugungsleistung. Die zu entwickelnden Algorithmen sollen die Wirtschaftlichkeit von dezentralen Energiemanagementsystemen im Hinblick auf eine oder mehrere vorgegebene Zielgrößen erhöhen, bspw. die Maximierung des Eigenverbrauchs, die Vermeidung von Abregelungsverlusten, die Netzdienlichkeit, die Spitzenlastreserve oder die Speicherauslegung. Anwendungsfeld des dezentralen Energiemanagements sind netzgekoppelte PV-Systeme von Privat- und Gewerbekunden in der Leistungsklasse von einigen kW bis einigen hundert KW, mit integriertem Speicher und perspektivisch mit Lastverschiebungsoptionen. | Laufzeit: September 2016 - Dezember 2019

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

Perowskit-Solarzellen (PSCs) haben im letzten Jahrzehnt beeindruckende Entwicklungen gezeigt und seit Juli 2018 einen Wirkungsgrad von 23% auf starren Substraten erreicht. Ziel des APOLO Projekts ist es, flexible und stabile PSCs unter Verwendung von skalierbaren und kostengünstigen Prozessen bereitzustellen, mit Modulkosten unter 0,40€/Wp. Das APOLO Konsortium wird an „advanced Materials“ und innovativen grünen Prozessen arbeiten um flexible und komplett druckbare PSCs zu entwickeln. Ein Wirkungsgrad von 22% ist als Ziel gesetzt, mit Stabilitätskriterien von 90% der Ausgangsleistung nach Standardtests für beschleunigte Alterung. APOLO strebt die Erhöhung des Technology Readiness Levels (TLR) der PSC-Technologie an. Die im APOLO Projekt gefundenen Lösungen werden die Entwicklung eines völlig neuen Produkts erlauben, indem Module in die Architektur von Gebäuden integriert werden. Ein Einstieg in neue Märkte wie Automobile, Textile, etc. ist darüber hinaus ebenfalls möglich. | Laufzeit: 04/2018 - 03/2022

In dem Projekt »APV-MaGa« soll eine dreifache Landnutzung für ländliche Regionen Westafrikas untersucht und implementiert werden: Der Anbau von Nahrungsmitteln, die Produktion von Solarstrom sowie die Regenwassergewinnung und -speicherung über die installierten Solarmodule. So wird die bisherige Doppelnutzung der Agri-Photovoltaik um den Bereich des Wassermanagements erweitert. Das internationale Konsortium aus Deutschland, Mali und Gambia vereint FuE-Aktivitäten der Agrarwissenschaft, Sozioökonomie und Solarenergie, um die Herausforderungen und Möglichkeiten der Agri-PV aufzuzeigen und ein tieferes Verständnis der Synergien und Wechselwirkungen des Lebensmittel-Wasser-Energie-Nexus zu erlangen. | Laufzeit: 08/2020 - 07/2023

Der Landwirtschaftssektor steht vor neuen Herausforderungen. Im Zuge des Klimawandels müssen Strategien entwickelt werden, um negative Auswirkungen auf Ernten zu vermeiden. Der Obstbau in Deutschland ist bereits heute von den Folgen des Klimawandels betroffen: steigende Temperaturen, veränderte Niederschlagsverteilung und immer häufiger eintretende extreme Wetterereignisse wie Hagel und Starkregen. Der Erwerbsobstanbau setzt somit vermehrt Hagelschutznetze und Folien ein, um Qualitäts- und Ertragseinbußen zu verhindern. Im Rahmen des Projekts »APV-Obstbau« soll untersucht werden, inwiefern die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) diese Schutzfunktion im Apfelanbau übernehmen kann, welches Anlagendesign für diese Kultur sinnvoll ist und in welcher Art sich die Agri-PV-Anlage auf die Ernteerträge auswirkt. | Laufzeit: 04/2020 - 03/2025

Die Kosten für Photovoltaik-Anlagen auf Freiflächen sinken kontinuierlich. Experten erwarten, dass PV- Anlagen schon in ca. fünf bis acht Jahren auch ohne finanzielle Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wirtschaftlich rentabel werden. Dadurch entstehen zunehmend Geschäftsmodelle mit neuen Nutzungsformen für Kulturlandschaft, die zugleich neue Herausforderungen an den ländlichen Raum - z. B. eine steigende Flächennachfrage - mit sich bringen: Durch die zunehmende Flächennutzungskonkurrenz steigen Pachtpreise in der Landwirtschaft. Die Innovationsgruppe APV-RESOLA entwickelt und untersucht daher eine neue Form von PV-Anlagen, in der neben der Stromerzeugung auch die landwirtschaftliche Fläche zum Nutzpflanzenanbau erhalten bleibt. | Laufzeit: 03/2015 – 01/2021

In unserer Abteilung »III-V – Epitaxie und Solarzellen« arbeiten wir seit vielen Jahren an der Entwicklung von photovoltaischen Konvertern für monochromatisches Licht. Neben der Zellentwicklung und -optimierung, haben wir Erfahrung in den Bereichen Packaging und Systemintegration. Im Rahmen des ASHLEY Projekts arbeiten wir an der Optimierung und Systemintegration von Laserleistungszellen für ein »Power-by-Light« Modul in Flugzeugen. | Laufzeit: 10/2013 - 09/2017

Im Zeitalter der Digitalisierung stellt sich die Frage wie etablierte Drucktechnologien wie das Flachbett-Siebdruckverfahren in den digitalen Raum überführt werden können. Zentrale Herausforderungen wie die Reduktion der Strukturbreiten oder die Maximierung des Produktionsdurchsatzes könnten mit Hilfe eines digitalen Zwillings kostengünstiger und schneller bearbeitet werden. Das skizzierte Vorhaben stellt einen Ansatz zur Digitalisierung des Flachbett-Siebdruckverfahrens dar und beinhaltet die Optimierung der Produktionsparameter mittels CFD-Simulation und künstlicher Intelligenz, sowie die Einbindung eines Feedback-Loops zur Live-Prozesskontrolle und -anpassung. Das Projektkonsortium deckt einen breiten Bereich der Produktionskette ab und ermöglicht somit eine optimale Zusammenarbeit. | Laufzeit: 04/2023 - 03/2026

Die Verschmutzung von Spiegeln in solarthermischen Kraftwerken mindert die Erträge und beeinträchtigt so die Wirtschaftlichkeit. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Gerätes zur automatisierten Erfassung von Verschmutzung an Standorten für Solarkraftwerke, sowohl zur Qualifizierung von Standorten als auch im Kraftwerksbetrieb. Da Ertragsminderungen und Reinigungskosten im Betrieb einen signifikanten Beitrag zur Wirtschaftlichkeit solarer Kraftwerke darstellen, ist eine bessere Kenntnis der Verschmutzungscharakteristika an einem Standort ein hilfreiches Kriterium bei der Standortwahl und der Qualifizierung eines Kraftwerksprojekts für die Finanzierung und trägt im Betrieb dazu bei, die Reinigungszyklen zu optimieren. | Laufzeit: 08/2014 - 05/2018

Im Projekt »AVUSPro« wird ein Gerät zur automatisierten Erfassung von Verschmutzung weiterentwickelt und Prototypen an Standorten mit unterschiedlichen Umwelt-bedingungen erprobt. Weiter werden Methoden zur verbesserten Standortcharakterisierung und zum verbesserten Betrieb solarthermischer Kraftwerke entwickelt. Hier sind zum Beispiel die optimierte Reinigung und die Analyse von Verschmutzungsprozessen wichtige Bausteine. | Laufzeit: 07/2019 - 07/2023

Das Projekt »AVOID« steigert die Effizienz von Luft-Kältemittelverdampfern in Wärmepumpen durch funktionalisierte Lamellenoberflächen und selbstoptimierende Regelungsstrategien. Reifbildung – ein zentrales Problem in feucht-kalten Umgebungen – wird durch spezielle Beschichtungen aktiv reduziert, während adaptive Algorithmen Abtauphasen bedarfsgerecht und energieeffizient steuern. RWTH Aachen, Fraunhofer ISE und Güntner bündeln Grundlagenforschung, experimentelle Charakterisierung und industrielle Umsetzung zu einem durchgängigen Entwicklungspfad vom Labor bis zum Feldtest. | Laufzeit: 10/2025 - 12/2028

In AgriChance werden Chancen und Risiken der AgriPV für Landwirtschaft und Energiewenden in Hamburg untersucht. Die Ergebnisse dienen als Entscheidungshilfevorhaben zur Darlegung des Potenzials, der ökonomischen Betrachtung und der energetischen Integration. | Laufzeit: 11/2022 - 08/2025

Im Forschungsprojekt »AmmoCatCoat« erforscht das Fraunhofer ISE mit Partnern aus der Industrie und Forschung Katalysatoren mit neuartigen biomassebasierten Kohlenstoffen als Ruthenium-Trägermaterial für eine effizientere, nachhaltigere und kostengünstigere Wasserstofferzeugung aus Ammoniak. Die Aktivität von Katalysatoren wird besonders bei niedrigen Prozesstemperaturen evaluiert. Gleichzeitig werden die Kohlenstoffmaterialien so angepasst, dass konventionelle Beschichtungsmethoden verwendet werden können, um zukünftig elektrisch beheizbare Katalysatorträger einsetzen zu können. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

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

Die Schnelligkeit alkalischer Elektrolysen (AEL) ist eine zentrale Komponente zur effizienten Nutzbarmachung erneuerbarer Energien. Im Projekt »AEL-DynamikOptimierung« haben wir das dynamische Systemverhalten von AEL-Anlagen bei direkter Kopplung mit Wind- und PV-Strom untersucht. Ziel war es, technische Optimierungspotenziale zu identifizieren und die Wasserstoffproduktionskosten zu senken. Das FraunhoferISE lieferte praxisnahe Erkenntnisse für Hersteller und Betreibende von H₂-Anlagen. | Laufzeit: 06/2022 - 12/2022

In Kuwait soll auf einer Fläche von 100 km² ein Kraftwerkspark aus Wind-, CSP- und PV-Technologien mit einer Gesamtkapazität von 2 GW in drei Ausbaustufen gebaut werden. Insgesamt 14 potenzielle Technologien wurden im Rahmen der Studie ausgewählt und für den Einsatz im Park techno-ökonomisch bewertet. Um für verschiedene Szenarien die optimale Technologiezusammensetzung zu erhalten, definierte das Fraunhofer ISE Bewertungskriterien und entwickelte ein Optimierungsverfahren. Ein wichtiges Kriterium hierbei ist die Möglichkeit mit dem Kraftwerkspark, die in Kuwait ausgeprägten Lastspitzen abzudecken. Die Optimierung berücksichtigt neben technischen auch sozio-ökonomische Faktoren sowie eine prognostizierte Kostenentwicklung bis zur letzten Ausbaustufe in 2030. | Laufzeit: 2013

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

Das Flex-C-Cat-Projekt leistet einen Beitrag zur Power-to-Liquid-Prozesskette für eine nachhaltige Wasserstofferzeugung und -nutzung. Heterogene Katalysatoren spielen eine wesentliche Rolle bei der Herstellung von Kraftstoffen und Chemikalien in der Gegenwart und in der Zukunft. Daher müssen leistungsstarke und effiziente Katalysatoren entwickelt und von Erdöl auf CO2 und biobasierte Ausgangsstoffe umgestellt werden. In diesem Zusammenhang konzentriert sich das »Flex-C-Cat II« Projekt auf die Optimierung und Charakterisierung von aus Biomasse gewonnenen mesoporösen Kohlenstoffen als abstimmbare heterogene Träger für die Hydrierungskatalyse. Die Anwendbarkeit der Flex-C-Cat-Katalysatoren wird anhand mehrerer exemplarischer Hydrierungen demonstriert, die sowohl für die aktuelle als auch für die sich entwickelnde industrielle Praxis relevant sind, begleitet von Untersuchungen dieser Katalysatoren mit Röntgenphotoelektronenspektroskopie bei Umgebungsdruck. | Laufzeit: 06/2019 - 06/2021

Bis 2050 wird weltweit ein Zubau von etwa 73 Terawatt an installierter Photovoltaik-Leistung erwartet. Für diesen geplanten Ausbau werden große Mengen an Rohstoffen benötigt, unter anderem Kupfer und Aluminium für Kabel und Transformatoren. Die Anhebung der PV-Anlage in die Mittelspannung hat das Potential den Ressourceneinsatz und die Investitionskosten deutlich zu senken. Das Projekt soll anhand von zwei Pilotanlagen zeigen, dass der Schritt in die Mittelspannung für PV-Großanlagen technisch machbar und ökonomisch sinnvoll ist. Das Team wird dabei von je einem Hersteller für alle wichtigen Systemkomponenten vom Mittelspannungs-Kabel bis zum PV-Stecker unterstützt. | Laufzeit: 10/2025 - 09/2028

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

Zahlreiche Kommunen, Regionen zunehmend auch Städte haben sich zum Ziel gesetzt ihre Energieversorgung auf erneuerbare Energietechnologien umzustellen. 100%EE-Regionen, Bioenergiedörfer aber auch Städte wie Flensburg oder Frankfurt am Main haben sich ehrgeizige Ziele bezüglich ihrer Energiebereitstellung und CO2-Reduktion gesetzt. Welche Auswirkungen haben jedoch diese Entwicklungen auf das gesamte Energiesystem Deutschland? | Laufzeit: 05/ 2015 - 12/2018

Mehrfamiliengebäude sind in den USA und in Deutschland ein weitgehend ungenutztes Potenzial für Energieeinsparung und Netzdienlichkeit. Vor dem Hintergrund rasanter Elektrifizierung, des Wärmepumpenhochlaufs und steigenden Regulierungsdrucks entwickelt das Projekt »ABLM: Automated Building Load Modeling« physik-informierte neuronale Netze, die mit wenigen Eingangsdaten die Lastflexibilität zentraler Verbraucher (Heizung, Trinkwarmwasser, Kälte, E-Mobilität) präzise vorhersagen. Der hybride Ansatz überwindet Grenzen klassischer Simulations- und reiner KI-Modelle und ermöglicht skalierbares, robustes Demand-Side-Management. | Laufzeit: 06/2025 - 06/2027

Mit dem rasanten Ausbau erneuerbarer Energien und dem Markthochlauf der Elektromobilität stehen Betreiber und Nutzer privater sowie halböffentlicher Ladeinfrastruktur (LIS) vor neuen Herausforderungen. Das Innovationsprojekt BALANCE setzt genau hier an: Durch die Entwicklung fortschrittlicher Analysetechniken und die Nutzung von IoT-Daten aus Ladevorgängen, dezentralen Verbrauchern und Erzeugern werden intelligente Prognosen ermöglicht. Diese schaffen die Grundlage für eine bedarfsgerechte Steuerung von Ladevorgängen und Home-Energie-Management-Systemen (HEMS) – ein wichtiger Schritt für Netzstabilität, Energieeffizienz und die Integration erneuerbarer Energien. | Laufzeit: 05/2025 - 10/2026

Das Potential für die dachintegrierte Photovoltaik ist erheblich. Allein die gebäudeintegrierte Photovoltaik wird laut einer Studie des Fraunhofer ISE für Deutschland mit einem technischen Potential von 1.000 GW beziffert. Dabei entfällt der Großteil dieses Segments auf Dachflächen. Vor diesem Hintergrund werden in Zukunft kostengünstige, optisch attraktive und einfach zu installierende Photovoltaik-Lösungen für die Dachintegration besonders gefragt sein. Im Projekt »Baldachin« entwickeln wir mit unseren Partnern ein innovatives Solardachelement für die gebäudeintegrierte Photovoltaik der nächsten Generation, das in Form und Farbe den klassischen Dachziegeln folgt, ohne dass Solarzellen sichtbar sind. | Laufzeit: 07/2021 - 06/2024

Elektrische Energiespeicher (EES) sind entscheidend für die Energiewende. Das Projekt BEST verfolgt das Ziel, ein innovatives Verfahren zur Herstellung von trockenprozessierten Batterieelektroden für Zink-Ionen-Batterien zu entwickeln. Dieses Verfahren zielt darauf ab, die Effizienz und Reproduzierbarkeit der Elektrodenproduktion erheblich zu steigern und zeitaufwendige Schritte zu eliminieren. Durch den Einsatz nachhaltiger PFAS-freier Binder in Kombination mit innovativen Technologien streben wir eine kosteneffiziente und umweltfreundliche Produktion an. | Laufzeit: 02/2025 - 12/2025

Im Projekt »BI-FIT« (Break-In for Fuel Cells Initializing and Testing) untersucht und optimiert das Fraunhofer ISE den Break-In, also den initialen Betrieb der Brennstoffzelle. Dazu wird durch wissenschaftliche, belastbare Analysen und Forschungsarbeiten ein grundlegendes Verständnis der ablaufenden Mechanismen geschaffen und neue Break-In-Konzepte entwickelt, sodass die Dauer des Break-In auf maximal 60 Minuten reduziert werden soll. Das Projekt ist in den Projektverbund »HyFab« eingegliedert, der für die Automobil- und Zuliefererindustrie eine Know-how-Basis schaffen soll, um Technologien zur Brennstoffzellenfertigung erforschen zu können. | Laufzeit: 08/2022 - 07/2025

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

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

Die Energiewende bringt nicht nur einen Technologie,- sondern auch einen Strukturwandel des Energiesystems mit sich. Bereits jetzt gibt es erste Projekte, in denen mittels Direkt- oder Peer-2-Peer-Handelskonzepten lokale Erzeuger und Verbraucher dynamisch variierende Strommengen direkt austauschen, ohne dabei auf die klassische Struktur der Energieversorgung wie Energiemärkte oder Großhändler zurückzugreifen. Dabei stellt sich die Frage, wie diese zukünftigen möglichen Handelsstrukturen sich auf die etablierten Ausgleichsprozesse wie das Bilanzkreismanagement auswirken. Zentrales Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts »BKM_2.0« ist es, methodische, regulatorische und technische Lösungen für die Verknüpfung und Anpassungsprozesse zwischen dem klassischem Bilanzkreismanagement und innovativen Energiehandelsprozessen zu erarbeiten. | Laufzeit: 12/2020 - 06/2024

Wir entwickeln bidirektionale Ladegeräte, die in der Lage sind Batterien zu laden und bei Bedarf Energie ins Netz zurückzuspeisen. Hintergrund ist die zunehmende Stromerzeugung aus regenerativen Energiequellen, bei der einer fluktuierenden Erzeugung eine ebenso fluktuierende Last gegenüber steht. Da sich das zukünftige Stromnetz ohne die Integration weiterer Speicherkapazitäten nicht regeln lassen wird, können Elektrofahrzeuge mit ihren Batteriespeichern einen entscheidenden Beitrag für die Netzstabilisierung leisten. | Laufzeit: September 2008 - Dezember 2009

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

Die digitale Transformation in der Forschung eröffnet zahlreiche Möglichkeiten, innovative, datenbasierte Angebote und neue, digitale Geschäftsmodelle zu entwickeln. Für die Fraunhofer-Gesellschaft ist dieser Wandel Herausforderung und Chance zugleich, da die Digitalisierung neben dem Aufbau einer geeigneten Infrastruktur auch eine arbeitskulturelle Wende hin zu einem standardisierten Datenmanagement erfordert. Eine konsequente Digitalisierung der Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten wird künftig unabdingbar sein: einerseits, um die Vorgaben der nationalen und internationalen Förderinstitutionen im Umgang mit Daten zu erfüllen, andererseits, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. | Laufzeit: 02/2024 - 01/2027

Einleitungstext | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Der überwiegende Anteil des Gebäudebestands in Deutschland ist energetisch sanierungsbedürftig – die jährliche Sanierungsrate beträgt dabei weniger als 1 %. Um die klimapolitischen Ziele im Baubereich dennoch zu erreichen, sind eine energetische Sanierungsrate von deutlich über 2% pro Jahr und eine schnelle Umstellung auf erneuerbare Energieträger im Gebäudebetrieb erforderlich. Zudem sind erhebliche Effizienzsteigerungen in der Fertigung notwendig. Das Fraunhofer Leitprojekt »Bau-DNS« zielt darauf ab, die Produktivität im Bauwesen, insbesondere in der Gebäudesanierung, deutlich zu steigern und gleichzeitig die Voraussetzungen für Kostensenkungen zu schaffen. Verfolgt werden drei parallel verlaufende Prozessstränge, die stark voneinander abhängig sind und daher gleichzeitig optimiert werden müssen: die durchgängige Datennutzung, die Gestaltung nachhaltiger Prozesse sowie die systemische Fertigung von Bauteilen. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Das Projekt »BetterBat« befasst sich mit der Schnittstelle zwischen der Batterietechnologie und deren potenzieller Nutzung in einer Anwendung. »BetterBat« rückt somit explizit die Anwenderseite und deren systemische anwendungsspezifische Anforderungen in den Fokus der Betrachtung, wodurch eine zielorientierte Forschung und Entwicklung ermöglicht, die time-to-market entsprechend verkürzt und das Risiko eines Verfehlens von Marktanforderungen reduziert werden sollen. »BetterBat« soll dabei etwa Antworten auf folgende Fragen bieten: Für welche Anwendungen kommen heute oder zukünftig batterieelektrische Lösungen in Frage? Welche Batterietechnologie passt zu welcher Anwendung? Welche Stärken und Schwächen ergeben sich daraus und wo müsste ggf. noch weiter geforscht oder gefördert werden? Die notwendigen Arbeitspakete zur Beantwortung dieser Fragen sind in nachfolgender Abbildung schematisch dargestellt. | Laufzeit: 03/2021 - 02/2024

Potentialinduzierte Degradation (PID) kann als Überbegriff für Alterungserscheinungen verstanden werden, die durch die Potentialdifferenz zwischen Zellen und Erdung entstehen. In den vergangenen Jahren ist eine Form des PID an kristallinen PV-Modulen beobachtet worden, die zu einem Leistungsrückgang führen kann, ohne dass das Modul äußerlich sichtbare Schäden aufweist. Umgangssprachlich wird dieser Effekt häufig mit PID gleichgesetzt. Am Fraunhofer ISE werden die Ursachen und treibenden Faktoren für das Entstehen dieses Effektes erforscht sowie sein Einfluss auf die Erträge von PV-Generatoren. | 06/2013 - 06/2014

Durch eine räumlich verortete, zeitreihenbasierte Modellierung des Niederspannungsnetzes und die Berücksichtigung von Betriebsführungsmaßnahmen in der Netzplanung soll die Netzbelastung in Folge der Sektorkopplung genauer als derzeit möglich abgeschätzt und damit unnötiger Netzausbau vermieden werden. Ziel des Projektes ist es, die Modellierung repräsentativer Netze mit und ohne Netzbetriebsführung durch Messkampagnen in Reallaboren zu validieren. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Die Energiewende und die einhergehende Elektrifizierung des Verkehrssektors erfordern eine stärkere Vernetzung der Energiesysteme. Bei der Integration von Elektrofahrzeugen als intelligente Verbraucher und Speicher in die Energiewirtschaft ist eine hohe Verfügbarkeit im Netz von großer Bedeutung. Im Rahmen des Projekts »BiLawE« werden ein bidirektionales induktives Ladesystem und dessen wirtschaftliche Einbindung in das Stromnetz realisiert. Neue Sensoren zur Lebendobjekterkennung, eine effiziente induktive Energieübertragung (bis 11 kW) und Wartungskonzepte tragen den erhöhten Anforderungen an die Integration im (halb-) öffentlichen Raum Rechnung. | Laufzeit: 01/2016 - 06/2019

Bidirektionales Laden macht es möglich, Fahrzeugflotten und Pendlerfahrzeuge als Speicher in die Energieversorgung des Unternehmens einzubinden. Das Projekt »BiFlex-Industrie« testet an sieben Unternehmensstandorten mit rund 40 Fahrzeugen Geschäftsmodelle und Technik rückspeisefähiger Ladesysteme. | Laufzeit: 10/2023 - 09/2026

Die jüngsten geopolitischen Entwicklungen zeigen die Dringlichkeit, neue Wege für den Zugang zu wirtschaftsstrategisch relevanten Rohstoffen zu sichern und deren Gewinnung deutlich nachhaltiger zu gestalten. Die Extraktion von Mineralien wie z.B. Lithium, Magnesium, Kalium, Bor oder Gold aus geothermalen Solen ist prozesstechnisch nicht trivial, aber durchaus möglich. Zusätzlich kann aus Solen unter Verwendung der Geothermie als Energiequelle Frischwasser gewonnen werden, was besonders in trockenen Regionen einen wichtigen Mehrwert darstellen kann. Ziel des Projektes ist es zum einen die Potenziale für die Mineraliengewinnung aus Geothermalsolen in Chile zu bestimmen und zum anderen die verfahrenstechnischen Anlagen für deren Extraktion sowie die Wassergewinnung zu entwickeln und zu erproben. | Laufzeit: 03/2019 – 03/2023

Als eines der fünf »Schaufenster intelligente Energie - Digitale Agenda für die Energiewende« (SINTEG) zielt C/sells darauf ab, in großflächigen »Schaufensterregionen« skalierbare Musterlösungen für eine sichere, wirtschaftliche und umweltverträgliche Energieversorgung bei hohen Anteilen fluktuierender Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie zu entwickeln und zu demonstrieren. Die gefundenen Lösungen sollen als Modell für eine breite Umsetzung dienen. Das Schaufenster »C/sells« überspannt im Süden Deutschlands die Bundesländer Baden-Württemberg, Bayern und Hessen und hat den Schwerpunkt »Solarenergie«. Dabei steht die regionale Optimierung von Erzeugung und Verbrauch im Fokus. | Laufzeit: 01/2017 - 12/2020

Konzentrierende Solarthermie (engl. Concentrating Solar Thermal Power - CSP) kann in Regionen mit hoher direkter Sonneneinstrahlung Strom zu wettbewerbsfähigen Kosten erzeugen. Im Rahmen des CAS-T-Projekts entwickeln das Fraunhofer ISE und NWEPDI eine Software zur Planung, Simulation und Optimierung von CSP-Solarturmanlagen. | Laufzeit: 01/2020 - 06/2021

Auf dem ehemaligen Zechengelände Shamrockpark in Herne wird die Planung, Realisierung und der Betrieb eines Niedertemperatur- oder »kalten« Nahwärmenetzes als sogenanntes LowEx-Wärmenetz demonstriert. Das Vorhaben wird durch zwei Forschungsprojekte begleitet, die vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert werden. Im Rahmen des TransUrban.NRW Vorhabens erfolgt die Planung und die Betriebsoptimierung des Shamrockpark-Energiesystems. Das Vorhaben CLUE dagegen konzentriert sich vor allem auf die Fragestellung, welche externen Flexibilitäten das Quartiersenergiesystems Shamrockpark aufgrund seiner Sektorenkopplung dem vorgelagerten Stromsystem zur Verfügung stellen könnte und wie die Nutzenden des Quartiers für die Transformation gewonnen werden können.| Laufzeit: 2019 - 2023

Die Festkörperbatterie (Allsolidstate battery, ASSB), hat in den Bereichen Nachhaltigkeit, Leistungsfähigkeit sowie Sicherheit enormes Potential, und kann die LithiumIonen Batterie mit Flüssigelektrolyt in einigen Marktsegmenten herausfordern oder sogar ersetzen. Nachhaltige und leistungsfähige Batterien sind ein Schlüsselfaktor in der Energiewende sowie in der Transformation der Verkehrssektoren. Um einen relevanten Beitrag zu leisten, müssen Batterien für den breiten Markt tauglich und somit bezahlbar sein. Besonders bei den Aktivmaterialien gibt es Möglichkeiten die ASSB voranzutreiben. Daher beschäftigen wir uns im Projekt »COFFEE« damit, Aktivmaterial herzustellen, das in Kombination mit der ASSB-Technologie die E-Mobilität von morgen nachhaltiger und für jedermann bezahlbar macht. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2025

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

Einige Systeme in der Konzentratorphotovoltaik werden mit aktiver Kühlung betrieben, so dass neben der elektrischen Energie auch thermische Energie genutzt werden kann (CPV-T-Systeme). In CPV-T-Systemen wurden schon Gesamtwirkungsgrade von mehr als 75% realisiert. CPV-Systeme sind am besten geeignet an sonnenreichen Standorten, die gleichzeitig häufig trocken sind. Dort wird Trinkwasser oft durch Entsalzungsanlagen gewonnen. Daher ist eine Kombination der CPV-T- und Entsalzungssysteme ideal. Wir nutzen ein Teil der elektrischen Energie des CPV-Systems, um die Pumpen eines Entsalzungssystems mit Umkehrosmose zu betreiben. Die thermische Energie des CPV-T-Systems wird in einer zweiten Stufe des Entsalzungsprozesses der Membrandestillation genutzt. So kann wertvolles Trinkwasser effizient aus Salzwasser bereitgestellt werden. | Laufzeit: April 2013 - April 2016

Das Hauptziel des Projekts ist die Installation und wissenschaftliche Evaluierung eines 53 kW CPV Systems zur Stromerzeugung in Indien. Neben dem CPV System wurde auch ein Außenmessstand zur elektrischen Charakterisierung von (C)PV Modulen installiert. CPV System und Außenmessstand werden verwendet um CPV Kraftwerksinstallationen in Indien wissenschaftlich zu evaluieren und zu bewerten. Diese Evaluation erfolgt in enger Zusammenarbeit mit unserem indischen Partner NETRA NTPC. Dadurch soll ein Wissenstransfer im Bereich CPV ermöglicht werden. | Laufzeit: 01/2016 - 09/2021

Konzentrator-Photovoltaik (CPV) ist die Technologie mit der die mit Abstand höchsten Wirkungsgrade für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie erreicht werden. Dies liegt am Einsatz von hocheffizienten Mehrfachsolarzellen und speziellen Optiken, um das Sonnenlicht auf die Solarzellen zu fokussieren. In dem EU geförderten Projekt CPVMatch hat sich ein Konsortium aus 9 Forschungseinrichtungen und Unternehmen der Optimierung dieser beiden Elemente in Bezug auf Wirkungsgrad und Herstellbarkeit gewidmet. Kürzlich konnte im Rahmen des Projektes am Fraunhofer ISE ein Konzentratormodul mit einem Modulwirkungsgrad von 41,4% realisiert werden - dies ist der höchste jemals erzielte Wert für ein Photovoltaikmodul. | Laufzeit: Mai 2015 - Oktober 2018

Der Fokus im CPVMod Projekt liegt auf der Entwicklung von innovativen, hochleistungsfähigen Konzentratorphotovolatik (CPV) Modulen. Der Vorteil von CPV Modulen liegt in der Bündelung des Sonnenlichts auf Millimeter kleine, hocheffiziente Solarzellen und damit der Einsparung von Halbleitermaterial. Zudem ermöglichen es die Module Umwandlungswirkungsgrade über 30% zu erzielen. Die im CPVMod-Projekt entwickelten Module sollen mit kostengünstigen und robusten Fertigungstechnologien produziert werden. Diese Fertigungstechnologien sollen eine zuverlässige Modulfertigung auch in der Nähe von zukünftigen CPV Installationsorten mit einem hohen regionalen Wertschöpfungsanteil ermöglichen. Die Technologie eignet sich besonders für Gegenden im Sonnengürtel der Erde, mit einem hohen Anteil an direktem Sonnenlicht. | Laufzeit: 3/2017 - 2/2020

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

Bei der Integration von Solarzellen in ein Standardmodul entstehen optischer, elektrischer und inaktiver Flächen geschuldete Verluste, aber auch optische Kopplungsgewinne. Heutige Module weisen daher meist eine geringere Leistung auf als die Summe der einzelnen Zellleistungen. Im Projekt »CTM100+« werden die einzelnen Gewinn- und Verlustmechanismen von Zelle zu Modul analysiert und gezielt optimiert. Ziel ist die Entwicklung und Fertigung von Modulen, deren Leistung unter STC-Bedingungen über der Summe der initialen Zellleistungen liegt: CTM>100%. In Kooperation mit den Projektpartnern werden industrierelevante Moduldesigns und –materialien entwickelt, analysiert und in großformatigen Modulen realisiert. | Laufzeit: 04/2016 - 06/2019

Stand der Technik sind Verfahren, um aus einer gegebenen Zellleistung eine maximale Modulleistung unter Laborbedingungen (Standard Testing Conditions STC) zu erzielen. Diese Optimierung ist für Modulhersteller und Zulieferer nach der heute üblichen Bewertung von PV Modulen basierend auf einem spezifischen Preis €/Wp ein wesentlicher Teil der Produktentwicklung. Allerdings greift diese Betrachtung zu kurz. Das Forschungsprojekt »CTS1000+« geht den nächsten entscheidenden Schritt von einem auf Laborbedingungen optimierten Modul zu einem Modul mit einem gesteigerten Energieertrag (kWh) pro installierter Leistung (kWp): Es erweitert die Cell-To-Module (CTM) Betrachtung in Richtung des Gesamtsystems (Cell-To-System (CTS)). In einem zweiten Betrachtungsschritt wird die finanzielle Seite hinzugenommen: Verbesserungen werden im Projekt auch kostenseitig bewertet. Ziel des Teil- und Gesamtprojekts ist die Senkung der Stromgestehungskosten (€/kWh) und eine Steigerung der erzielten Erträge (kWh/kWp) durch optimierte Module und Komponenten. Notwendige Schritte hierzu sind ein Verständnis für die wirkenden Mechanismen, der Aufbau von Simulations- und Analysewerkzeugen, eine Komponentenoptimierung, eine Anpassung des PV-Moduls sowie die Entwicklung und Anwendung fortgeschrittener Charakterisierungsmethoden. | Laufzeit: 12/2019 - 11/2022

Das Projekt »CUT-A PLUS« ist das Folgeprojekt des Projekts »CUT-A«. Im Sinne des Vorgängerprojekts liegt der Schwerpunkt auf der Weiterentwicklung von doppelseitig passivierten PERC-Solarzellen aus mono- und multikristallinem p‑dotiertem Silicium. Die Technologie zur Herstellung dieser zwischenzeitlich industriell vorherrschenden Solarzellenstruktur wird am PV-TEC (Photovoltaik-Technologie Evaluationscenter) des Fraunhofer ISE hinsichtlich weiterer Effizienzsteigerung entwickelt und in die Industrie übertragen. | Laufzeit: 10/2018 - 9/2020

Die deutschen Stahlwerke sind für ca. 6% der deutschen CO2-Emissionen verantwortlich. Unter dem Sammelbegriff „Hüttengase“ gefasst, entstehen in verschiedenen Teilschritten der Stahlherstellung große Mengen an Prozessgasen, welche reich an Wasserstoff und Kohlenoxiden sind (CO2 und CO). Aktuell werden Hüttengase vor allem thermisch, also zur Strom- und Wärmegewinnung genutzt. Im BMBF‑geförderten Projekt Carbon2Chem® untersuchen Partner aus Industrie und Forschung verschiedene Szenarien, um diese Hüttengase stofflich zu nutzen und den Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Im Teilprojekt L-II untersucht das Fraunhofer ISE die Methanolsynthese aus Hüttengasen. Damit werden zwei wesentliche Bausteine der Energiesystemwende demonstriert: Senkung der Emissionen und Sektorenkopplung. | Laufzeit: 06/2020 - 05/2024

Große Bedeutung beim Ausbau der erneuerbaren Energien kommt elektrischen Speichern zu, die Unterschiede in Erzeugung und Verbrauch effektiv ausgleichen können. Speicherlösungen werden auch in netzfernen Energiesystemen und zum Antrieb von Elektrofahrzeugen benötigt. Batteriezellen besitzen eine geringe Zellspannung, weshalb die Spannung für die Zielanwendung angepasst werden muss. In Batteriepacks werden höhere Spannungen durch harte Reihenverschaltungen der Einzelzellen realisiert. Dabei begrenzt die schwächste Zelle alle anderen Zellen und der Defekt einer Zelle führt zum Ausfall des gesamten Batteriepacks. Durch ein modulares Konzept in Kombination mit intelligenter Leistungselektronik können diese Nachteile minimiert werden. Dies führt zu Systemen mit hoher Zuverlässigkeit bei geringen Wartungskosten. | Laufzeit: August 2013 - Juli 2016

Neben dem Ausbau der elektrischen Netze und der Speicherkapazitäten ist die Flexibilisierung steuerbarer Lasten und Erzeuger Voraussetzung für eine kosteneffiziente Energiewende. Bisher scheitert das Smart Grid-Konzept auf der Verteilnetzebene jedoch an unverhältnismäßig hohen Kosten für Smart Metering-Systeme, die spätestens seit der »BSI-Debatte« keine mittelfristig bezahlbare Option für Kleinanlagen darstellen. Der innovative Einsatz der Rundsteuertechnologie, als bewährtem Bestandteil heutiger Netzleittechnik, bietet die Chance, die Kernfunktionen der Smart Grid-Idee kostengünstig und zeitnah umzusetzen, wie dies heute auch beim Einspeisemanagement von PV-Anlagen erfolgt. | Laufzeit: Mai 2015 - Oktober 2017

»CleanHyPro« ist ein von der Europäischen Union gefördertes Projekt, das innovative Elektrolysematerialien und -komponenten für eine nachhaltige und effiziente Wasserstoffproduktion entwickelt. Der Fokus des Fraunhofer ISE im Projekt liegt auf der in situ Charakterisierung dieser Materialien und Komponenten. | Laufzeit: 10/2023 - 09/2027

Im EU-Projekt »Construct PV« werden kundenspezifisch hergestellte PV-Module für die Bauwerksintegration (BIPV) entwickelt und in Pilotanwendungen erprobt. Das Projekt konzentriert sich auf BIPV-Anwendungen im opaken Bereich der Gebäudehülle. Bei den Entwicklungen wird Priorität auf hohen Ertrag, ansprechende Ästhetik und niedrige Kosten gelegt, wobei nicht nur die Herstellungskosten für die Module, sondern auch die Kosten für die Planung, Installation und den Betrieb berücksichtigt werden. Dabei wird insbesondere Wert darauf gelegt, dass sich die zusätzlichen Investitionskosten [€/m2] amortisieren, die wegen der Integration der Funktion »Solarstromerzeugung« bei der Gebäudehülle anfallen. Im Projekt wurden mehrere Neuentwicklungen zum Patent angemeldet, in diesem Beitrag werden neu entwickelte BIPV-Schindeln und ihr erfolgsversprechendes elektrisches Verhalten unter klimatischer und mechanischer Lasten dargestellt. | Laufzeit: 02/2013 - 01/2018

Im EU-Projekt »Construct PV« werden kundenspezifisch hergestellte PV-Module für die Bauwerksintegration (BIPV) entwickelt und in Pilotanwendungen erprobt. Das Projekt konzentriert sich auf BIPV-Anwendungen im opaken Bereich der Gebäudehülle. Bei den Entwicklungen wird Priorität auf hohen Ertrag, ansprechende Ästhetik und niedrige Kosten gelegt. Dabei wird besonders Wert darauf gelegt, dass sich die zusätzlichen Investitionskosten [€/m2] amortisieren, die wegen der Integration der Funktion »Solarstromerzeugung« bei der Gebäudehülle anfallen. Eine der Neuentwicklungen des Projekts ist das Konzept des Mosaikmoduls, das neue Freiheitsgrade für die gesamtheitliche Gestaltung der Fassade eröffnet und sich mit existierender Anlagentechnik herstellen lässt. | Laufzeit: Februar 2013 - Januar 2018

Elektrische Speichersysteme sind ein zentraler Baustein für eine dezentrale Energieversorgung und damit auch für die Energiewende. Gerade in mittelständischen Industriebetrieben, dem zentralen Pfeiler der deutschen Wirtschaft, sind diese bislang nur selten installiert. Das Projekt »DABESI« (Datengetriebene Auslegung und Betriebsführung von dezentralen Elektrischen Speichern in produzierenden mittelständischen Industriebetrieben) will den Stromverbrauch in mittelständischen Industriebetrieben durch den Einsatz von Speichersystemen betriebswirtschaftlich optimieren. | Laufzeit: 12/2020 - 11/2023

Für zahlreiche Produktions- und Reinigungsprozesse wird Prozesswärme benötigt, besonders in der Lebensmittelindustrie, in der die Prozesswärme einen beachtlichen Anteil am betrieblichen Gesamtenergieeinsatz ausmacht. Eine Reihe von Optimierungsmaßnahmen kann zur Energie- und Kostenreduktion beitragen. Im Rahmen des Projekts »DAST II TuPro« sollen in ausgewählten tunesischen Produktionsstätten technische und ökonomische Möglichkeiten für den Einsatz von Solarthermie identifiziert sowie Grundsteine für den Aufbau von Energiemanagementsystemen gelegt werden. Zunächst werden Energieeffizienzpotenziale geprüft und deren Umsetzungschancen bewertet. Die ausgewählten Unternehmen sind im Bereich der Lebensmittelproduktion tätig. Für diese Branche ist der hohe Anteil an benötigter Prozesswärme charakteristisch. Ein systematisches Energiemanagement dient als Instrument, um die Energieeffizienz vor allem in energieintensiven Unternehmen kontinuierlich zu erhöhen. | Laufzeit: 03/2013 - 03/2018

Im Zuge der Energiewende ist es in den letzten Jahren zu einem erheblichen Ausbau der Erzeugungskapazitäten von fluktuierenden, regenerativen Energien gekommen. Bis 2050 ist mit einer weiteren schrittweisen Umstellung der deutschen Energieversorgung zu rechnen. Vor dem Hintergrund von Versorgungssicherheit, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit ergeben sich bei dieser Umstellung Herausforderungen an neuartige, lokale Energiespeichersysteme, die eine Erhöhung des Eigenverbrauchs von erneuerbarer Energie ohne zusätzliche Netzbelastung ermöglichen. | Laufzeit: 11/2015 - 10/2018

Zur Eindämmung des Klimawandels stellt die Dekarbonisierung des Energiesektors eine zentrale Herausforderung dar. Photovoltaik spielt dabei eine entscheidende Rolle bei der flächendeckenden Einführung einer sauberen und erschwinglichen Energieinfrastruktur. Aufgrund des überwiegenden Imports von außerhalb der EU sowie der Notwendigkeit der energetisch aufwändigen Aufreinigung von Rohmaterialien sind etablierte Photovoltaikmodule mit Lieferrisiken und einem hohen CO2-Fußabdruck verbunden. Die aufkommende Perowskit-PV hat ein enormes Potenzial, diese Probleme zu überwinden und den Energiesektor der EU zu revolutionieren. | Laufzeit: 12/2022 – 11/2025

Grüner Wasserstoff wird derzeit überwiegend aus Wind- oder Überschussstrom in Demo-Anlagen erzeugt, die jedoch nicht wirtschaftlich arbeiten und meist nach Ende des Förderzeitraumes ihren Betrieb wieder einstellen. In diesem Projekt werden daher die Schaffung von technischen Grundlagen und die technische/ökonomische Machbarkeit einer direkten Koppelung von PV über DC-DC-Steller mit PEM-Elektrolyse untersucht, um Wasserstoff in einer netzfernen PV-Elektrolyse-Inselanlage wirtschaftlich erzeugen zu können. | Laufzeit: 12/2016 - 12/2017

Wie soll der PV Tracker optimal tracken? Diese Frage wird im Projekt »DeepTrack« gemeinsam mit der PV Zimmermann Tracker GmbH erforscht. Hierbei werden neueste KI- und Kraftwerksimulationsmethoden angewendet, um den Ertrag von komplexen Kraftwerken, wie zum Beispiel Agri-PV Kraftwerken, zu maximieren. Die Methoden werden in einer Pilotanlage auf dem solaren Testfeld in Merdingen implementiert und untersucht. | Laufzeit: 03/2023 - 02/2025

Das Projekt »ENLIGHTENED« bildet die gesamte Wertschöpfungskette organischer PV für Innenraumanwendungen im Herstellungsprozess der OPV-Firma Epishine ab, die auf diesen Bereich spezialisiert ist. Die Rolle des Fraunhoder ISE im Projekt umfasst – gemeinsam mit der FAU Erlangen-Nürnberg und Epishine die Weiterentwicklung der OPV-Technologie für Inneraumanwendungen. Verbesserte organische Halbleiter werden dafür von den Partnern Imperial College London und Brilliant Matters entwickelt. Die Europäische Komission fördert das Projekt »ENLIGHTENED«, das sich zum Ziel gesetzt hat, die Standards für die Produktion kostengünstiger und umweltfreundlicher OPV-Anwendungen für den Innenraum neu zu definieren und den Produkten damit zu Marktreife zu verhelfen. | Laufzeit: 09/2024 - 08/2027

Ziel des Projekts ist die Entwicklung von BIPV Modulen mit hoher Effizienz, innovativem Design und großem Gestaltungsspielraum auf der Basis einer neuen Grundidee zur elektrischen Verschaltung von kristallinen Siliciumsolarzellen in unterschiedlichen Größen und Anordnungen. Die Module sollen als Glas-Glas-Module ausgeführt werden. Durch Nutzung einer Vieldrahtverschaltung können bestimmte Bereiche eines Moduls mit Solarzellen belegt werden und andere Bereiche transparant bleiben. Design2PV-Module erreichen somit eine teiltransparente Optik und ermöglichen eine sehr gute ästhetische Integration vor opaken Flächen, in Verglasungen oder in Glasüberdachungen. | Laufzeit: 11/2017 - 04/2021

»PaNaBat« vernetzt und intensiviert den Austausch zwischen Unternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen in Deutschland und Chile über eine Vernetzungsplattform mit Fokus auf Batterierohstoffe und Batterierecycling. Die Branche benötigt sichere, nachhaltige Lieferketten und effiziente Kreislaufsysteme – insbesondere für Lithium. Das Projekt richtet Koordinierungsstellen in beiden Ländern ein und plant sowie initiiert bilaterale Projekte. | Laufzeit: 02/2026 - 01/2029

Im Heizungshandwerk sind Beratung, Bestandsaufnahme, Planung und Angebotserstellung insbesondere bei der Ertüchtigung von Bestandsanlagen ein sehr zeitaufwendiger Prozess. Jede Anlage muss individuell konfiguriert und an die technischen Gegebenheiten des Gebäudes und die Gewohnheiten der Nutzer*innen angepasst werden. Dies gilt besonders bei komplexen und nachhaltigen Systemen, wie z.B. Wärmepumpen, Brennstoffzellen und solarunterstützten Hybridsystemen. Im Projekt »DiBesAnSHK« wird ein Tool entwickelt, das durch Software-Lösungen das Sanitär-, Heizungs- und Klima (SHK)-Handwerk bei der Bestandsaufnahme und Angebotserstellung entlastet. Damit soll der Prozess zum Austausch der Bestandsanlagen verbessert werden, soll die Energiewende unterstützt werden. | Laufzeit: 09/2021 - 08/2024

Die Energie-, Verkehrs- und Wärmewende stellen eine erhebliche Herausforderung für die Stromnetze dar. Nach den aktuellen Planungsrichtlinien würde der verstärkte Einsatz von Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen einen massiven Ausbau der Verteilnetze erfordern. Dies hätte hohe Kosten zur Folge und könnte die Transition zu einer CO2-neutralen Gesellschaft verlangsamen. Netzbetriebsplattformen können mithilfe intelligenter Messsysteme (iMSys) und Steuerboxen Netzzustände erfassen und Netzbelastungen durch gezielte Steuereingriffe, incentiviert über variable Netzentgelte, reduzieren. Kann die Netzbelastung durch gezielte Anreize reduziert werden, so muss dies in der Netzplanung berücksichtigt werden, um den Netzausbau zu minimieren | Laufzeit: 01/2025 - 12/2028

Aufgrund der Energiewende ändern sich die Belastungen in den Stromnetzen. Es müssen Erzeugungsanlagen und zusätzliche Verbraucher integriert werden, womit sich der Bedarf an Netzausbauplanungsmaßnahmen erhöht. Zugleich wurden Smart Grid Technologien entwickelt, um die Kosten für den Netzausbau zu reduzieren. Die Herausforderung für Netzplaner ist sowohl erhöhtes Planungsaufkommen als auch eine Erhöhung der Planungskomplexität durch die zusätzlichen Technologien. Gesamtziel des Projekts ist die Automatisierung und Optimierung der Netzausbauplanung im Niederspannungsverteilnetz, um letztendlich die Netzentgelte und somit auch die Kosten für den Endkunden zu senken. | Laufzeit: 09/2018 - 08/2021

Im Verbundvorhaben »Dragon« wird eine industrielle Zellverschaltungsanlage und ein Modulkonzept für die Klebe-Drahtverschaltung von Hocheffizienz Solarzellen entwickelt. Dies ist ein innovativer Technologieansatz, der in dieser Form bisher in keinem öffentlich geförderten Projekt adressiert wird oder wurde. | Laufzeit: 04/2023 - 03/2026

Für zahlreiche potenzielle Photovoltaik-Anwendungen an Gebäuden, Fahrzeugen oder in der Landwirtschaft ist eine signifikante Transparenz der Solarzellen bzw. -module im sichtbaren Spektralbereich wünschenswert, wenn nicht Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung. Bestimmte organische Halbleiter sind in der Lage, infrarote Strahlung stark zu absorbieren und gleichzeitig sichtbares Licht fast vollständig zu transmittieren. Diese bemerkenswerte Eigenschaft ist der Schlüssel für die Realisierung organischer Solarmodule mit hoher visueller Transmission und homogenem Erscheinungsbild, d.h. insbesondere ohne Lücken. Dazu müssen neben den organischen Absorbermaterialien auch neuartige Elektroden mit sehr spezifischen optischen Eigenschaften entwickelt werden. | Laufzeit: 04/2021 - 03/2023

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer hochdynamischen Regelungstechnik für den Einsatz hochfrequent taktender Einspeisewechselrichter auf Basis von Siliziumcarbid (SiC) -Halbleitern. | Laufzeit: 08/2017 - 04/2021

Im Projekt »E-Fuels fürs LÄND« werden im Rahmen einer Machbarkeitsstudie drei Szenarien zur Herstellung nachhaltiger Kraftstoffe für Flugzeuge und Fahrzeuge unter Berücksichtigung einer maximalen Wertschöpfung in Baden-Württemberg, belastbarer Geschäftsmodelle sowie eines schnellen Markthochlaufs detailliert untersucht. | Laufzeit: 12/2024 - 11/2025

Ziel der Bundesregierung ist, die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um 80 - 95 % gegenüber 1990 zu reduzieren. Neben der Analyse eines kostenoptimalen zukünftigen Energiesystems stellt sich die Frage nach dem Tempo, mit dem sich ein Energiesystem verändern kann. Daher spielen zeitlich aufgelöste Transformationsprozesse für die Energiesystemanalyse eine wichtige Rolle. Anhand modellierter Entwicklungspfade können CO2-Minderung, Netzauslastung oder benötigte Flexibilitätsoptionen analysiert werden. Der Weg zu einem Energiesystem der Zukunft, basierend auf erneuerbaren Energien, wird im Rahmen des Eigenforschungsprojekts »Erneuerbare Energien Szenarien (E2S)« analysiert und bewertet. | Laufzeit: 09/2011 - 08/2014

Im Zuge der Energiewende gewinnen Energiespeichersysteme eine immer größere Bedeutung. Sie ermöglichen es, den lokal aus regenerativen Energien produzierten Strom zwischenzuspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt abzugeben. Somit dienen sie der direkten Erhöhung des Eigenverbrauchs und der Entlastung der Stromnetze. Studien zeigen aber, dass die Wirkungsgradangaben aus dem Datenblatt in der Praxis oft nicht erreicht werden und somit kein direkter Vergleich der Systeme möglich ist. Ziel des Projekts ist es, einen technisch neuen Lösungsansatz im Bereich der Eigenverbrauchssysteme zu untersuchen und in einem Demonstrator umzusetzen. Der Fokus liegt dabei auf einer Effizienzsteigerung der leistungselektronischen Wandlung im Teillastbereich. | Laufzeit: 01/2018 - 06/2020

Die Verbreitung von Elektrofahrzeugen gilt als wesentliches Instrument, um die Schadstoff- und CO2-Emissionen im Verkehrssektor signifikant zu senken. Ziel dieses Projekts »EMILAS« ist es, gebrauchte Fahrzeugbatterien als stationäre Pufferspeicher für Ladestationen in Mehrfamilienhäusern aus technischer wie wirtschaftlicher Sicht nutzbar zu machen. Dieser Ansatz verhindert einerseits einen Netzanschluss mit höherer Leistung, andererseits wird durch die Zweitnutzung von Fahrzeugbatterien die CO2-Bilanz verbessert. Für die Integration in Tiefgaragen sind insbesondere die sicherheits- und normativen Belange wichtig. Ferner wird die Integration von lokalen »E-Car-Sharing Flotten« in Tiefgaragen untersucht, die eine Rückspeisung aus der Fahrzeugbatterie in das Gebäudenetz ermöglicht. Da die Wohnquartiere mit Photovoltaikanlagen und BHKW ausgerüstet werden, ermöglicht das intelligente Lademanagement des Pufferspeichers und das Gebäude-Energiemanagement optimierte Lösungen zur Erhöhung des Eigenverbrauchs. | Laufzeit: 09/2019 - 02/2024

Im Rahmen des EPISODE Projekts werden in einer innovativen europäischen Wertschöpfungskette Batteriezellen und Batteriespeicher auf Basis von Natrium-Ionen-Zellen entwickelt, die als zukunftsweisende Alternative zu herkömmlichen Li-Ionen-Batteriespeichern dienen. Diese neuartigen Speicher zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte sowie eine bemerkenswerte Langlebigkeit aus. Dank ihrer sehr hohen Energieeffizienz, der intrinsischen Sicherheit und der hervorragenden Recyclebarkeit stellen sie ein besonders nachhaltiges Produkt dar. Am Ende des Projekts wird die Leistungsfähigkeit dieser Technologie mit einem 6,2 kWh Batteriespeicher im Dauerbetrieb eindrucksvoll demonstriert | Laufzeit: 12/2024 - 05/2028

Mit dem Forschungsprojekt EQWIN-P soll das Preis-Leistungs-Verhältnis von energieeffizienten Gebäuden verbessert werden, indem der Automatisierungsgrad der Verarbeitung von Gebäudehülldaten erhöht wird. Bislang werden Gebäudehülldaten zwar innerhalb einer Softwareanwendung verarbeitet, aber meist sind die Daten zwischen verschiedenen Anwendungen nicht kompatibel. Sie müssen daher manuell oder in gebrochenen digitalen Ketten übertragen werden. Dies umfasst zahlreiche proprietäre Formate, die in Teilen auch nur in bestimmten Wissenskontexten interpretierbar sind. Außerdem erhalten viele hochkomplexe Messdaten erst durch Algorithmen einen planerischen Mehrwert, so dass es dringend erforderlich ist, relevante Methoden zur Bewertung von Gebäudehüllen dem breiten Markt möglichst einheitlich bereit zu stellen. | Laufzeit: 01/2023 - 06/2026

Geringe Materialkosten, Niedrigtemperaturprozesse für die Herstellung sowie Labor-Wirkungsgrade von bereits über 23% zeigen das Potential von Perowskit-basierten Solarzellen im Markt für Dünnschicht-PV auf. Die Herausforderung besteht nun darin, die zuvor im PV-Bereich nicht beobachtete schnelle Wirkungsgradsteigerung auf eine neue Ebene zur Herstellung von skalierbaren, stabilen und kostengünstigen Solarzellen sowie PV-Modulen zu übertragen. Das ESPResSo Konsortium wird mit einem Betrag von über 5 Mio. Euro von der Europäischen Union gefördert, um die Limitierung der gegenwärtigen Perowskit-Technologie zu überwinden, hocheffiziente Perowskit-Solarzellen und PV-Module zu entwickeln und deren praktische Anwendung zu demonstrieren. | Laufzeit: 04/2018 - 03/2021

Wärmeübertrager, die Metalldrahtgewebe als Übertragungsstruktur nutzen, zeigen in ersten Untersuchungen ein großes Potenzial zur Massenreduktion und Energieeinsparung. Im Verbundprojekt »EffiMet«, das über das »KMU-innovativ-Programm« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wurde, konnten gemeinsam mit den Partnern Visiotex GmbH, Hattler & Sohn GmbH und dem Fraunhofer IFAM Dresden die theoretischen Hintergründe untersucht sowie Wege zur technischen Umsetzung identifiziert und an exemplarischen Bauteilen realisiert werden. Die Ergebnisse von einem der umgesetzten Bauteile zeigen, dass bei gleicher energetischer Effizienz ca. 50 % Material in der Oberflächenvergrößerung eingespart werden können. Korrespondierend erhöht sich bei gleichem Materialaufwand die Energieeffizienz. | Laufzeit: 09/2011 - 08/2014

Der kostengünstige und effiziente globale Handel von grünem Wasserstoff, gespeichert z.B. in Form von Dimethylether (DME), legt den Grundstein für die Defossilisierung der Industrie. Das Projekt »EARTH2« (Efficient And Resource-saving Transport of Hydrogen using Dimethyl Ether) zielt auf die Industrialisierung eines innovativen und effizienten chemischen Verfahrens zur Herstellung des Wasserstoffträgers DME ab. Der neuartige Prozess mittels Reaktivdestillation, bei dem durch Kopplung von Synthese und Destillation das thermodynamische Reaktionsgleichgewicht umgangen wird, reduziert den Energiebedarf, die Anlagenkomplexität und die Investitionskosten. Gefördert von der Fraunhofer Zukunftsstiftung soll das Verfahren zur DME-Herstellung in die industrielle Anwendung gebracht werden. | Laufzeit: 07/2024 - 12/2025

Immer mehr Verbrauchende und Investierende wünschen sich Heizungen, die sowohl nachhaltig als auch wirtschaftlich sind. Für die Bewertung der Technologien fehlt bislang eine technologieübergreifend einheitliche Daten- und Modellgrundlage. Diese ist für die Investitionsentscheidung der Verbraucher sowie eine nachhaltige Produktentwicklung durch die Hersteller und die optimale Kopplung verschiedener Wärmetechnologien unerlässlich. Das Projekt »Effizientes Heizen« will diese Lücke schließen und eine Methodik zur vergleichbaren ökologischen und wirtschaftlichen Bewertung verschiedener Heizungssysteme bereitstellen und geeignete Datenformate definieren. Zusätzlich werden Referenz-Heizsysteme und Szenarien für Einfamilien- und Mehrfamilienhäuser in verschiedenen Renovierungszuständen erarbeitet. | Laufzeit: 07/2022 - 12/2025

Mit dem Projekt »GLADIR« sollen Hemmnisse für R-Strategien bei Bestandsgläsern im Bauwesen mittels digitaler Technologien verringert oder beseitigt werden. Einerseits fördert es die Ressourcenschonung durch die Entwicklung von nachhaltigen und zirkulären Fenster- und Fassadenlösungen und die Wiederverwendung von Altglasscheiben. Andrerseits soll das Projekt Rohstoffeinsparungen erschließen, indem Altglas in Form von qualitativ hochwertigen Glasscherben in höherem Maße in die Floatglas-Produktion zurückgeführt wird. | Laufzeit: 06/2026 - 05/2029

Die Nutzung von Strom aus Erneuerbaren Energien erfordert geeignete Speicher für die konstante Strombereitstellung aus Wind- und Sonnenenergie. Um die nötigen Strom- und Spannungskennwerte von batteriebetriebenen Geräten zu erreichen, werden einzelne Batteriezellen zu Batteriemodulen bzw. Batteriepacks zusammengesetzt und seriell oder parallel elektrisch verschaltet. Ziel des Projekts »ElVis« ist die Entwicklung einer flexiblen Verschaltungsanlage für Batteriezellen. Dabei soll die Verschaltungstechnologie des Widerstandsschweißens von Batterie-Rundzellen weiterentwickelt und optimiert werden. Für variable Batteriepackgrößen und Varianten des Widerstandsschweißens wird ein innovatives Baukastenprinzip konzipiert und durch den Aufbau einer Demonstratoranlage umgesetzt. Durch das Baukastenprinzip können künftig verschiedene Batteriemodulgrößen kostengünstig mit einer Anlage verschaltet werden. Die Entwicklung von Modellen zur Dimensionierung der Verbinder wird eine zeiteffiziente, materialsparende und zuverlässige Verschaltung unterstützen. | Laufzeit: 09/2020 - 05/2024

Im Projekt EmitterPlus werden Gasphasenemitter (RVD: rapid vapour-phase direct doping) als Alternative zu herkömmlichen Emittern in Solarzellen mit selektiven Kontakten (TOPCon: tunnel oxide passivated contacts) untersucht. Ziel ist es, einen integrierten Prozess für Emitterdiffusion und Annealing der selektiven Kontakte zu entwickeln, mit dem Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 25 % hergestellt werden können. Hierzu werden die bereits bestehenden Prozesse angepasst und weiterentwickelt. Neben der Demonstration hocheffizienter Solarzellen wird das für eine industrielle Umsetzung des Gasphasenemitter-Prozesses notwendige Prozess- und Maschinen-Know-How generiert, um im Anschluss zusammen mit Maschinenbauern die industrielle Umsetzung zu erarbeiten. | Laufzeit: 06/2018 - 12/2020

Im Verbundprojekt EnEff-BIM werden informationstechnische Methoden für die Planung, Auslegung und Betriebsführung von energieeffizienten Neu- und Bestandsbauten entwickelt, getestet und Fachplanern zugänglich gemacht. Die Modellierung, Simulation und Betriebsoptimierung erfolgt auf Basis offener digitaler Bauwerkinformationsmodelle (BIM). Ausgehend von einem digitalen 3D-Planungsmodell soll ein durchgängiger Datenaustausch erreicht werden. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer offenen Schnittstelle zur automatischen Generierung von Modelica-Teilmodellen aus BIM-Daten. Die zu entwickelnde Modelica Schnittstelle bietet ferner eine Grundlage für Lebenszykluskostenanalysen, die energetische Nachweisführung und Nachhaltigkeitszertifizierung von Gebäuden. | Laufzeit: 12/2013 - 11/ 2016

Der Energieeffizienzstrategie Gebäude (ESG) der Bundesregierung liegt das Ziel zugrunde, den Gebäudebestand bis 2050 nahezu klimaneutral zu gestalten. Hierfür ist der nicht erneuerbare Primärenergiebedarf durch eine Kombination aus Energieeinsparung und dem Einsatz erneuerbarer Energien bis zum Jahr 2050 in der Größenordnung von 80 % gegenüber dem Jahr 2008 zu senken. Durch die beschleunigte Umsetzung von Innovationen, neuen Technologien und Konzepten kann diese ambitionierte Aufgabe gelingen, dabei gewinnt der Transfer von Erkenntnissen aus langjährigen Forschungsarbeiten zunehmend weiter an Bedeutung. Mit der Förderinitiative EnEff.Gebäude.2050 im Rahmen der ESG soll gezielt der Transfer von Forschungsergebnissen hin zur Breitenwirkung angestoßen und beschleunigt werden. Das Projekt begleitet diesen Transfer von der Forschung ins breite Feld. | Laufzeit: 7/2017 - 12/2020

Um die Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 in Deutschland zu erreichen, ist unter anderem entscheidend, inwieweit der Energieverbrauch für Wohnen, Arbeiten, Freizeit, Konsum und Mobilität in den Städten reduziert und durch klimaneutrale Energiequellen ersetzt werden kann. In der Europäischen Union wird dazu das Konzept von sogenannten »Positive Energy Districts« (PEDs) verfolgt: PEDs sind klimaneutrale Quartiere, die eine positive Wirkung auf das vorgelagerte Energiesystem aufweisen. Die Gebäude in PEDs sind energieeffizient und ihre Wärmeversorgung erfolgt klimaneutral. PEDs nutzen die Potentiale zur Erzeugung erneuerbarer Energien im Quartier konsequent aus, um den Energiebedarf für Strom und Wärme maximal zu decken. Mobilität erfolgt in PEDs elektrisch betrieben und multimodal. | Laufzeit: 11/2021 - 04/2025

Die Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden wird in der Regel als Anlagenschema dokumentiert. Diese Schemata enthalten für Planer der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA), Betreiber und Monitoring-Dienstleister wichtige Informationen über die Komponenten der Anlage sowie über ihre Topologie. Allerdings liegen diese Schemata oft nur in Papierform, als CAD- oder pdf-Datei vor, d.h. die Informationen sind unzureichend digital zugänglich. Im Projekt »DiMASH« entwickeln wir innovative Verfahren, um die in einem Anlagenschema enthaltenen heterogenen Informationen und Zusammenhänge digital zu erfassen und zu verknüpfen. Das digitale Anlagenschema kann anschließend dazu genutzt werden, ein Sanierungsvorhaben oder ein technisches Monitoring zu unterstützen. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2025

Im Projekt entwickeln wir kooperative Software-Energieagenten für verschiedene verteilte steuerbare Kleinstanlagen (Wärmepumpe, Elektroautos, Batteriespeicher), die miteinander kommunizieren und nach definierten Handelsregeln zeitlich hochaufgelöst agieren. Dabei verfolgen Agenten die individuellen Ziele ihrer jeweiligen Nutzer behalten aber auch das Quartier als Gesamtsystem im Blick. Ein spezifisches Ziel im Teilvorhaben ist die Zuordnung und Abrechnung von Energiemengen mittels Blockchaintechnologie. Sie liefert dem Endnutzer eine transparente Übersicht über seinen aktuellen Grünstromanteil und schafft Anreize für Lastverschiebung. | Laufzeit: 10/2017 - 09/2022

Da der deutliche Zuwachs an Ladeinfrastruktur für E-Fahrzeuge lokal zu Versorgungsengpässen in den Verteilnetzen führen kann, werden vor allem Schnellladestationen verstärkt mit lokalen Pufferspeichern ausgestattet. Bei einem Solarcarport mit integriertem Pufferspeicher und Schnellladeinfrastruktur wird der von der PV-Anlage erzeugte Gleichstrom bis zu viermal wechsel- bzw. gleichgerichtet, um seinen Weg vom PV-Modul über den Pufferspeicher in die DC-Ladesäule zu finden. Dabei entstehen unnötige Verluste. | Laufzeit: 01/2017 - 12/2022

Im Rahmen des Vorhabens wird die dezentrale Einbindung von solarthermischen Anlagen in ein auf einem Blockheizkraftwerk (BHKW) basierenden Wärmeversorgungskonzept untersucht. Der Betrieb des BHKW wird dabei hinsichtlich bestmöglicher Interaktion mit dem Stromnetz und der Betrieb des Nahwärmenetzes hinsichtlich einer Minimierung der Verteilverluste optimiert. Zentraler Inhalt des Vorhabens ist es, Konzept und Betriebsführung in dem Demonstrationsvorhaben Freiburg-Gutleutmatten zu implementieren, zu überprüfen und daraus allgemeingültige Regeln für die langfristige Nutzung von Solarthermie in vergleichbaren Wohnquartieren, insbesondere vor dem Hintergrund einer sich massiv ändernden Energieversorgungsstruktur, abzuleiten. | Laufzeit: 06/2013 - 04/2018

Die Industrie sucht nach Wegen zur schnellen, kostengünstigen Dekarbonisierung von Prozesswärme, doch es fehlt an einfachen, ganzheitlichen Methoden. Das Projekt »DekarbBeschleuniger« schließt diese Lücke: Untersucht wird eine durchgängige »Toolbox« zur ökonomisch und ökologisch optimierten Integration von erneuerbaren Energien und Wärmerückgewinnung in industrielle Prozesse. Der Mehrwert: Unternehmen können damit Transformationspfade zur Klimaneutralität künftig mit geringem Aufwand und zu niedrigen Kosten planen, CO₂-Emissionen zeitnah senken und Wettbewerbsvorteile realisieren. | Laufzeit: 08/2026 - 07/2029

Die Digitalisierung in der Bau- und Gebäudetechnik ist ein elementares Umsetzungsinstrument, um das Ziel der Energiewende zu erreichen. Mit dem Vorhaben »EnergieDigital« soll eine durchgängige und systematische Methode zur Verknüpfung und Integration der Domänen Technische Gebäudeausrüstung (TGA) und Gebäudebetrieb in Building Information Modelling (BIM) entwickelt werden, damit die gesetzte Energieeffizienz erzielt wird. Im Rahmen des Vorhabens sollen die erarbeiteten Lösungen im Planungsprozess und im Betrieb eines Plusenergiegebäudes in der Praxis demonstriert werden. | Laufzeit: 12/2018 - 11/2021

Der städtische Raum ist für die Umsetzung der Energiewende ein zentrales Handlungsfeld. Neben der Senkung des Energiebedarfs der Gebäude durch Sanierung des Gebäudebestands ist die Transformation der urbanen Energieversorgungssysteme notwendig. Hierfür werden am Fraunhofer ISE Bewertungs- und Planungsmethoden entwickelt, die diesen Transformationsprozesse unterstützen und begleiten. Im Modellvorhaben »Energiequartier Haslach« der Stadt Freiburg hat das Fraunhofer ISE Zielszenarien für die Entwicklung des Energiesystems dieses Stadtteils entwickelt. | Laufzeit: 2013 - 2014

Power-to-Gas als Form der Energiespeicherung und Notwendigkeit bzw. Unterstützungsmaßnahme für die Energiewende wird aktuell in Wissenschaft und Gesellschaft intensiv diskutiert. Um entsprechende Anlagen auch jenseits der reinen Demonstrationsprojekte bauen zu können, sind jedoch deren Wirtschaftlichkeit und Integration in die jeweiligen Netze entscheidend. Im Projekt »Kommunaler Energieverbund« entwickeln Experten des Fraunhofer ISE aus den Fachgebieten Power-to-Gas sowie Energiemanagement und Netze in Kooperation mit der Hochschule Offenburg Betriebsführungsalgorithmen für Power-to-Gas-Anlagen im Verbund mit Strom- und Gasnetz. Ziel ist, eine ökonomische bzw. energiewirtschaftliche Sinnhaftigkeit von Power-to-Gas- Anlagen im kommunalen Kontext zu erreichen. | Laufzeit: 12/2013 - 12/2017

Im Projekt untersuchen wir anhand eines Neubauquartiers in Harsefeld wie ein agentenbasiertes Quartiersenergiemanagementsystem (Quartiers EMS) dezentrale Anlagen der Bewohner*innen so steuern kann, dass sowohl die Wünsche der Bewohner*innen als auch Anforderungen aus dem umliegenden Energiesystem berücksichtigt werden. | Laufzeit: 12/2023 - 11/2026

Im Verbundprojekt »batterFLY« arbeiten fünf Forschungseinrichtungen zusammen mit Expert*innen aus der Luftfahrtbranche an innovativen Batteriekonzepten. Sie haben sich die Entwicklung einer Batteriezelle zum Ziel gesetzt, die die hohen Anforderungen an Lebensdauer, Energie- und Leistungsdichte sowie Sicherheit im Luftfahrtbereich, erfüllt und die, die Bestrebung hin zu nachhaltigem Fliegen stärkt. Hierbei übernimmt das Fraunhofer ISE die Aufgabe der Sicherheitsbewertung, führt Abuse-Tests durch und liefert den Projektpartnern Erkenntnisse zur Einhaltung der strengen Sicherheitsvorgaben. | Laufzeit: 01/2026 - 12/2029

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

Zur Unterstützung der Entwicklung von leistungsfähigen, serientauglichen und qualitativ hochwertigen Brennstoffzellenstapeln werden leistungsstarke Testumgebungen benötigt. Daher waren die Ziele von FullStackTS der Aufbau und die Validierung einer Testumgebung und Entwicklung eines diskriminierungsfreien Testangebots für die Brennstoffzellen-Industrie. Zum Projektabschluss steht ein Teststand von MS2 Engineering für Brennstoffzellenstapel bis 200 kW mit spezialisierter Messtechnik von SMART Testsolutions am Fraunhofer ISE für die Auftrags- und Verbundforschung zur Verfügung. | Laufzeit: 01/2022 - 07/2025

Im Projekt H2Sky entsteht ein Brennstoffzellen‑Stack, der künftig den Hauptantrieb von Passagierflugzeugen mit Wasserstoff ermöglichen soll. Das Fraunhofer ISE entwickelt dafür besonders leistungsfähige Membran‑Elektroden‑Einheiten (MEA) und überführt sie vom Labormaßstab ins Vollformat. Im Fokus stehen Materialien, die bei Temperaturen über 90 °C und geringer Luftfeuchte effizient und dauerhaft arbeiten. So schafft das Projekt eine zentrale Grundlage für klimafreundliche Luftfahrtantriebe und eine spätere Serienfertigung. | Laufzeit: 04/2022 - 04/2025

Im Projekt »mDC2H2« haben wir ein modulares, effizientes Gleichstromsystem zur Integration von PEM-Elektrolyseuren für die dezentrale Wasserstofferzeugung entwickelt. Schwerpunkt war die Entwicklung eines hocheffizienten DC/DC-Wandlers für die Spannungsanpassung zwischen DC-Bus und Elektrolyseur. Durch den Einsatz einer verlustarmen resonanten Schaltungstopologie und modernster SiC-Halbleiter konnten wir die Systemkosten wesentlich reduzieren. | Laufzeit: 11/2022 - 10/2024

In der frühen Produktionsphase von Batteriezellen ist die Ausschussquote besonders hoch, da konventionelle End-of-Line-Prüfungen primär den Gesamtzustand erfassen und kleine Defekte übersehen können. Im Projekt »Quaze« entwickeln wir gemeinsam mit Precitec eine zerstörungsfreie Messmethode, die die räumliche Ausdehnung von Pouchzellen während Lade- und Entladezyklen erfasst und daraus ein aussagekräftiges Ausdehnungsfeld rekonstruiert. Auf diese Weise soll das »gute« Ausdehnungsverhalten eruiert werden, das auf die defektfreien Zellen verweist. Eine KI bewertet die Messdaten, erkennt Abweichungen vom »guten« Referenzmuster und liefert Hinweise auf fehlerhafte Prozessschritte. So werden Korrekturmaßnahmen beschleunigt, Ausschuss und Kosten reduziert und die Umweltbilanz der Zellproduktion insgesamt verbessert. | Laufzeit: 04/2023 - 09/2026

Zentrale technische Lösung für die Transformation des Energiesystems ist die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, welche es ermöglicht, elektrische Energie aus volatilen, erneuerbaren Energiequellen in eine gebundene, speicherbare Energieform zu überführen, so dass diese Energie bedarfsgerecht in nachgelagerten, stofflichen Sektoren eingesetzt werden kann. Im Rahmen des Fraunhofer Cluster of Excellence Integrated Energy Systems CINES entwickelt das Fraunhofer ISE zusammen mit dem Fraunhofer ICT und dem Fraunhofer UMSICHT neuartige Materialien, Komponenten und Zellkonzepte für die Protonen leitende Membran-Elektrolyse, welche mit einer sauren Membran (PEM: polymer electrolyte membrane) als Elektrolyt arbeitet. | Laufzeit: 01/2019 - 12/2023

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

Im Projekt ADAPTeR werden digitale Methoden entwickelt, um Heizungsanlagen in Mehrfamilienhäusern energieeffizienter und zuverlässiger zu betreiben. Dazu werden Messdaten, Wartungsinformationen und technische Spezifikationen in einem digitalen Anlagendatenblatt zusammengeführt und mit innovativen Data-Fusion- und KI-Verfahren ausgewertet. Das Konsortium aus Green Fusion, B&O Service, HAW Hamburg und Fraunhofer ISE ermöglicht so zustandsbasierte und vorausschauende Wartung, reduziert Energieverbrauch, CO₂-Emissionen und Kosten und unterstützt Fachpersonal durch klare Entscheidungshilfen. | Laufzeit: 11/2025 - 10/2028

Source Energy und das Fraunhofer ISE haben ein neues Konzept für zuverlässige Solarstromerzeugung im Weltraum entwickelt. Durch die Kombination von Silizium-Solarzellen mit einer innovativen Schindel-Matrix-Verbindungstechnik konnten sie Solarmodule konstruieren, die Mikrometeoriteneinschlägen und extremen Temperaturschwankungen standhalten und auch nach sieben Jahren im Orbit noch 76 % ihrer ursprünglichen Leistung liefern. Das eröffnet neue Möglichkeiten für kostengünstige LEO-Satellitenmissionen (Low Earth Orbit). | Laufzeit: 11/2023 - 09/2026

Im Projekt »LCR290 - Low charge HP solutions« entwickelte das Fraunhofer ISE gemeinsam mit 20 Unternehmen praxistaugliche Wärmepumpenlösungen mit dem natürlichen Kältemittel Propan (R290). Sie sollen Gas- und Ölheizungen in Bestands-Mehrfamilienhäusern ersetzen – von Etagenheizungen bis zu zentralen Anlagen in Innen- und Außenaufstellung. Die Konzepte berücksichtigen unterschiedliche Gebäude, Wärmequellen und Platzverhältnisse und ebnen den Weg für einen sicheren, effizienten und wirtschaftlichen Hochlauf klimafreundlicher Heiztechnik im Gebäudebestand der Wohnungswirtschaft. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2025

Das ElektroG wurde am 10. Juli 2015 abschließend im Bundesrat behandelt. Hiermit wurden die Vorgaben der europäischen WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electronic Equipment) entsprechend umgesetzt. Solarmodule werden als Elektronikschrott eingestuft und müssen recycelt werden. Durch das Recycling der Aluminiumrahmen (10-15 % Gewichtsanteil) und des Deckglases (70-75 % Gewichtsanteil) wird die gesetzlich vorgeschriebene Quote zwar erreicht, es stellt aber in Bezug auf Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung keine befriedigende Lösung dar. Die abgetrennte Restfraktion aus Silicium, Silberkontakten, Zinn und schwermetallhaltigem Lot (Blei) wird zusammen mit der Kunststofffolie i. a. verbrannt. Derzeit sind in Europa 8,1 Millionen Tonnen PV-Module installiert (Quelle: PV-Cycle); das bifa-Umweltinstitut geht für 2018 von ungefähr 10.000 t End-of-Life (EoL) Modulen aus; für 2022-2023 werden bereit 100.000 t/a erwartet – Tendenz weiter steigend. Hinsichtlich der CO2 Bilanz trägt insbesondere die Reinigung von Silicium mit einem CO2 Äquivalent von 30-35 kg pro kg Solarsilicium am stärksten zur CO2 Emission bei (Tabelle 2). | Laufzeit: 09/2015 - 08/2019

Rund 57% des Endenergiebedarfs Deutschlands entfällt auf Wärme, davon gut die Hälfte auf Raumwärme, knapp 40% auf Prozesswärme und knapp 10% auf Warmwasser. Rund 15% des Strombedarfs Deutschlands wird für Kälteprozesse – überwiegend in der Industrie – aufgewendet. Wärme- und Kälteanwendungen sind insofern maßgeblich an den energiebedingten Emissionen von Treibhausgasen beteiligt. Zentrale Fragestellungen unserer Analyse sind daher: Welcher Mix aus Verbrauchssenkung, Erhöhung der Effizienz der Wandlungsketten und Einsatz von erneuerbaren Energien ist sinnvoll, um die avisierten Klimaschutzziele für Wärme- und Kälteanwendungen zu erreichen? Und welche Bündel aus politischen Maßnahmen sind hierfür zielführend? | Laufzeit: 05/2010 – 10/2013

Ein intelligentes Energiemanagement in smarten Wohn- und Gebäudeumgebungen kann einen Beitrag zur Energiewende leisten, beispielsweise indem es durch gesteuerten Verbrauch die Nutzung erneuerbarer Energien erhöht oder Flexibilitätspotenziale für das System bereitstellt. Das zentrale Ziel des Forschungsprojektes FAME4ME besteht darin, die Einsatzmöglichkeiten künstlicher Intelligenz (KI) in Bezug auf zukünftige Energiedienstleistungen für private Endkundinnen und Endkunden zu untersuchen, die sich mit Themen wie Smart Meter, Energiemanagement und zeitvariablen Stromtarifen beschäftigen. Das Projekt wird vom BMWK im Rahmen des Förderprogramms SmartLivingNEXT unterstützt. | Laufzeit: 02/2024 - 07/2026

Zur Entwicklung neuer Materialien und Fabrikationsprozesse der Brennstoffzelle bedarf es eines tiefen Verständnisses der komplexen Interaktion zwischen den Transportprozessen der Edukte/Produkte, der elektrochemischen Reaktion und der Mikrostruktur der aktiven Schichten. Die Entwicklung verbesserter Brennstoffzellenmodelle in unterschiedlichen Dimensionen und deren Validierung basierend auf experimentellen Daten ist Ziel des Projekts. | Laufzeit: 06/2019 - 06/2024

Eine zukünftig bedeutende Antriebsform wird die Brennstoffzelle sein. Der Entwicklungsschwerpunkt hat sich aber deutlich von PKW in Richtung Güter- und Schwerlastverkehr verschoben. Dadurch erhöhen sich gleichzeitig die Erwartung an die Lebensdauer von Brennstoffzellen um den Faktor fünf bis zehn. Diesen Aspekt untersucht das Forschungsprojekt FC-RAT unter Koordination des Fraunhofer ISE. Das Verständnis für die Alterungsvorgänge soll wesentlich erweitert und vertieft werden. | Laufzeit: 01/2021 - 06/2024

FEDECOM entwickelt das technische und geschäftliche Ökosystem, um die Vorteile der Kopplung des Energiesektors zwischen den europäischen Energiegemeinschaften zu demonstrieren. Die Integration der lokalen Energiesysteme innerhalb des Gemeindeverbands wird wirtschaftliche Vorteile bringen, die Netzstabilität und -zuverlässigkeit verbessern und den gesamten CO2-Fußabdruck verringern. FEDECOM zielt darauf ab, eine Lösung zu schaffen und zu validieren, die technische, soziale und marktbezogene Auswirkungen überbrückt: Technische Innovation: Integration bestehender und neuer Informations- und Kommunikationsmittel Randbedingungen: Überwindung sozioökonomischer und politischer Hindernisse Wirtschaftliche Innovation: Innovative Geschäftsmodelle, die für eine groß angelegte Replikation bereit sind | Laufzeit: 10/2023 - 09/2027

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

Im Verbundvorhaben »FIHLS« wurden haustechnische Komponenten für die einfache Integration in die Dämmebene der Gebäudehülle erforscht, entwickelt und angepasst. Der Fokus lag dabei auf der Sanierung von Wohngebäuden sowie auf der Minimierung der Eingriffe in die Gebäudesubstanz. In Verbindung mit Niedrigexergiesystemen zur Wärmeversorgung bietet sich so ein äußerst sinnvoller technischer Sanierungsansatz. Erforderlich ist hierfür die Entwicklung von minimalinvasiven Sanierungsmethoden mit der Integration von Heizungs- und Lüftungskomponenten in der Fassade, angepassten Heizflächen und auch die Integration dezentraler Wohnungslüftungssysteme. In diesem Projekt wurden neuartige Verteilsysteme in Kombination mit der Gebäudehüllensanierung untersucht, darunter Dämmelemente, Aufnahmeelemente für Fenster, zentrale- und dezentrale Lüftungsgeräte und Verteilsysteme in der Fassade. | Laufzeit: 06/2016 - 04/2020

In Festkörperbatterien („All Solid State Batteries“) wird der flüssige Elektrolyt durch einen festen nicht-brennbaren Ionenleiter ersetzt. Dadurch wird das sogenannte thermische Durchgehen vermieden und die Sicherheit von Batteriezellen maßgeblich erhöht. Auch wird der Einsatz von Lithium-Metall Anoden erleichtert, was höhere Energiedichten und somit für die Elektromobilität deutlich höhere Reichweiten ermöglicht. | Laufzeit: 10/2019 - 09/2022

Ziel des Projekts ist es, die Auswirkungen mehrerer FPV-Anlagenkonfigurationen auf verschiedene Seentypen zu untersuchen. Diese Erkenntnisse sollen anschließend genutzt werden, um bei der FPV-Anlagenplanung betroffene aquatische Ökosysteme bestmöglich vor durch Klimawandel induzierten Veränderungen abzuschirmen. | Laufzeit: 01/2022 - 12/2024

Der zukünftige Markterfolg von Elektrofahrzeugen hängt ganz entscheidend von der Leistungsfähigkeit und Qualität der verwendeten Fahrzeugbatterien ab. Neben der der Konzeption, der Auswahl der Zellen, dem mechanischen Aufbau und der elektrischen Verschaltung kommt dem Batteriemanagementsystem eine zentrale Aufgabe als Intelligenz des Batteriesystems zu. Es übernimmt u.a. die Zustandsbestimmung sowie die Sicherheitsfunktionen im Batteriesystem und ist damit maßgeblich für den zuverlässigen und reichweitenoptimierten Betrieb des Fahrzeugs verantwortlich. | Laufzeit: 01/2013 - 12/2015

Übergeordnetes Ziel des Projekts »Farbkollektor« ist die Entwicklung von spektral selektiven Farbschichten mit hoher Farbsättigung, geringeren Verlusten und günstiger Herstellbarkeit zur besseren Integration von Solarkollektoren in Fassaden und die Dachlandschaft von ästhetisch sensiblen Gebäuden. Die Entwicklung basiert auf dem am Fraunhofer ISE entstandenen und als Patent angemeldeten Konzept der MorphoColor®-Beschichtung. Bei der Weiterentwicklung der Farbschicht wird besonderer Wert darauf gelegt, dass die Schicht korrosionsstabil ist. Außerdem wird bei der Schichtoptimierung neben der Farbwirkung im sichtbaren Spektrum der Transmissionsgrad im gesamten solaren Spektrum (von 300 nm bis 2500 nm) berücksichtigt, damit der Kollektorertrag durch die Farbwirkung möglichst wenig vermindert wird. | Laufzeit: 06/2019 - 05/2022

Mit FAiL wird ein Labor Demonstrator-System geschaffen, das kritische Defekte in großformatigen Zellen sichtbar macht, deren Entstehungsmechanismus in Echtzeit aufzeichnet und gleichzeitig die Aussortierung von einwandfreien Zellen minimiert. Ziel ist eine signifikante Reduktion von Ausschuss, eine verbesserte ökologische Bilanz und ein datenbasierter Qualitätsstandard für die europäische Batteriezellfertigung. | Laufzeit: 01/2025 - 12/2027

Vernetzt, energieeffizient und aktiv im Stromnetz ist das Haus der Zukunft. Die smarte Energiesteuerung schätzt die Stromerzeugung der eigenen PV-Anlage und den Verbrauch im Haushalt auf Sicht der nächsten Stunden ab und entwickelt z. B. Strategien zur Erhöhung des Eigenstromverbrauchs, vermeidet ggf. Erzeugungs- und Lastspitzen und agiert aktiv am Strommarkt. Dafür werden dann bestimmte Verbraucher oder Speicher flexibel betrieben, koordiniert von der zentralen Energiesteuerung. Besonders gut eignen sich hierfür Wärmepumpensysteme und Elektrofahrzeuge, die nicht immer sofort voll geladen werden müssen. Im Projekt »Fellbach ZEROplus« wird ein solches Heimenergiemanagementsystem entwickelt und von den Bewohnern der Energieplushäuser in der Praxis getestet. | Laufzeit: 11/2012 - 06/2016

In den nächsten Jahren sollen laut einer Prognose aus dem Jahr 2015 sollen rund 230.000 neue Wohnungen pro Jahr für das Bundesgebiet geschaffen werden und die Erfordernisse für die Gebäudehüllsanierung sind ungleich größer. Die Bevölkerungszahl Deutschlands steigt und die Wohnungsbautätigkeit wächst. Prognosen gehen davon aus, dass sich diese steigende Nachfrage in den nächsten Jahren stabilisieren wird. Gleichzeitig bietet die Klimapolitik, die die Reduktion von Energieimporten und Treibhausgasen verfolgt, wirtschaftliches Potenzial für Deutschland. Die beiden Projekte »Fenstermaschine« und «Fenstermaschine II« befassten sich, für typische Gebäude aus den 1950er- bis 1970er-Jahren, mit dem Thema eines beschleunigten, störungsminimierten Bauablaufs unter Integration von fenstertypischer Technik, aber auch mit der Integration von Gebäudetechnik in das Fensterelement. Ziel der Fenstermaschine ist ein industriell vorgefertigtes Komplettsystem für die Fenstermontage in der Sanierung wie auch im Neubau. Es beinhaltet alle umlaufenden Anschlussstellen rund um das Fenster, z.B. zwischen Fenster und Wärmedämmverbundsystemen (WDVS), Fenster und Bestandmauerwerk, Fenster und Rollladenkasten etc. Des Weiteren werden weitere Systeme in Modulbauweise in die Fenstermaschine integriert. | Laufzeit: 10/2013 - 09/2018

Eine wichtige zukünftige Anforderung an Gebäude wird sein, den Betrieb bzw. die Wärme- und Kälteversorgung netzdienlich zu gestalten. Diese Anforderung ergibt sich aus den derzeit stattfindenden drastischen Änderungen im deutschen Energiesystem: der steigende Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien führt zu starken zeitlichen Schwankungen in der Stromproduktion. Durch den Übergang zu einer zunehmend dezentralen Versorgung entstehen lokale bzw. regionale Differenzen zwischen Erzeugung und elektrischer Last, was erhöhte Anforderungen an die Stabilität der Stromnetze stellt. Ein Ansatz, um Differenzen zwischen Stromangebot und -nachfrage auszugleichen, liegt im Demand-Side-Management (DSM) um so den elektrischen Leistungsbedarf variabel gestalten zu können. | Laufzeit: 01/2016 - 12/2019

Ziel des Projektes ist es neuartige Wärme- und Kälteerzeugungstechnologien sowie neue Lösungen zur Steigerung und Qualitätssicherung der Energieeffizienz und zur Integration erneuerbarer Energien in 3 Case Studies - in Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) und Industrie - zu demonstrieren. Es soll gezeigt werden, wie die einzelnen Sektoren Strom, Wärme und Kälte effizient gestaltet werden können und durch eine Verknüpfung das Potenzial zur Flexibilisierung in der Industrie und im GHD-Sektor gehoben werden kann. Hierfür werden Markt- und Betreibermodelle entwickelt, die die Schnittstellen der Sektoren adressieren und die Einbindung der GHD- und Industriebetriebe in die Energiewirtschaft schaffen. | Laufzeit: 10/2017 - 01/2021

Langfristig wird die Umweltwärme aus Seen und Flüssen eine wichtige Energiequelle darstellen. Doch bislang fehlen in Deutschland konsistent entwickelte umweltregulatorische Rahmenbedingungen sowie zielgerichtet darauf aufbauende technische Lösungen. Im Projekt »FluSeeQ« sollen die Gewässersysteme hinsichtlich ihrer thermo-ökologischen Eigenschaften strukturiert, die technisch-wirtschaftlich optimalen Lösungsmöglichkeiten unter Berücksichtigung der jeweiligen ökologischen Anforderungen für verschiedene Leistungsklassen entwickelt und auf dieser Basis die erschließbaren Potentiale für Deutschland abgeleitet werden. | Laufzeit: 09/2024 - 08/2028

Im Rahmen des Projektes »FoFeBat« erfolgt der Aufbau einer Forschungsfertigung für Batteriezellen. Dabei werden alle Produktionsschritte vom Mischen der Elektrodenmaterialien bis zur Formierung der Zellen abgedeckt. Das Fraunhofer ISE unterstützt in Teilprojekt 1 den Aufbau der Forschungsfertigung u. a. in den Bereichen Formierung und End-of-Line Qualitätssicherung sowie in den Feldern der energetisch effizienten Gebäudebetriebsführung, der Trockenraumauslegung und der techno-ökonomischen Bewertung von Betriebsszenarien. In Teilprojekt 2 ist das Fraunhofer ISE bei Technologiescreening für zukünftige Innovationsmodule sowie der Entwicklung des Pipelineprozesses zur Umsetzung dieser beteiligt. In Teilprojekt 3 wird vom Fraunhofer ISE ein Mini-Environment Teststand geplant und aufgebaut, der Untersuchungen zu optimierten Luftführung und energetisch optimierten Betrieb ermöglicht. | Laufzeit: 10/2019 - 12/2027

Dieses Projekt baut auf den Erfolgen der ersten beiden Teilprojekte auf und zielt darauf ab, die „FFB Fab“ auszubauen. Ziel ist die Minimierung von Energie- und Ressourcenverbrauch, um eine nachhaltigere sowie wirtschaftlichere Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen in Europa zu ermöglichen. Die Forschung hat ergeben, dass etwa 80 % des Energieumsatzes in der Zellfertigung auf die Betriebskosten der Rein- und Trockenräume sowie der Elektrodenfertigung entfallen. Wir arbeiten an innovativen Ansätzen, die den CO2-Fußabdruck signifikant reduzieren. Dabei werden neueste Erkenntnisse in die gesamte Wertschöpfung integriert, um die Qualität zu erhöhen und Kosten zu senken. Begleiten Sie uns auf dem Weg zu einer effizienten und ressourcenschonenden Batteriezellproduktion | Laufzeit: 09/2022 - 08/2027

Durch die zunehmende Verbesserung der Materialqualität und der Oberflächenpassivierung ist die Rekombination an den Metallkontakten einer der dominanten Verlustmechanismen in Siliciumsolarzellen. Eine Reduzierung dieses Verlusts kann durch die Verwendung von sogenannten passivierten Kontakten erreicht werden, die die Rekombination der Minoritäten unterdrücken und gleichzeitig einen verlustfreien Abtransport der Majoritätsladungsträger erlauben. Auf Basis eines ultradünnen dielektrischen Tunneloxids ist es uns gelungen, einen sehr effektiven passivierten Kontakt (TOPCon) zu realisieren, der die Oberfläche hervorragend passiviert, und gleichzeitig einen geringen Widerstand für den Ladungsträgertransport darstellt. | Laufzeit: 07/2011 - 06/2015

Durch die aktuelle Diskussion über die Luftverschmutzung in Großstädten, insbesondere durch den Ausstoß von Stickstoffdioxid durch Dieselfahrzeuge, wächst auch bei kommunalen Betreibern des öffentlichen Personennahverkehrs das Bewusstsein für eine umweltfreundliche und lokal emissionsfreie Mobilität. Im Projekt FrHyBus werden deshalb durch das Fraunhofer ISE im Großraum Freiburg die vorhandenen und künftigen Busstrecken des ÖPNV hinsichtlich ihres Potenzials für eine (teilweise) Umrüstung auf Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb analysiert. Weiteres Ziel ist die Erstellung eines Konzepts für eine (teilweise) Umrüstung von Diesel- auf Brennstoffzellen-Busse inklusive eines ersten sinnvollen Erprobungsschrittes und inklusive eines Konzepts für die Wasserstoff-Versorgung. | Laufzeit: 01/2019 - 11/2019

Weltweit werden in Regionen ohne Netzanschluss viele Dörfer, Städte, Inseln und Industriebetriebe mit Strom aus Dieselgeneratoren versorgt. Der fallende PV-Preis und der langfristig steigende Preis von Dieselkraftstoff macht die Integration von PV in Dieselnetze wirtschaftlich hochinteressant. Der fallende Dieselpreis der letzten zwei Jahre hat allerdings eine Stagnation ausgelöst. Aufgrund von motortechnischen Randbedingungen darf die Dieselgeneratorlast nicht unter 30 – 50% fallen. Um trotzdem in batterielosen Systemen einen hohen PV-Anteil zu erreichen, werden sogenannte »Fuel Saver« eingesetzt, die bei geringer Last und hoher Sonneneinstrahlung die Leistung des PV-Wechselrichters reduzieren. | Laufzeit: 10/2014 - 09/2019

Im Fassadenbereich sind heute Doppel- und Dreifachisolierglas mit Low-E oder Sonnenschutzschichten Stand der Technik. Die Low-E-Schichten reflektieren neben der Wärmestrahlung allerdings auch Funkwellen. Durch diesen Faraday-Käfig-Effekt ist der Mobilfunkempfang in modernen Gebäuden meist schlecht. Im Forschungsprojekt »Funktransparentes Isolierglas« konnte durch eine fast unsichtbare Segmentierung der Low-E-Schichten der Mobilfunkempfang stark verbessert werden, ohne die Wärmeisolation wesentlich zu beeinträchtigen. Durch die Erhöhung des transmittierten Signals konnte die Funktion der Daten- und Navigationsdienste wesentlich verbessert werden. Der U-Wert erhöht sich dabei nur sehr geringfügig. Die Lösung ist anwendbar für Wärme- und Sonnenschutzschichten in Zweifach- und Dreifachverglasungen im Gebäude- wie auch im Fahrzeugbereich. | Laufzeit: 11/2020 - 05/2021

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

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Geschäftsfeldthema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Arbeitsgebiet: Modultechnologie, Laufzeit: 1/2019 - 12/2022

Derzeit werden für Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen, wie sie in der Mobilität eingesetzt werden, Membranen benötigt, die typischerweise PFSA, eine Art von PFAS, enthalten. Im Projekt »GIRAFFE« (Generic Investigation Regarding Alternative Fluorine-Free Electrolytes for Fuel Cells) werden kommerziell verfügbare PFAS-freie und PFAS-arme Materialien untersucht, wobei der Schwerpunkt auf Kohlenwasserstoffpolymeren als Alternativen liegt. Diese Materialien sind umweltverträglich und könnten Vorteile hinsichtlich Kosten und Funktion bieten. Ziel ist es, den Technologie-Reifegrad dieser Materialien zu bewerten. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2027

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente systeme, Thema: Leistungselektronik, Laufzeit: Juli 2013 - September 2016

Projekt in den Geschäftsfeldern Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Leistungselektronik, Laufzeit: November 2011 - Oktober 2014

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesses, Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Solarthermische Kraftwerke, Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie, Energiesystemanalyse; Laufzeit: 06/2019 - 05/2023

Projekt in den Geschäftsfeldern Photovoltaik, Themen: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Gebrauchsdauer von Modulen und Materialien, Laufzeit: April 2015 - März 2018

Durch das Technisches Monitoring (TMon) kann der Energieverbrauch von Gebäuden um bis zu 20 % gesenkt werden. Fachkräftemangel und manuelle Schritte bremsen jedoch die flächendeckende Umsetzung. Im FuE-Projekt »GraphEET« entwickeln das Fraunhofer ISE und die Hochschule Offenburg zusammen mit Industriepartnern einen datenbasierten TMon-Workflow. Ziel ist es, hybride KI-Verfahren für die Erkennung von Datenpunkten und Anlagentopologien zu entwickeln und die erkannten Objekte und Strukturen in digitalen Zwillingen als Knowledge Graphs abzubilden. Prüftemplates, Fehlerdiagnosen und mobile Messaufgaben sollen somit automatisiert angewendet werden können. | Laufzeit: 07/2025 - 06/2028

Dieses ICON-Kooperationsprojekt zielt auf weitgehend unerforschte Möglichkeiten der optischen Freiraumtechnologien ab, die eine immer wichtigere Säule innerhalb der digitalen Wende für unsere künftige nachhaltige und vernetzte Gesellschaft darstellen. Ziel ist es, das Potenzial energieeffizienter drahtloser Ultrahochgeschwindigkeitsgeräte und drahtloser optischer Kommunikationssysteme der fünften (5G) und sechsten Generation (6G) zu erschließen. Das LiFi Research and Development Centre (LRDC) der Universität Strathclyde und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE arbeiten zusammen, um die optische drahtlose Kommunikation durch photonische Energiegewinnung zu ergänzen und so eine umweltfreundliche Konnektivität zu ermöglichen. Das ISE wird einzigartige Halbleiterbauelemente für die kombinierte Energiegewinnung und den Datenempfang mit einer noch nie dagewesenen photovoltaischen Umwandlungseffizienz und elektrischen Bandbreite entwickeln. | Laufzeit: 03/2023 - 02/2026

Bislang ist die Kaufentscheidung bei Solarmodulen überwiegend preisgetrieben. Bewertungskriterien wie die Recyclingfähigkeit, die CO2-Emission bei der Herstellung oder die Vermeidung umweltbedenklicher Stoffe spielen eine untergeordnete Rolle bei der Kaufentscheidung. Aus diesem Grund wird auf EU-Ebene eine Ökodesign-Verordnung mit einem dazugehörigen Energielabel für Solarmodule vorbereitet, die 2024 in Kraft treten soll . Der Kunde soll Informationen zur Nachhaltigkeit des Solarmodules erhalten. Darüber hinaus sollen Solarmodule vom Markt ferngehalten werden, die gewisse Grenzwerte überschreiten. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Hydrogen Technologies and Electrical Energy Storage, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: 12/2019 - 11/2021

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: 07/2022 - 02/2023

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Thema: III-V-Silicium Tandemphotovoltaik, Laufzeit: 12/2020 - 02/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien; Thema: Brennstoffzelle; Charakterisierung von Brennstoffzellen Laufzeit: 11/2019 - 06/2024

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Neuartige Photovoltaik-Technologien, Arbeitsgebiet: Organische Solarzellen, Laufzeit: 1/2018 - 12/2020

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

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, III-V- und Konzentrator-Photovoltaik; Thema: Hochkonzentrierende Systeme (HCPV); Laufzeit: 09/2019 - 08/2023

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik, Laufzeit: September 2015 - August 2019

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: Wärmepumpen, Gebäudesystemtechnik, Betriebsführung von Gebäuden; Laufzeit: 01/2022 - 12/2026

Im Forschungsprojekt HUMAX sollen verschiedene Maßnahmen zum Humusaufbau und zur Verbesserung des Bodenkohlenstoffgehaltes in unterschiedlichen Kombinationen untersucht werden. Ziel ist es, mögliche Synergien der Maßnahmen zu identifizieren und kombinierte Anwendungsoptionen aufzuzeigen. Ein Alleinstellungsmerkmal des Projektes HUMAX ist, dass diese Maßnahmen in Agri-Photovoltaik-Anlagen (Agri-PV) und Agroforst-Systemen (AFS) angewendet werden sollen. In einem innovativen Ansatz des Projektes HUMAX sollen Maßnahmen des Humusaufbaus (Zwischenfrüchte, Winterbegrünung, Kompostapplikation, u.a.) mit vielversprechenden Maßnahmen wie Pflanzenkohle kombiniert und getestet werden. Durch die Kombinationen der verschiedenen humusaufbauenden Maßnahmen sollen Wege gefunden werden, den Humusaufbau und damit die Kohlenstoffbindung, d.h. die Funktion des Bodens als Kohlenstoff-Senke zu maximieren | Laufzeit: 05/2023 - 04/2029

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Leistungselektronik und Netzintegration; Laufzeit: 08/2022 - 07/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Umrichtersysteme, Laufzeit: 1/2020 - 11/2022

Das Projekt »HYPAT« entwickelt einen globalen Wasserstoff-Potenzialatlas. Erstmals werden mögliche Partnerländer Deutschlands für eine kooperative grüne Wasserstoffwirtschaft, einschließlich der geeignetsten Produktionsregionen für eine gesicherte, ökonomische und ökologisch nachhaltige Versorgung, umfassend identifiziert. | Laufzeit: 03/2021 - 08/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Angewandte Speichersysteme, Batteriesystemtechnik, Laufzeit: 12/2019 - 12/2021

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Arbeitsgebiet: Hochkonzentrierende Systeme (HCPV), Laufzeit: 9/2014 - 2/2019

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Laufzeit: September 2010 – August 2015

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Konzentrierende Kollektoren, Laufzeit: 7/2017 - 12/2019

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie, Laufzeit: 9/2018 - 5/2022

Für die Erreichung der Klimaschutzziele ist, neben dem Ausbau der erneuerbaren Erzeugung, für einen stabilen Systembetrieb zu jedem Zeitpunkt, die Übernahme umfangreicher Systemdienstleistungen sowie essenzieller Eigenschaften, wie etwa die Bildung des Netzes, durch erneuerbare und Speicherkraftwerke notwendig. Um sicherzustellen, dass dieses netzbildende Verhalten in allen Netzzuständen den Anforderungen für einen stabilen Systembetrieb entspricht, werden neue Nachweisverfahren notwendig. Das Fraunhofer ISE entwickelt gemeinsam mit seinen Partnern ein entsprechendes Verfahren und testet dieses mit verschiedenen netzbildenden Geräten. Daraus wurden einerseits Optimierungen des Nachweisverfahrens abgeleitet, andererseits wurde ein umfangreicher Marktüberblick über den aktuellen Stand der Technik netzbildender Wechselrichter möglich. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2025

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Leistungselektronik, Laufzeit: 10/2018 - 03/2021

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse; Thema: Wasseraufbereitung und Stofftrennung; Laufzeit: 07/2021 - 06/2024

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Silicium-Photovoltaik, Arbeitsgebiet: Epitaxie, Si-Folien und SiC-Abscheidungen, Laufzeit: Juli 2012 - Juni 2016

Der Hopfenanbau im Gebiet der Hallertau wird in großem Maßstab betrieben: Fast ein Drittel des weltweit produzierten Hopfens wird auf etwa 17.200 ha Fläche in Hallertauer Hopfengärten erzeugt. Als Kultur, die über mehrere Jahre am selben Standort verbleibt, ist Hopfen dabei in besonderem Maß Klimaeinflüssen ausgesetzt. Trockenperioden in den Monaten Juli und August führten zu teilweise erheblichen Ertragseinbußen: In den besonders betroffenen Jahren 2013, 2015 und 2018 lagen die Erträge je nach Hopfensorte um bis zu 40 % niedriger. Hier setzt das Projekt »HoPVen« an, in welchem die weltweit erste Agri-PV-Anlage im Hopfenbau wissenschaftlich untersucht wird. Mit einer Doppelnutzung der Fläche sowohl für die Landwirtschaft als auch für die Energiegewinnung durch Photovoltaik kann die Resilienz gegenüber den Folgen des Klimawandels erhöht und Einkommensströme von Landwirtschaftsbetrieben diversifiziert werden. | Laufzeit: 11/2023 - 10/2026

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: TestLab Solar Thermal Systems, Niedertemperatur-Solarthermie Laufzeit: Juli 2008 – November 2011

Im Projekt »HochzeiT« sollte die am Fraunhofer ISE erfundene, patentierte und in Technologie-Reife-Grad (TRL) 4 entwickelte Laser-Verbindungstechnologie Foilmet® für den Photovoltaik-Massenmarkt evaluiert und in den TRL 7 überführt werden. Foilmet ermöglicht die Herstellung nachhaltiger PV-Module, die ohne Lot, Blei, Flussmittel und Klebstoffe auskommen. Angesichts des dringenden Bedarfs an erneuerbaren Energien zur Erreichung der Klimaziele soll die Technologie umweltfreundliche und optisch ansprechende Photovoltaik-Anlagen ermöglichen, die ressourcenschonend und in einem günstigen Massenfertigungsverfahren produziert werden können. Dadurch wird ein wichtiger Beitrag zur Energiewende und zur gesellschaftlichen Akzeptanz von Solarenergie geleistet. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen ermöglichen höhere Wirkungsgrade als heutige Silizium-Solarmodule, stellen aber hohe Anforderungen an die Modulherstellung. Im Projekt »HoTSun« werden schonende Prozesse entwickelt, um diese empfindlichen Zellen zuverlässig zu verschalten, einzukapseln und zu industrietauglichen PV-Modulen mit über 26 Prozent Wirkungsgrad zu verarbeiten. | Laufzeit: 03/2025 - 02/2027

SMARTLINE-PV, ein von der EU gefördertes Projekt, hat das Ziel, Zinn-Perowskit-Solarmodule mit wählbaren Farben für spezifische Anwendungen zu entwickeln, die durch die flexible MorphoColor®-Technologie des Fraunhofer ISE realisiert werden. Wesentliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen richten sich auf (i) die Modulherstellung auf Glas- und flexiblen PET-Substraten mit minimalen Effizienzverlusten im Vergleich zu einzelnen kleinen Geräten und (ii) deren Integration in Fassadenelemente und Dachziegel. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2027

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Leistungselektronik, Laufzeit: November 2014 - Juni 2015

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Thermochemische Prozesse, Laufzeit: Januar 2015 - September 2018

Projekt in den Geschäftsfeldern Wasserstofftechnologien und Elektische Energiespeicher, Photovoltaik, Themen: Elektrolyse und Power-to-Gas, III-V- und Konzentrator-Photovoltaik; Arbeitsgebiet: Hochkonzentrierende Systeme (HCPV); Laufzeit: Dezember 2013 - September 2016

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Energiesystemanalyse, Laufzeit: 11/20 - 06/21

Das Projekt »HyFaB-BW« bietet für die Unternehmen des Anlagenbaus sowie der Automobil- und Zulieferindustrie eine offene, flexible Plattform, in der Technologien zur Komponentenfertigung und Komponentenqualifizierung hinsichtlich der Membranelektrodeneinheit erforscht und erprobt werden. Darunter fallen weitere Themen wie die Untersuchung des Wirkzusammenhangs von Materialzusammensetzung einer Komponente bzw. deren Materialstruktur und dem Betriebsverhalten. Konkret werden im Projekt Erkenntnisse gewonnen, mit welchen die Unternehmen ihre Produktentwicklungen anwendungs- und Brennstoffzellentyp-abhängig in eine serienfähige Produktion überführen können. HyFaB wird vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) (mit Fokus auf den Zellstapel) und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (mit Fokus auf die Membranelektrodeneinheit) durchgeführt. | Laufzeit: 11/2019 - 06/2023

Das Projekt »HyFaB3« entwickelt Referenzprozessen für die Produktion katalysatorbeschichteter Membranen (CCM) zur Optimierung von Elektrolyse- und Brennstoffzellentechnologien. Ziel ist die Skalierung der Zellfläche, Reduzierung des Edelmetallgehalts und Erhöhung der Durchsatzraten zur Unterstützung des Markthochlaufs von CCMs. | Laufzeit: 01/2024 - 07/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Photovoltaische Module und Kraftwerke, Thema: Photovoltaische Kraftwerke, Laufzeit: 11/2020 - 10/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse; Thema: Solarthermische Kraftwerke, Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie, Industrieprozesse und Prozesswärme​; Laufzeit: 12/2022 - 11/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude; Thema: Gebäudehülle; Laufzeit: 12/2018 - 11/2021

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Industrieprozesse und Prozesswärme, Laufzeit: 11/2016 - 6/2021

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 03/2021 - 02/2024

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Leistungselektronik, Laufzeit: Dezember 2011 - November 2014

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Batteriezelltechnologie, Batteriesystemtechnik, Angewandte Speichersysteme; Laufzeit: 01/2020 - 06/2024

High-temperature manufacturing industries are energy-intensive, operating furnaces at over 1000 °C continuously, leading to substantial waste heat. In glass production, up to 60% of energy is wasted, and in cement production, 44% is lost as waste heat. The waste heat recovery market, currently valued at €57 billion and growing at 9% annually, is projected to reach €108 billion by 2028. High-temperature industries (>1000 °C) account for only 3% of this market (€3.2 billion). Despite their high operating temperatures, downstream processes below 800 °C offer significant waste heat recovery potential. Waste heat can be recovered from cooling grates, furnace walls, and flue gases. However, the lack of technology capable of handling high temperatures in volatile environments and the complexity and cost of conventional systems like steam turbines hinder heat recovery adoption. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

Der Fokus der heutigen Forschung im Bereich Siliziumsolarzellentechnologie liegt auf der gezielten Neu- und Weiterentwicklung von Einzelprozessen mit dem Ziel die Solarzelleneffizienz zu erhöhen und die Prozesskosten zu senken. Das skizzierte Forschungsvorhaben hat das Ziel, den Vorderseitenmetallisierungsprozess als Schlüsseltechnologie zur Herstellung von Siliziumsolarzellen signifikant zu verbessern. Hierzu soll die am Markt etablierte Schablonendrucktechnologie adressiert werden. Die technologischen Grenzen des Druckprozesses und der Druckform inkl. der strukturierten (und beschichteten) Schablone sollen in Richtung schmalere Kontaktbreiten (<20µm) bei ausreichender Kontakthöhe verschoben und gleichzeitig die Prozesskosten in EUR/Wp reduziert werden. | Laufzeit: 11/2018 - 10/2021

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse; Thema: Solarthermische Kraftwerke, Konzentrierende Kollektoren, Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie, Laufzeit: 01/2017 - 12/2020

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeiche; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Batteriesystemtechnik; Arbeitsgebiet: Integrierte Photovoltaik; Laufzeit: 10/2022 - 04/2026

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Intelligente Netze, Laufzeit: Oktober 2012 - Juni 2015

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

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Leistungselektronik und Netzintegration; Laufzeit: 04/2023 - 03/2026

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude; Thema: Gebäudehülle; Laufzeit: 08/2015 - 01/2019

Die Dekarbonisierung von Unternehmen ist ein wichtiges Element der Energiewende. Viele kleine und mittlere Unternehmen sind in Industrie- oder Gewerbegebieten angesiedelt. Deren Dekarbonisierung findet bisher nicht überall Eingang in die kommunale Wärmeplanung und ist zudem stark von den Anforderungen der individuellen Produktionsprozesse abhängig. Aufgrund der vielfältigen Zusammensetzungen von Gewerbegebieten gibt es bislang keine Standards zur Entwicklung ganzheitlicher Transformationspfade. Hier setzt das Forschungsprojekt Ind-Supply an. Ziel ist die Entwicklung eines Planungstools für Industriegebiete, dass Planende und Kommunen bei komplexen Energieversorgungsentscheidungen unterstützen soll, um so eine klima- und ressourcenoptimierte Entwicklung zu ermöglichen. Das Projekt ist ein Verbundprojekt der Prognos AG, der greenventory GmbH, der Hochschule Offenburg, der Hochschule für Technik Stuttgart, der Hochschule Karlsruhe HKA und dem Fraunhofer ISE. | Laufzeit: 10/2024- 09/2027

Für den Sprung vom Labor in die industrielle Fertigung brauchen Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen mehr als hohe Wirkungsgrade: Sie müssen ihre Leistung über Jahrzehnte zuverlässig aufrechterhalten. Obwohl die Technologie Wirkungsgrade von über 30 Prozent ermöglicht, fehlen der Branche bislang belastbare und einfach anwendbare Verfahren, um Alterung frühzeitig zu bewerten und Leistungsverluste gezielt zu vermeiden. Das Verbundprojekt »SOLIDE« untersucht, wie industrierelevante Tandemsolarzellen unter realistischen Betriebsbedingungen altern. Entwickelt werden beschleunigte und standardisierbare Alterungstests, neue Analyseverfahren sowie stabilere Materialien, Grenzflächen und ultradünne Schutz- und Ionenbarrieren. Der Mehrwert für die Branche: »SOLIDE« schafft objektive Qualitätsmaßstäbe, liefert industrienahe Lösungen für langlebigere Tandemzellen und beschleunigt damit den Weg zu leistungsfähigen, zuverlässigen Photovoltaikmodulen und einer wettbewerbsfähigen europäischen PV-Wertschöpfung. | Laufzeit: 06/2026 - 05/2029

Die PEM-Elektrolyse zur Wasserstofferzeugung aus Erneuerbaren Energien sowie die PEM- Brennstoffzelle als elektrisches Antriebsaggregat für den Schwerlastverkehr, für (Reise-) Busse, Züge, Schiffe und sogar Flugzeuge sind entscheidende Technologien für die Klimawende in Deutschland, Europa und der Welt. Im Forschungsprojekt »TIRAMISU« erforscht das Fraunhofer ISE auf einer einzigartigen Rolle-zu-Rolle-Forschungsplattform industrienahe Produktionsprozesse zur Herstellung von Membranelektrodeneinheiten (MEAs) für die PEM-Wasserelektrolyse sowie für die Brennstoffzelle. Im Fokus stehen die Zusammenhänge der Prozessführung, die im Hinblick auf die erzeugten Mikrostrukturen und die daraus resultierenden Leistungs- und Alterungseigenschaften betrachtet werden soll. Damit wird die zentrale Frage adressiert, wie die Prozessparameter einer industriellen Serienfertigung die Qualität der MEA beeinflussen. | Laufzeit: 08/2026 - 07/2029

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Themen: Wärmepumpen, Niedertemperatur-Solarthermie Laufzeit: 12/2019 - 11/2024

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

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 12/2018 - 05/2022

Im Projekt PV-GreenHHouse untersuchen das Fraunhofer ISE, die Hochschule Geisenheim University (HGU), die Hochscule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW) und das Zentrum für Betriebswirtschaft im Gartenbau e. V. (ZBG) gemeinsam mit dem Praxisbetrieb Knobi Blumen in Hamburg, wie sich verschiedene PV-Technologien in bestehende Gewächshäuser integrieren lassen. Das Projekt adressiert zentrale Herausforderungen des urbanen Gartenbaus in Hamburg, insbesondere steigende Energiekosten, Klimaanpassung und die Notwendigkeit zur Dekarbonisierung. Ziel ist es, praxistaugliche Lösungen zur Steigerung der Energieeffizienz zu entwickeln und die Wettbewerbsfähigkeit der Branche nachhaltig zu stärken. | Laufzeit: 01/2026 - 09/2029

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 1/2017 - 3/2019

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriesystemtechnik, Laufzeit: Mai 2015 - Oktober 2018

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Themen: Konzentrierende Kollektoren, Solarthermische Kraftwerke, Laufzeit: 12/2019 - 05/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Silicium-Photovoltaik, Perowskit- und Organische Photovoltaik; Arbeitsgebiet: Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen, Perowskit-Silicium Tandemphotovoltaik; Laufzeit: 02/2021 - 01/2024

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Silicium-Photovoltaik, Arbeitsgebiete: Kontaktierung und Strukturierung, Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen, Pilotherstellung von industrienahen Solarzellen Laufzeit: Juni 2016 - September 2019

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

Die Wärmewende erfordert eine deutlich effizientere Ausnutzung der mittels Fernwärme an ein Gebäude übergebenen Wärme. Weiterhin gilt es, ein insgesamt niedrigeres Temperaturniveau zu erreichen, um erneuerbare Quellen effektiv für die Erzeugung von Raumwärme sowie Trinkwarmwasser nutzbar zu machen sowie die Kapazitäten von Fernwärmeleitungen möglichst maximal auszunutzen. Der gesetzlich vorgeschriebene hydraulische Abgleich ist hierfür ein wichtiger Schritt. Dieser wird durch Fachpersonal in einem händischen und sehr kleinteiligen Verfahren ausgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, ein Verfahren zu entwickeln, welches mittels Messdaten kontinuierlich die Gebäude ermittelt, in denen tatsächlich ein Handlungsbedarf besteht. Damit soll gewährleistet werden, dass die für die Umsetzung der Wärmewende relevanten Ressourcen an SHK-Fachpersonal gezielter eingesetzt werden können. | Duration: 01/2026 - 12/2029

Im Forschungsprojekt »SAMBA« entwickeln wir zusammen mit Industriepartnern ein zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Qualitätskontrolle von Batterie-Pouchzellen auf Basis der Scanning Acoustic Microscopy (SAM). Ziel ist der Aufbau und die wissenschaftliche Validierung eines Demonstrators, der stichprobenartig schnelle Inspektionen von Zellen ermöglicht und die Auswertung der Messdaten durch eine KI-gestützte Routine automatisiert. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Thema: Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: 08/2017 - 01/2021

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Themen: Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: Oktober 2013 – September 2017

Die Kommunale Wärmeplanung (KWP) ist der Grundstein zu einer erfolgreichen Wärmewende vor Ort, denn die Vielfalt der erneuerbaren Wärmequellen und lokalen Gebäudestrukturen erfordert individuelle Lösungen, angepasst an die jeweilige Kommune. Doch wie lässt sich die Summe der individuellen Lösungen langfristig mit dem Erreichen der nationaler Klimaziele in den unterschiedlichen Sektoren vereinbaren? Welche Wechselwirkungen treten dabei zwischen lokaler Planung, übergeordneter Infrastrukturplanung und den Entwicklungen an den Energiemärkten auf? Und wie lassen sich kommunale Wärmepläne automatisiert auswerten, um diese Fragen überhaupt erst beantworten zu können? Mit diesen Forschungsfragen beschäftigt sich das Verbundprojekt KOMpare, in dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Öko-Instituts, des EWI und des Fraunhofer ISE sowie Mitarbeitende der Trianel und der digikoo beteiligt sind. | Laufzeit: 01/2025- 12/2027

Die Wohnungswirtschaft steht unter Druck, wirtschaftlich tragfähige und sozial verträgliche Wege zur klimaneutralen Sanierung ihrer Bestände zu finden. OptiPort entwickelt gemeinsam mit Wohnungsunternehmen ein praxisnahes Optimierungstool, das unter realen Restriktionen wie Fachkräftemangel, Finanzierung und Sozialverträglichkeit optimale Sanierungspfade für Mehrfamilienhaus-Portfolios berechnet. Das Projekt liefert konkrete Sanierungsempfehlungen, bewertet ökologische und (sozio-)ökonomische Effekte und leitet Handlungs- sowie Politikempfehlungen für die Branche ab. | Laufzeit: 09/2024 - 08/2027

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

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Arbeitsgebiet: Konzentrator-Optik und Hochkonzentrierende Systeme (HCPV), Laufzeit: April 2010 - März 2014

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Arbeitsgebiet: Hochkonzentrierende Systeme (HCPV), Laufzeit: April 2010 - März 2014

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Photovoltaische Module und Kraftwerke, Thema: Modultechnologie, Gebrauchsdauer- und Schadensanalyse, Laufzeit: 12/2020 - 11/2023

Projekt im Geschäftsfeld III-V- und Konzentrator-Phtotovoltaik, Thema: III-V-Epitaxie und Solarzellen, Laufzeit: 03/2017 - 02/2021

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, TestLab Solar Thermal Systems; Thema: Niedertemperatur-Solarthermie, Laufzeit: 4/2016 - 3/2019

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Themen: Intelligente Netze, Systemintegration - Strom, Wärme, Gas; Laufzeit: Juli 2013 - Juni 2016

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Systemintegration – Strom, Wärme, Gas; Laufzeit: Januar 2014 - 15. Februar 2015

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: November 2012 - Oktober 2015

Die Gestaltung der Energiewende ist das Thema eines umfassenden Forschungsprozesses, zu dem sich 26 Forschungseinrichtungen im Projekt »Ariadne« zusammenfinden. ARIADNE ist eines der vier Kopernikus-Projekte, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden. Innerhalb der dreijährigen Laufzeit soll erforscht werden, welche Politikinstrumente zur Erfüllung der Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens geeignet sind. Vom besseren Verständnis der Wirkung einzelner politischer Maßnahmen und Politikpfade bis hin zum Überblick über das Gesamtsystem – gemeinsam mit Akteur:innen aus Politik, Energiewende und Gesellschaft untersucht das Projekt sinnvolle Strategien für die Energiewende und ihre Akzeptanz bei Bürger:innen. Erkenntnisse und Ergebnisse trägt das Projekt laufend auf einer multimedialen Website zusammen. | Laufzeit: 06/2020 - 05/2023

Die Gestaltung der Energiewende ist das Thema eines umfassenden Forschungsprozesses, zu dem sich 27 Forschungseinrichtungen im Projekt »Ariadne« zusammenfinden. ARIADNE ist eines der vier Kopernikus-Projekte, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden. Innerhalb der dreijährigen Laufzeit soll erforscht werden, welche Politikinstrumente zur Erfüllung der Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens geeignet sind. Vom besseren Verständnis der Wirkung einzelner politischer Maßnahmen und Politikpfade bis hin zum Überblick über das Gesamtsystem – gemeinsam mit Akteurn aus Politik, Energiewende und Gesellschaft untersucht das Projekt sinnvolle Strategien für die Energiewende und ihre Akzeptanz bei Bürgern. Erkenntnisse und Ergebnisse trägt das Projekt laufend auf einer multimedialen Website zusammen. | Laufzeit: 09/2023 - 08/2026

Mit der Energiewende hat sich Deutschland zum Ziel gesetzt, das gegenwärtige Energiesystem in ein weitgehend CO2-freies und auf erneuerbaren Energien basierendes System zu transformieren. Ein wirtschaftliches, umweltverträgliches, verlässliches und sozialverträgliches Energiesystem benötigt eine ganzheitliche Betrachtung auf Systemebene. ENavi sieht die Energiewende daher als einen gesamtgesellschaftlichen Transformationsprozess und verknüpft wissenschaftliche Analysen mit politisch-gesellschaftlichen Anforderungen. Das Projekt ENavi zielt darauf ab, ein tieferes Verständnis des komplex vernetzten Energiesystems im Energiebereich und den damit verbundenen Bereichen wie Industrie und Konsum zu gewinnen, Handlungsoptionen aufzuzeigen, wie die Komponenten des zukünftigen Energiesystems unter Berücksichtigung der energiepolitischen Ziele und (u. a. rechtlichen Rahmen-) und Randbedingungen systemisch integriert werden können, so präzise wie möglich abzuschätzen, welche Folgen eine bestimmte Maßnahme kurz-, mittel- und langfristig auf das Energiesystem haben würde und schließlich im transdisziplinären Diskurs Optionen für wirksame Maßnahmen zu generieren. | Laufzeit: 10/2016 - 09/2019

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: 9/2016 - 8/2019

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Silicium-Photovoltaik, Arbeitsgebiet: Feedstock, Kristallisation und Wafering, Laufzeit: April 2015 - April 2018

Im Projekt »HYreland« wurden die technologischen, ökonomischen und ökologischen Potenziale für die Produktion von grünem Wasserstoff und darauf basierender Syntheseprodukte in Irland unter Berücksichtigung eines Weitertransports nach Deutschland ermittelt. Die Projektpartner untersuchten zwei Standorte auf Wirtschaftlichkeit und Kostensenkungspotenziale und verglichen Irland mit anderen wasserstoffproduzierenden Ländern. Darüber hinaus wurden die Treibhausgaseffizienz der Wasserstoffversorgungsketten sowie die Eignung der analysierten Wasserstoffderivate hinsichtlich der Erneuerbare-Energien-Richtlinien (Renewable Energy Directive, RED) der Europäischen Union betrachtet. | Laufzeit: 11/2024 - 12/2025

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: April 2014 - November 2014

Kerngeschäft des Fraunhofer ISE ist die Entwicklung der nächsten Solarzellengenerationen. Dabei haben Tandemsolarzellen, integrierte Photovoltaik und nachhaltige Produktion höchste Priorität. Das Projekt »Kumelle« adressiert die Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen, hohe Solarzellenwirkungsgrade von über 30 % und Kupfermetallisierungen anstelle von teurem und immer knapper werdendem Silber. Damit ist das Projekt vollständig mit den Kernzielen des Fraunhofer ISE abgestimmt. Neben der evolutionären Weiterentwicklung des Flachbett-Siebdruckes als Stand der Technik in der Produktion steht in enger Kooperation mit dem Konsortialführer acp systems AG die revolutionäre Entwicklung eines neuen Druckverfahrens im Vordergrund (FlexTrail), welches Vorteile hinsichtlich Ressourceneffizienz, minimale Strukturbreite, Materialflexibilität und Produktivität impliziert. Daneben wird ein materialgetriebener Lösungsansatz verfolgt mit dem Ziel zellcharakteristische Leistungsparameter mit materialspezifischen Kenngrößen zu korrelieren und so ein tiefes Verständnis zu den verwendeten Prozesse aufzubauen. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

Die Firma Grunewald stellt u. a. Formwerkzeuge für die Automobilindustrie her. In der konkreten Machbarkeitsstudie bestand das Ziel darin, die Kühlung von Formwerkzeugen, z. B. zur Herstellung geformter Teppichböden, zu optimieren. Die bisherigen Kühlkonzepte basieren auf Edelstahlrohren, die mäanderförmig angeordnet in Aluminiumwerkzeuge eingegossen werden. Aufgrund der teilweise unzureichenden Kühlung entstehen beim Abkühlvorgang häufig Hotspots, welche die Taktzeit bestimmen, da die Entformung erst bei einer bestimmten Temperatur erfolgen kann. Ziel des Projekts war es, mit formangepassten FracTherm®-Strukturen des Fraunhofer ISE eine effizientere Kühlung zu erreichen, die zu kürzeren Taktzeiten und damit zu einer Energieeinsparung führt. | Laufzeit: Juni 2013 - Juni 2015

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

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Thema: Wärmepumpen, Laufzeit: 10/2020 - 03/2023

Das Projekt »LNG2Hydrogen« beschäftigt sich mit einer möglichen Umstellung von LNG-Terminals auf wasserstoffbasierte Energieträger. Dabei werden die aktuellen Gegebenheiten analysiert und notwendige technische sowie rechtliche Anpassungen aufgezeigt. Darüber hinaus nehmen die Partner den innerdeutschen Weitertransport in den Blick und analysieren technische und logistische Herausforderungen. | Laufzeit: 06/2023 - 11/2024

Projekt in den Geschäftsfeldern Photovoltaik, Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Angewandte Speichersysteme Arbeitsgebiete: PV for Mobility, Modultechnologie Laufzeit: 07/2019 - 06/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Intelligente Netze, Laufzeit: 01/2020 - 09/2022

Projekt in den Geschäftsfeldern Energieeffiziente Gebäude; Themen: Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesytemtechnik Wärmeübertragung in gebäudetechnischen Anlagen, Lüftungs- und Klimatechnik, Thermische Speicher für Gebäude; Laufzeit: 12/.2012 – 11/2015

Im Projekt »CORAL-HD« werden leistungs- und lebensdaueroptimierte Katalysatormaterialien für den Einsatz im brennstoffzellenbetriebenen Schwerlastverkehr entwickelt. Gemeinsam mit Projektpartnern aus Wirtschaft und Wissenschaft erforscht das Fraunhofer ISE die Elektroden der Brennstoffzelle. Fokus des Fraunhofer ISE ist dabei die Charakterisierung der Materialien mittels innovativer Methoden. | Laufzeit: 03/2021 - 08/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Batteriesystemtechnik; Laufzeit: 05/2021 - 04/2024

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Thermochemische Prozesse, Elektrolyse und Power-to-Gas Laufzeit: 6/2016 - 12/2019

Seit über 10 Jahren entwickeln wir laserbasierte Fügeprozesse für dünne Aluminiumfolien zur Metallisierung und Verschaltung von Solarzellen. Unser "FoilMet-Interconnect" Verfahren bietet eine umweltfreundliche, ressourcenschonende und kostengünstige Alternative zum Löten von Kupferdrähten. Im Projekt Liebesbrief arbeiten wir eng mit Industriepartnern zusammen, um diese Technologie zur Marktreife zu bringen. Wir konzipieren und erproben eine industrielle Pilotanlage, entwickeln eine Qualifizierung der Fügestellen und stellen 10.000 Spezial-Module her, die in Dachziegel integriert werden, um die Verschaltungstechnologie umfangreich zu testen. Laufzeit: 05/2023 - 04/2026

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Arbeitsgebiete: Power-by-Light, Laufzeit: 04/2018 - 03/2021

Um Perowskitschichten mit höchster Qualität für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen herzustellen, verfolgen wir die Hybridroute aus Vakuumverdampfung Abscheidung aus Lösung. Die beiden Verfahren ergänzen sich optimal, um Perowskitschichten auf mikrometer-großen Siliziumpyramiden abscheiden zu können. Damit ist es uns gelungen, Effizienzen von über 32% zu erzielen. Nun übertragen wir diese Technologie in unserer Technologieplattform Pero-Si-SCALE mittels industriell skalierbaren Equipments auf volle Wafergrößen (M12). | Laufzeit: 05/2023 - 04/2026

Das Projekt LoCoMoSa zielt darauf ab, ein kosteneffizientes thermisches Energiespeichersystem mit mittlerer bis langer Speicherdauer auf der Basis von geschmolzenem Salz zu entwickeln und zu demonstrieren. Bereitgestellt werden soll Wärme für Industrieprozesse bei Temperaturen von 120 - 450 °C. Durch die Entwicklung eines mit Mittelspannung betriebenen Salzschmelzeheizers werden die Gesamtkosten des Heizers, einschließlich der Installation, erheblich gesenkt. Der Speicher kann zu Zeiten hoher Erträge an günstiger, erneuerbarer Energie geladen werden, was niedrigere Energiekosten und gleichzeitig eine hohe Versorgungssicherheit für die Industrie sicherstellt. Je nach Zielprozess und Charakteristik des lokalen Strommarktes kann die Energie für einige Stunden bis zu einer Woche gespeichert werden. | Laufzeit: 12/2023 - 11/2026

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Lüftungs- und Klimatechnik, Laufzeit: 06/2016 - 05/2021

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Akkreditierte Labs, Thema: Wärmepumpen, TestLab Heat Pumps and Chillers, Laufzeit: 05/2017 - 04/2021

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Wärmepumpen, Gebäudesystemtechnik, Effiziente Wärmeübertrager, Laufzeit: 01/2016 - 11/2021

Das Projekt „LowEx:Bestandsgewerbebauten: Niedrig-Exergie Wärme- und Kälteversorgungskonzepte für Bestandsgewerbebauten“ gliedert sich ein in das Verbundvorhaben LowEx – Heizen und Kühlen mit Niedrig-Exergie. Das Projekt fokussiert auf die Entwicklung von Niedrigexergie-Heiz- und Kühlkonzepten und deren messtechnische Analyse für Bestandsgewerbebauten und liefert damit einen Beitrag zur Systemintegration von sogenannten LowEx-Komponenten im Bereich der Gebäudetechnik (z.B. reversible Wärmepumpe, Kaltwasserspeicher) und der Gebäudehülle (z.B. vorgefertigte Fassadenelemente). | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Lüftungs- und Klimatechnik, Laufzeit: Mai 2014 - Oktober 2016

Hochtemperatur-Wärmespeicher können maßgeblich zur Dekarbonisierung industrieller Prozesse beitragen. Sie ermöglichen die effiziente Nutzung von Abwärme und gleichzeitig die Einbindung von elektrischen Heizelementen zur Substitution fossiler Brennstoffe. Wärmespeicher ermöglichen eine flexible Energieversorgung von Prozessen, indem sie die Nutzung von Wärmeenergie zeitlich von der Energiegestehung entkoppeln. Wirtschaftlich interessant ist dies, da so Abwärme, die ansonsten unter Umständen verloren gegangen wäre, zu einem späteren Zeitpunkt genutzt und so der Energieeinsatz reduziert werden kann. Zudem kann mit einem Wärmespeicher ein Strombezug zeitlich angepasst an einen veränderlichen Marktpreis erfolgen. | Laufzeit: 07/2023 - 06/2026

Im Rahmen des Projekts LAENDLE wird ein wegweisendes, lösungsmittel- und PFAS-freies Verfahren zur Trockenbeschichtung für Elektroden von Natrium-Ionen-Batterien entwickelt, das den Herausforderungen der herkömmlichen Nassbeschichtung begegnet. Die IKA-Werke GmbH und das Fraunhofer ISE bringen ihre Expertise in der Maschinenbau- und Batterieforschung zusammen, um eine lokale Wertschöpfung in Baden-Württemberg zu fördern. Der Mehrwert für die Branche liegt in der Reduktion von Produktionskosten und Ressourcenverbrauch bei gleichzeitiger Verbesserung der Umweltverträglichkeit. | Laufzeit: 07/2025 - 06/2027

Die Entwicklung neuer nachhaltiger Energietechnologien sowie deren weitreichende Verbreitung sind essenziell, um die notwendige Reduktion der Treibhausgas-Emissionen zur Verminderung des Klimawandels erreichen zu können. Um die Mechanismen, die der Entwicklung und Diffusion von Innovationen zugrunde liegen, in Modellen adäquat abbilden und dadurch effektivere Politikinstrumente entwickeln zu können, ist die sozialwissenschaftlich-psychologische Betrachtung von Akteuren, Akteursgruppen und -interaktionen und damit auch der Akzeptanz der Akteure von zentraler Bedeutung. | Laufzeit: 10/2019 - 12/2023

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Themen: Energiesystemanalyse, Intelligente Netze, Laufzeit: 1/2020 - 12/2022

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: September 2012 - August 2016

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Thema: Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: 10/2018 - 09/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Akkreditierte Labs Thema: Umrichtersysteme, TestLab Power Electronics Laufzeit: 08/2016 - 06/2020

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Themen: Lüftungs- und Klimatechnik, Materialien und Komponenten für Wärmetransformation, Laufzeit: März 2012 - Februar 2015

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Arbeitsgebiet: Modultechnologie, Modulcharakterisierung und Gebrauchsdauer von Modulen und Materialien, Laufzeit: Mai 2016 - Oktober 2019

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Leistungselektronik und Netzintegration; Laufzeit: 04/2020 - 09/2023

Die Ladeleistung von Elektrofahrzeugen steigt ständig. Deshalb müssen Ladestationen an Autobahnen oder in Parkhäusern künftig ein Vielfaches an Leistung liefern und können nicht ohne weiteres wie bisher an das Niederspannungsnetz angeschlossen werden. Das Projekt zielt auf die Entwicklung einer leistungselektronischen Mittelspannungs-Systemtechnik für Elektrotankstellen und Parkhäuser ab und trägt somit zur Entwicklung und Produktion von Infrastruktur-Komponenten sowie zur Integration der Elektromobilität in das Energiesystem bei. Das Kernstück der Entwicklung ist ein kompaktes leistungselektronisches Modul mit 2 kV SiC Leistungshalbleitern und einem MF-Transformator mit einer Leistung von 175 kW. | Laufzeit: 07/2021 - 10/2024

Berlin hat sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2050 klimaneutral zu werden. Die umfangreiche Nutzung der Solarenergie ist dabei ein wichtiger Baustein. Im Berliner Energie- und Klimaschutzprogramm 2030 wurde festgelegt, einen Masterplan Solarcity Berlin zu erstellen, mit dem die Solarpotenziale möglichst schnell erschlossen werden können. Die Berliner Agentur Zebralog und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE wurden von der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe damit beauftragt, gemeinsam mit einem Expertenkreis einen Maßnahmenkatalog zu entwickeln, welcher die Erschließung des PV Potentials forciert. | Laufzeit: 10/2018 - 12/2019

In bestehenden Mehrfamilienhäusern stellen die komplexe Technik, heterogene Datenlage und der Mangel an standardisierten Lösungen eine Hürde für die Wärmewende mit Wärmepumpen dar. Im Projekt entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit den Projektpartnern und unter Einbezug der Erfahrungen verschiedener SHK-Betriebe einen Anlagenkonfigurator für die Umrüstung von Mehrfamilienhäusern. Er erfasst Gebäude und Kundenwünsche, schlägt passende Umrüstungsvarianten vor und unterstützt so Beratung, Planung und Angebotserstellung. Dadurch soll der Umstieg von fossilen Heizungen auf Wärmepumpen deutlich erleichtert werden. | Laufzeit: 01/2026 - 12/2027

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Themen: TestLab Solar Thermal Systems, Dauer: 01.08.2010 - 31.01.2013

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Themen: III-V- und Konzentrator-Phtotovoltaik, Neuartige Photovoltaik-Technologien, Arbeitsgebiete: III-V-Epitaxie und Solarzellen, Tandemsolarzellen auf kristallinem Silicium, Laufzeit: September 2015 - Februar 2019

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Neuartige Photovoltaik-Technologien, Arbeitsgebiet: Farbstoff- und Perowskitsolarzellen, Laufzeit: September 2014 - April 2018

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: 10/2018 - 9/2021

Projekt in den Geschäftsfeldern Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: Januar 2011 - Juni 2014

Um Investitionsentscheidungen zu untermauen und den Bau von PV-Kraftwerken zu optimieren, stützt sich die Solarbranche auf real erhobenen Leistungs- und Umweltdaten. Diese sind in ihrer Aussagekraft jedoch durch ein mangelndes Verständnis und eine unzureichende Quantifizierung der damit verbundenen Messunsicherheiten eingeschränkt. Dieses Projekt quantifiziert und reduziert die Unsicherheiten im Zusammenhang mit den Leistungsdaten von PV-Anlagen und stellt die notwendigen messtechnischen Werkzeuge dafür zur Verfügung. Ziel ist es, eine Harmonisierung, Rückverfolgbarkeit und kontinuierliche Verbesserungen der erhobenen Daten zu ermöglichen. Das Projekt stellt Normen, Leistungskennzahlen, bewährte Verfahren, Kalibrierkapazitäten und Forschungsinfrastruktur auf europäischer Ebene zur Verfügung, um die Qualität von PV-Anlagen und -Technologien zu sichern. All dies wird die Solarindustrie unterstützen und ihre Aufträge im geschätzten Wert von 100 Milliarden Euro absichern. | Laufzeit: 06/2025 - 05/2028

Das Projekt »MiMoRisk« zielt auf eine Reduktion modulbedingte Ertragsrisiken für künftige PV-Kraftwerke. Dazu werden Messunsicherheiten in der Modulcharakterisierung reduziert sowie modultechnologische, material- und designspezifische Degradationsrisiken frühzeitig identifiziert. | Laufzeit: 11/2022 - 10/2025

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Solarthermische Kraftwerke, Wasseraufbereitung und Stofftrennung, Konzentrierende Kollektoren Laufzeit: Januar 2016 - Dezember 2018

Der wachsende Markt für galvanisch metallisierte (Plating) Solarzellen benötigt innovative Technologie im Bereich der Laserstrukturierung – eine höhere Auflösung für kleinere Leiterbahnen, ein großes Bearbeitungsfeld für wachsende Waferformate und eine schnellere Strahlablenkung für kürzere Prozesszeiten. In »Miracle« kommen das Fraunhofer ISE und fünf Industriepartner zusammen, um gemeinsam neue Anlagenkonzepte zu erarbeiten und aufzubauen, die die Laserstrukturierung fürs Plating wirtschaftlicher und konkurrenzfähiger macht und somit eine hohe Silberersparnis in der Solarzellenproduktion ermöglicht. | Laufzeit: 02/2023 - 01/2026

Die Q.ANTUM Technologie von Qcells wird zur Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen genutzt, um diese auf ein höheres technologisches Reifegradniveau (TRL) zu bringen und eine Industrialisierung vorzubereiten. | Laufzeit: 09/2022 - 10/2025

Die Tandem-Photovoltaik zählt zu den sich heute am schnellsten entwickelnden Forschungsfeldern in der Solarforschung. In der Industrie sind Einfachsolarzellen aus Silizium der aktuelle Stand der Technik. Am Fraunhofer ISE konnte bereits praktisch gezeigt werden, dass man mit Schichten aus III-V-Verbindungshalbleitern das Auger-Limit von Silizium (bei einem Wirkungsgrad von 29,4%), übertrumpfen kann. Der jüngste Rekord liegt bei 36,1% (2023). Nun besteht die Aufgabe darin, die für die Herstellung dieser III-V//Si-Tandemsolarzellen benötigten Fertigungsprozesse kostengünstiger und effizienter zu gestalten und weiter zu skalieren. Als erstes Ziel einer Kleinserienfertigung steht die Realisierung eines Modulprototypen, der einen Wirkungsgrad von mehr als 30% aufweisen soll. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2025

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik, Laufzeit: 2010 - 2013

Im Rahmen des Forschungsprojekts »Modellierung sektorintegrierter Energieversorgung im Quartier« und der zugehörigen Studie wurde untersucht, welche Vorteile sich durch die integrierte Optimierung von Energiesystemen auf Quartiersebene anstatt auf der Ebene von Einzelgebäuden ergeben. Eine quartiersbezogene Wärmeversorgung rückt zwar zunehmend in den Fokus, Stromsysteme mit lokaler Erzeugung zur Eigenversorgung werden jedoch aufgrund der regulatorischen Bedingungen bislang nur auf Gebäudeebene optimiert. Um die Vorteile der Quartiersoptimierung zu quantifizieren, wurden Modellrechnungen durchgeführt, bei denen der Austausch von Strom und Wärme lokal ohne zusätzliche Kosten möglich ist. Außerdem wurde verglichen, wie sich das resultierende quartiersoptimierte Energiesystem von jenem Energiesystem unterscheidet, bei dem jedes Gebäude einzeln optimiert wird und das Quartiersenergiesystem durch die Addition der Einzelsysteme entsteht. | Laufzeit: 01/2021- 12/2022

Die baden-württembergische Landesregierung hat sich zum Ziel gesetzt die Agri-Photovoltaik als flächeneffiziente Landnutzungsform fest zu etablieren und das Potenzial vor allem im Bereich der Sonderkulturen, wie dem Obstbau, gezielt zu fördern. In einer von den Ministerien Umwelt, Klima und Energiewirtschaft sowie Ernährung, Ländlichem Raum und Verbraucherschutz geförderten Machbarkeitsstudie wurde innerhalb des Projekts »Modellregion Agri-PV BaWü« die Umsetzung von elf Pilotanlagen hinsichtlich landwirtschaftlicher und technischer Aspekte geprüft. Nun sollen in einer ersten Umsetzungsphase fünf dieser Anlagen geplant, gebaut und beforscht werden mit dem Ziel Potenziale und Schwierigkeiten der Agri-PV zu identifizieren und die Entwicklung der neuen Technologie landesweit voranzutreiben. | Laufzeit: 01/2022 - 11/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Industrieprozesse und Prozesswärme, Laufzeit: 04/2021 - 03/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude Thema: Betriebsführung von Gebäuden Laufzeit: 04/2019 - 03/2023

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Leistungselektronik; Laufzeit: Mai 2012 - Dezember 2015

Sichere, langlebige und wettbewerbsfähige Batteriezellen sind Voraussetzung für Elektromobilität und stationäre Energiespeicher. Beim Hochlauf neuer Fertigungslinien entstehen jedoch hohe Ausschussraten und damit vermeidbare Kosten und CO₂-Emissionen. Im Projekt »BatterSense« überträgt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit V4SMART, PVA TePla AS, VARTA Microbattery und der RWTH Aachen die Scanning Acoustic Microscopy (SAM) auf zylindrische Batteriezellen. Das Ultraschallverfahren blickt zerstörungsfrei in das Zellinnere. Methoden der Künstlichen Intelligenz erkennen darin Fehlermuster und liefern Hinweise zur Prozessoptimierung. | Laufzeit: 07/2026 - 06/2029

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher Thema: Thermochemische Prozesse Laufzeit: 04/2019 - 05/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriezelltechnologie, Laufzeit: 10/2016 - 03/2018

Der Straßengüterverkehr trägt zu 35 % der nationalen Treibhausgas-Emissionen bei. Für die Elektrifizierung des Verkehrssektors spielt der Ausbau der Ladeinfrastruktur eine entscheidende Rolle, um die Akzeptanz und Alltagstauglichkeit vollelektrischer Fahrzeuge zu gewährleisten. Während die Bereitstellung von Ladeleistungen von 11 kW für einen normalen Ladevorgang und 120-400 kW für einen Schnellladevorgang im PKW-Bereich ausreichend sind, stellt die schnelle und sichere Bereitstellung elektrischer Energie für Nutzfahrzeuge durch die erforderliche Energiemenge und Ladezeit eine besondere Herausforderung an das Energiesystem und die angeschlossene Ladeinfrastruktur dar. Die Anforderungen an solche Megawatt-Charging-Systeme (MCS) werden maßgeblich durch das Anforderungsprofil der Nutzenden und durch das resultierende Fahrzeugkonzept festgelegt. | Laufzeit: 01/2022 - 05/2025

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude; Leistungselekronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Lüftungs- und Klimatechnik; Energiesystemanalyse; Laufzeit: Oktober 2017 - September 2020

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Themen: Systemintegration – Strom, Wärme, Gas; Energiesystemanalyse; Laufzeit: November 2014 - Oktober 2017

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriezelltechnologie, Laufzeit: 09/2020 - 08/2022

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Leistungselektronik; Intelligente Netze; Laufzeit: Januar 2015 - Dezember 2018

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: September 2012 - September 2016

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik Thema: Neuartige Photovoltaik-Technologien Arbeitsgebiet: Photonenmanagement Laufzeit: April 2015 - März 2018

Die Beheizung von Gewächshäusern erfordert hohe Energiemengen und basiert bislang stark auf fossilen Brennstoffen. Schätzungen beziffern die jährlichen Emissionen durch den Wärme- und Strombedarf von gewerblichen Gewächshäusern in Deutschland auf rund 3 Mio. t CO2äq. Gleichzeitig stellen schwankende Preise für fossile Energieträger eine enorme Herausforderung für den Betrieb von Gewächshäusern dar – gerade vor dem Hintergrund der jüngsten Energiekrise. In dem Mikroprojekt NaWaeGe wird das Potenzial von wärmepumpenbasierten Heizsystemen zur Defossilisierung des gewerblichen Gartenbausektors anhand von beispielhaften Anwendungen bewertet. | Laufzeit: 05/2023 - 12/2023

Am Fraunhofer ISE arbeiten wir gemeinsam mit unseren Partnern daran, gebäudeintegrierte Photovoltaiklösungen in der EU und der Schweiz zu verbessern. Im Zentrum steht unsere Matrix-Shingling-Pilotanlage im Module-TEC (Link) des Fraunhofer ISE. Mithilfe der Anlage stellen wir Prototypen für die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) her. Unser Angebot richtet sich an Unternehmen, die die Effizienz, Verschattungsresilienz und Ästhetik ihrer Produkte verbessern wollen. | Laufzeit: 11/2023 - 10/2026

Die Entwässerung von organischen Böden wie Mooren für die landwirtschaftliche Nutzung verursacht jährlich über 40 % der Treibhausgas-Emissionen aus der Landwirtschaft. Das Projekt »MoorPower« untersucht, inwiefern die Kombination von Moorwiedervernässung und Moor-PV, auch bei einer Bewirtschaftung mit Paludikulturen, Emissionen reduzieren kann. »MoorPower« stellt einen echten Gewinn für den natürlichen Klimaschutz dar, denn Paludi- und Moor-PV können zugleich bestimmte Ökosystemfunktionen fördern und nachwachsende Ressourcen bereitstellen. | Laufzeit: 12/2024 - 06/2028

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Themen: Thermochemische Prozesse; Laufzeit: 01.12.2011 – 28.02.2014

Lithium ist ein zentraler Rohstoff für die Energiewende und wird vor allem in Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge, elektronische Geräte und Energiespeichersysteme verwendet. Der weltweite Bedarf an Lithium wird bis 2030 voraussichtlich um das Sechsfache steigen, was die strategische Bedeutung heimischer Ressourcen in Deutschland und Europa erhöht. Im Projekt »ThermIon« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie ein neues Verfahren zur selektiven Lithium-Gewinnung aus geothermalen Quellen. | Laufzeit: 10/2024 - 09/2026

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Themen: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Arbeitsgebiete Konzentratoroptik und Hochkonzentrierende Systeme (HCPV), Laufzeit: Juni 2015 - Juli 2015

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V- und Konzentrator-Phtotovoltaik, Silicium-Photovoltaik Arbeitsgebiete: III-V-Epitaxie und Solarzellen, Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen, Kontaktierung und Strukturierung Laufzeit: Mai 2015 - April 2019

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Themen: Intelligente Netze, Batteriesysteme für stationäre und mobile Anwendungen, Systemintegration – Strom, Wärme, Gas; Laufzeit: 2013 - 2016

Projekt im Geschäftsfeld Gebäudeenergietechnik, Thema: Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik, Lüftungs- und Klimatechnik, Laufzeit: August 2015 - Dezember 2019

Projekt in den Geschäftsfeldern Gebäudeenergietechnik und Energiesystemtechnik Themen: Betriebsführung und Gesamtenergiekonzepte, Wärme- und Kälteversorgung, Betriebsführung von Energieversorgungssystemen, Systemintegration – Strom, Wärme, Gas Laufzeit: 01.07.2012 - 30.11.2016

Projekt in den Geschäftsfeldern Energieeffiziente Gebäude; Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Themen: Betriebsführung von Gebäuden; Gebäudesystemtechnik; Systemintegration - Strom, Wärme, Gas; Lüftungs- und Klimatechnik; Laufzeit: 01.07.2012-30.11.2016

Mit der zunehmenden Bedeutung von Photovoltaik für ein zukunftsfähiges Energiesystem rücken neue Themen in den Fokus, die die einzelne Verbrauchende und die gesellschaftliche Akzeptanz von gebäudeintegrierter Photovoltaik konkret betreffen. Das Thema Blendung durch Lichtreflexion ist dahingehend ein zentraler Baustein. Blend-EN entwickelt mithilfe präziser BRDF-Messungen ein verlässliches Produktlabel zur Bewertung der Blendschutzeigenschaften von PV-Modulen. Damit wird Transparenz bei Planung und Produktauswahl geschaffen. Darüber hinaus werden innovative Deckgläser gefördert und der akzeptierte PV-Ausbau unterstützt. Planende und Bauherrschaften können geeignete Module frühzeitig auswählen, Risiken minimieren und kostspielige Nachbesserungen vermeiden. | Laufzeit: 01/2025 - 12/2027

Um drohende Lieferengpässe abzufedern und die Herstellungskosten von Siliciumsolarzellen zu senken, ist ein hoher Produktionsdurchsatz nötig – ein entscheidender Faktor nicht nur für den PV-Ausbau in Deutschland, sondern weltweit. Ein Konsortium unter Leitung des Fraunhofer ISE hat deshalb im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projekts »NextTec« ein Proof-of-Concept für die eine künftige Produktionslinie mit einem Durchsatz von 15 000 bis 20 000 Wafern pro Stunde erarbeitet. Dies entspricht mindestens einer Verdopplung des Durchsatzes verglichen mit aktuell eingesetzten Produktionssystemen. Ein Schwerpunkt der Arbeiten am Fraunhofer ISE hat die beschleunige Messung der Strom-Spannungs-Kennlinie gebildet. | Laufzeit: 05/2019 - 10/2022

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Themen: Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik, Lüftungs- und Klimatechnik, Thermische Speicher für Gebäude; Laufzeit: 01.04.2011 - 30.09.2014

Perowskit-Solarzellen versprechen höchste Effizienz. Die großflächige industrielle Fertigung scheitert jedoch bisher an der Komplexität des Sprühprozesses. Ein reproduzierbares, skalierbares Verfahren soll Abhilfe für die Branche schaffen. Im Projekt »INTERVENTION« untersuchten wir die Optimierung des Spray-Coatings, durch Kombination von digitaler Simulation und experimenteller Charakterisierung. Ein Forschungsteam entwickelte datengesteuerte Lösungen zur systematischen Parameteroptimierung. Ziel des Projekts war eine effizientere Fertigung auf großen Waferformaten sowie schnellere Optimierung ohne aufwändige Versuchsreihen – ein entscheidender Schritt zu wirtschaftlich rentablen Hochleistungs-Solarzellen. | Laufzeit: 01/2023 - 10/2025

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik, Laufzeit: September 2013 - August 2018

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Intelligente Netze; Laufzeit Dezember 2011 - November 2015

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Lüftungs- und Klimatechnik, Materialien und Komponenten für Wärmetransformation, Laufzeit: Mai 2015 - Februar 2019

Projekt in den Geschäftsfeldern Photovoltaik, Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse; Themen: Silicium-Photovoltaik, Neuartige Photovoltaik-Technologien, Laufzeit: 08/2013 - 07/2021

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V und Konzentrator Photovolatik, Arbeitsgebiet: Power-by-Light, Laufzeit: Juli 2012 – Oktober 2015

Im Projekt »OREO« wurden robuste und reproduzierbare Prozesse zur Produktion von Katalysatorschichten sowohl für Brennstoffzellen als auch für Elektrolyseure entwickelt. Das Fraunhofer ISE erarbeitete Dispersionsverfahren zur Herstellung von Katalysatortinten und Beschichtungsverfahren wie Schlitzdüse, Siebdruck und Rotationssiebdruck zum Aufbringen der Tinte. Wir führten Ex und In situ Analysen durch, um alle Prozesse bei der Herstellung der Katalysatorschichten zu verstehen. | Laufzeit: 01/2021 - 12/2024

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik; Thema: Neuartige Photovoltaik-Technologien, Arbeitsgebiet: Organische Solarzellen, Laufzeit: 6/2019 - 5/2022

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Wechselrichter in Netzen, Laufzeit: 11/2018 - 10/2021

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas; Laufzeit: 12/2020-11/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Photovoltaische Module und Kraftwerke, Thema: Photovoltaische Kraftwerke, Laufzeit: 04/2020 - 03/2023

Die Netzanschlussrichtlinien schreiben vor, dass Erzeugungseinheiten (EZE) Netzfehler ohne Abschaltung durchfahren müssen, wobei das Verhalten der EZE während dieser definiert ist. Für den transienten Zeitbereich unmittelbar nach Fehlereintritt und -klärung existieren bislang keine Anforderungen. Da das Verhalten infolge dieser Transienten aktuell nicht geprüft wird, können sich EZE aufgrund der Transienten fehlerhaft verhalten oder sich sogar abschalten. In Zukunft ist dies umso kritischer da das Verhalten des Netzes durch einen immer größeren Anteil leistungselektronischer Erzeugung an der Gesamterzeugung mehr und mehr durch das Verhalten der EZE definiert wird. Das gilt insbesondere für netzbildende Stromrichter, welche in Zukunft für die Aufrechterhaltung der Netzstabilität notwendig sind. | Laufzeit: 10/2023 - 09/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Wärme- und Kältespeicher, Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie, Laufzeit: 05/2021 - 04/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologie und Elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriezelltechnologie, Laufzeit: 10/2020 - 01/2024

Die unabhängige Verfügbarkeit von PV-Strom in der EU, in D und in BW erfordert die Abbildung aller Wertschöpfungsketten, so auch die Fertigung von Solarzellen. Innovative Solarzellen und Produktionsverfahren sind Schlüsseltechnologien für eine Reetablierung. Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen erreichen hohe Wirkungsgrade (> 30%), haben aber auch spezifische Anforderungen an den Herstellungsprozess. Diese sind bzgl. Metallisierung ein geringer Silberverbrauch und niedrige Prozesstemperaturen, welche etablierte Verfahren wie Siebdruck nicht ideal bedienen können. In PARAMETALLICA soll das am Fraunhofer-ISE entwickelte FlexTrail-Produktionsverfahren durch die Entwicklung eines parallelisierten Druckkopfes (als Prototyp) weiterentwickelt werden, wobei der Funktionsnachweis anhand des Perowskit-Silicium-Basisprozesses in den PV Pilot-Linien des Fraunhofer-ISE erfolgt. Die Verwertung sieht Ausgründungen und Lizensierungen vor, vorrangig in BW. | Laufzeit: 10/2022 - 09/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Thema: Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: 10/2018 - 09/2021

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: 09/2016 - 06/2020

Zur Erreichung von Klimaneutralität ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff für verschiedene Sektoren, wie die Hochtemperaturindustrie, die Chemieindustrie und Mobilität unabdingbar. Die Protonen-Austausch-Membran (PEM)-Elektrolyse bietet die Möglichkeit zur effizienten Erzeugung von Wasserstoff mittels erneuerbarer Energien. In PEMPIRE soll hierfür ein kostengünstiger und langzeitrobuster PEM-Elektrolyse-Stack entwickelt werden, der neuartige Materialien, wie Membran-Elektroden-Einheiten mit geringer Edelmetallbeladung, vorweist. | Laufzeit: 01/2026 - 12/2028

Ziel des im Wasserstoff-Leitprojekt H2Giga eingegliederten Projekts »PEP.IN« ist es, Proton Exchange Membrane (PEM)-Elektrolyseure in großen Stückzahlen wettbewerbsfähig herzustellen. Dafür entwickeln die Partner Produktionstechnologien und -verfahren, die in dieser Form bislang noch nicht am Markt existieren. Die Weiterentwicklungen und Kostenreduktionen im Rahmen von »PEP.IN« erstrecken sich über alle Wertschöpfungsstufen in der Herstellung eines Elektrolyse-Zellstapels. | Laufzeit: 05/2021 - 09/2025

Europa plant den schrittweisen Ausstieg aus PFAS-Stoffen, die in PEM-Elektrolyseuren bislang unverzichtbar sind. Sie stecken in Membranen, Katalysatorschichten, Gasdiffusionslagen und Dichtungen und sorgen dort für Protonenleitfähigkeit und chemische Stabilität. »FASTCH2ANGE« entwickelt erstmals eine vollständig PFAS-freie PEM-Elektrolysezelle und ersetzt dabei alle vier Komponentenfamilien gleichzeitig. Das europäische Konsortium demonstriert die Technologie auf TRL4: in einer 25-cm²-Zelle und in einem erstmaligen PFAS-freien 5-Zellen-Stack. So entstehen neue fluorfreie Materialien und belastbare Vergleichsdaten für die Branche. | Laufzeit: 03/2025 - 02/2028

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Thermochemische Prozesse; Laufzeit: 08/2022 - 06/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriesystemtechnik, Laufzeit: 01/2022 - 12/2027

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Energieeffiziente Gebäude, Thema: Batteriesystemtechnik, Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: 01/2021 - 06/2024

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: 6/2016 - 7/2019

PV-Anlagen sind essenziell für den nachhaltigen Umbau unseres Energiesystems. Um die Akzeptanz von PV-Anlagen in Städten zu sichern, adressiert das Projekt »PV-Antiblend« die Problematik von durch PV-Anlagen verursachter Blendung. Im Rahmen des Projekts wird ein kostenloses Rhino-Plug-In entwickelt, das Blendungsrisiken in der Planungsphase visualisiert, um vorbeugend Maßnahmen gegen Blendung zu ermöglichen. Eine begleitende Datenbank liefert Reflexionsdaten verschiedener PV-Module, darunter auch von PV-Modulen, die Entblendungstechnologien aufweisen. So kann eingeschätzt werden, welche Entblendungstechnologie sich für ein bestimmtes Planungsvorhaben eignet, um Blendung zu vermeiden. | Laufzeit: 11/2023 - 04/2026

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Silicium-Photovoltaik, Photovoltaische Module und Kraftwerke, Arbeitsgebiet: Modultechnologie Laufzeit: 11/2016 - 12/2020.

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Leistungselektronik; Arbeitsgebiete: Gebrauchsdauer- und Schadensanalyse; Photovoltaische Kraftwerke; Laufzeit: Februar 2011- Oktober 2014

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Systemintegration - Strom, Wärme, Gas; Angewandte Speichersysteme Laufzeit: Oktober 2014 - Oktober 2018

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik; Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Systemintegration - Strom, Wärme, Gas; Arbeitsgebiete: Photovoltaische Kraftwerke; Solare Einstrahlungs- und Leistungsprognosen; Laufzeit: September 2016 - Dezember 2019

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Themen: Silcium-Photovoltaik, III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Neuartige Photovoltaik-Technologien; Themen: Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen, III-V Epitaxie und Solarzellen, Photonenmanagement; Laufzeit: April 2013 - März 2015

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Leistungselektronik; Laufzeit: Januar 2014 - Dezember 2016

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Photovoltaische Module und Kraftwerke; Thema: Modultechnologie, Integrierte PV; Laufzeit: 03/2020 - 02/2023

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Themen: Leistungselektronik; Systemintegration – Strom, Wärme, Gas; Laufzeit: Oktober 2015 - Juni 2019

Schwimmende Photovoltaik (Floating PV, FPV) bezeichnet PV-Kraftwerke, deren Module auf Schwimmkörpern auf einem Gewässer montiert sind. Das Konzept ermöglicht den Ausbau erneuerbarer Energien auf künstlichen Seen, ohne knappe Landflächen zu belegen. Allein geflutete ehemalige Braunkohle-Tagebaue bieten ein technisches Potenzial von ca. 26 GWp installierter Leistung, bei einer angenommenen Belegung mit 0,6 MWp/ha. In »PV2FLOAT« untersucht ein interdisziplinäres Team die Chancen und Herausforderungen der schwimmenden PV, um so die technischen, ökologischen und sozioökonomischen Voraussetzungen zur Erschließung dieses Potenzials zu schaffen. Das Projekt widmet sich der Weiterentwicklung schwimmender PV-Kraftwerke mit Blick auf Kostenreduktion, Integration in die Raumplanung und nachhaltige Umsetzung im Megawatt-Maßstab. Die Wirtschaftlichkeit und ökologischen Auswirkungen sowie die Potenziale und Akzeptanz der Technologie werden mit Schwerpunkt auf die Gegebenheiten in Deutschland analysiert. Die Entwicklung und Installation von mehreren FPV-Anlagen mit unterschiedlichem Systemdesign und jeweils einer Leistung von ca. 30 kWp auf einem Tagebausee bilden die Basis für ganzheitliche Konzepte im Hinblick auf Praxistauglichkeit, Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und gesellschaftlicher Akzeptanz. | Laufzeit: 05/2021 - 12/2025

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Photovoltaische Module und Kaftwerke, Arbeitsgebiete: Photovoltaische Kaftwerke Laufzeit: 6/2019 - 5/2022

Das Bahnstromnetz verfügt über knapp 8.000 Kilometer eigene Stromleitungen, die sich fast flächendeckend über Deutschland verteilen und mit einer eigenen Frequenz von 16,7 Hertz betrieben werden. Aktuell gibt es noch keine PV-Anlagen entlang der Bahnlinien, die direkt in das Bahnstromnetz einspeisen, da bisher keine Systemtechnik verfügbar ist. Das lokal vorhandene Flächenpotenzial entlang der Bahngleise in Deutschland wird also bisher fast nicht genutzt. Im Projekt PV4Rail soll diese systemtechnische Lücke geschlossen werden, indem Grundlagen erarbeitet und eine optimierte Leistungselektronik und Systemtechnik entwickelt werden.| Laufzeit: 12/2022 - 02/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Arbeitsgebiet: Solare Einstrahlungs- und Leistungsprognosen Laufzeit: Juli 2018 - Juni 2021

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Intelligente Netze; Arbeitsgebiet: Solare Einstrahlungs- und Leistungsprognosen; Laufzeit: 02/2023 - 01/2026

Projekt in den Geschäftsfeldern: Photovoltaik, Energieeffiziente Gebäude Themen: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Niedertemperatur-Solarthermie, TestLab Solar Thermal Systems, Laufzeit: 01.02.2013 - 31.07.2014

Projekt in den Geschäftsfeldern Photovoltaik und Energieeffiziente Gebäude, Themen: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Niedertemperatur-Solarthermie; Arbeitsgebiet: Modultechnologie, Laufzeit: Mai 2013 - Oktober 2016

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Photovoltaische Module und Kraftwerke, Thema: Modultechnologie, Integrierte PV, Laufzeit: 04/2020 - 03/2024

Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen haben das Potential, die Nachfolgetechnologie der bisher dominierenden Siliciumsolarzellentechnologie zu werden. Um die Entwicklungen im unteren Technologiereifegrad (TRL 1-4) schneller in eine industrielle Produktion überführen zu können und zusammen mit der deutschen und europäischen Photovoltaikindustrie die Entwicklung der nächsten Zellgeneration zu beschleunigen, soll im Projekt Pero-Si-SCALE eine unabhängige Technologie-Plattform für Perowskit-Silicium-Tandemtechnologie aufgebaut werden. Hierzu gehören Technologien zur Herstellung von Zellen und Modulen, aber auch eine umfangreiche Charakterisierungs- und Analyse-Umgebung von der Zelle bis hin zum fertigen PV-Kraftwerk. | Laufzeit: 05/2023 - 12/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Perowskit- und Organische Photovoltaik; Thema: Perowskitsolarzellen und -module; Laufzeit: 05/2022 - 04/2024

Die Herstellung, Funktionsweise, und besonders die Lebensdauer von Perowskit-Systemen sowie deren Zusammenhänge sind bisher weder ausreichend erforscht, noch optimiert bzw. für eine marktfähige Umsetzung entwickelt. Perowskit-Elemente sind derzeit nur im Labor im Quadratzentimeter-Maßstab darstellbar und noch nicht stabilisiert. Eine bisherige Schwachstelle stellt der Mangel an geeigneten Versiegelungsmaterialien und Applikationstechnologien, sowie die Skalierung auf Formate im Quadratmeterbereich dar. | Laufzeit: Februar 2016 - Januar 2019

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik Themen: Neuartige Photovoltaik-Technologien, Silicium-Photovoltaik Arbeitsgebiete: Farbstoff- und Perowskitsolarzellen, Tandemsolarzellen auf kristallinem Silicium, Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen Laufzeit: Mai 2016 - Dezember 2019

Das Projekt »PV20plus« unterstützt Betreiber von PV-Anlagen, die nach 20 Jahren aus der EEG-Vergütung fallen, bei der Entscheidung für einen nachhaltigen und rentablen Weiterbetrieb. Wie steht es um Wert, technischen Zustand, Leistung und Sicherheit von in die Jahre gekommenen PV-Anlagen? Um diese Fragen zuverlässig beantworten zu können, entwickeln wir ein Verfahren zur Bewertung des Restlebensdauer- und Repowering-Potenzials der Anlagen, das auch ohne Betriebsunterbrechung durchgeführt werden kann. | Laufzeit: 10/2024 - 03/2027

Für klimafreundliche Langstreckenflüge braucht die Luftfahrt flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte. Das Projekt »SAFari« verfolgt das Ziel, einen effizienten Herstellungsprozess für nachhaltigen Flugkraftstoff (Sustainable Aviation Fuel, SAF) auf Basis von Methanol zu entwickeln. Unter der Leitung des Fraunhofer ISE entwickelt und testet ein Konsortium aus Forschung und Industrie eine maßgeschneiderte Pilotanlage, die das innovative Methanol-to-Jet-Verfahren im industriell relevanten Maßstab demonstriert. Laufzeit: 12/2022 - 11/2028

Den Wirkungsgrad von Solarzellen zu steigern ist einer der wesentlichen Faktoren, um die Stromgestehungskosten weiter zu senken. Mehrfachsolarzellen machen das möglich, indem das Sonnenspektrum in den Teilzellen effizienter umgewandelt wird. Im Projekt »PoTaSi« werden Tandemsolarzellen aus III-V Halbleitern auf einer Siliziumsolarzelle hergestellt und analysiert, wobei die monolithische Integration der Teilzellen mittels Waferbonding erfolgt. Das Ziel ist die Bestimmung des technologischen Potentials dieser Tandemtechnologie anhand von optimierten Zellstrukturen, kalibrierten Messungen und optoelektronischer Simulation. Dazu werden in allen Bereichen die besten verfügbaren Technologien eingesetzt und weiterentwickelt. | Laufzeit: 10/2017 - 9/2020

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Solarthermische Kraftwerke, Konzentrierende Kollektoren, Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie Laufzeit: 04/2018 - 03/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Nachhaltige Syntheseprodukte​; Laufzeit: 09/2022 - 12/2025

Das Projekt »Power-to-X Colombia 2.0« vertieft die Analyse der im Vorgängerprojekt Power-to-X Colombia identifizierten Potenziale für die Produktion und Nutzung nachhaltiger Energieträger in Kolumbien. Diese werden zudem mit einem Fokus auf innovative Hybrid-Konzepte erweitert. Hierfür werden technische Konzepte für hybride First-Mover-Projekte entwickelt, die Biomasse-Reststoffe mit Power-to-X-Technologien kombinieren. Dies senkt die Herstellungskosten und ermöglicht eine effizientere Nutzung von Ressourcen. Unter der Leitung des Fraunhofer ISE und mit Unterstützung von Partnern wie Asociación Nacional de Empresarios de Colombia (ANDI) und dem Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) fördert das Projekt den Aufbau regionaler Wasserstoff-Hubs, erschließt Exportmöglichkeiten und treibt die grüne Transformation voran. | Laufzeit: 09/2025 - 05/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Akkreditierte Labs, Thema: Umrichtersysteme, TestLab Power Electronics, Laufzeit: 03/2020 - 02/2023

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik Thema: Perowskit- und Organische Photovoltaik, Arbeitsgebiet: Perowskit-Silicium Tandemphotovoltaik; Laufzeit: 02/2021 - 01/2024

In ländlichen Regionen des afrikanischen Kontinents stellt für eine flächendeckende medizinische Versorgung der Menschen oftmals die schlechte Erreichbarkeit ein großes Hindernis dar. Im Projekt »PreCare – Health Care for Everyone and Everywhere« entwickelt ein internationales Team zweier Fraunhofer-Institute und der Universität-Stellenbosch kostengünstige modulare Lösungen für Pickups, mit denen vorklinische Untersuchungen, Tests und Impfungen auch in unzugänglicheren Gebieten möglich werden. | Laufzeit: 10/2022 - 03/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriezelltechnologie, Laufzeit: 05/2018 - 04/2021

Konzentrierende Solarkollektoren sind eine Schlüsseltechnologie für die Wärmewende. Untersuchungen zeigen, dass sie auch in Deutschland als kosteneffizienter Ersatz von fossilen Brennstoffen einen erheblichen Beitrag zur Wärmeversorgung leisten können. Sie liefern hohe Erträge bei Temperaturen auch weit über 100°C (Abbildung 1). Mit den konzentrierenden Solartechnologien eröffnet sich eine tragfähige Säule zur regenerativen Wärmeversorgung in Deutschland. Das Projekt ProSolNetz leistet einen Beitrag, um das Wissen um die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der konzentrierenden Solarthermie, auch in Kombination mit anderen erneuerbare Energietechnologien, zu verbreiten. Kommunal- und Anlagenplanern werden Werkzeuge zur Verfügung gestellt, die eine zügige Markteinführung ermöglichen. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Batteriesysteme für stationäre und mobile Anwendungen; Laufzeit: Oktober 2012 - September 2015

Im Forschungsprojekt »PRONTO« werden skalierbare Produktionsprozesse, Zellarchitekturen und Aktivmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien (NIB) mit dem Ziel entwickelt, eine Batteriezellproduktion in Baden-Württemberg aufzubauen. Das Projektkonsortium, bestehend aus Fraunhofer ISE, KIT und Universität Stuttgart, wird von assoziierten Industriepartnern begleitet. | Laufzeit: 11/2022 - 12/2025

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Energieeffiziente Gebäude, Themen: Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie, Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: September 2015 - Februar 2019

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: 01/2021 - 12/2024

Im Projekt »HeriSol« werden denkmalgeschützte Gebäude von reinen Energie-Konsumenten in -Prosumenten transformiert. Drei reale Demonstratoren zeigen Planerinnen, Architekten, Denkmalpflegern und Gebäudenutzenden, wie eine solche Transformation gelingen kann und wie farbige bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) mit MorphoColor®-Technologie, biogene Wärmedämmung und Mikrowärmepumpen mit Peltierelementen dazu beitragen können. Digitale Werkzeuge wie BIM, digitale Zwillinge, WLCA, PV-Simulationen und -Visualisierung sowie Living Labs unterstützen die Planung mit dem Ziel einer architektonischen, rechtlichen und sozialen Integration. | Laufzeit: 12/2024 - 11/2027

Einleitungstext | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme Thema: Wechselrichter in Netzen, Laufzeit: 4/2019 - 3/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Leistungselektronik und Netzintegration; Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Das Projekt »QUALLE« (QUALitätssicherung in der industriellen Produktion von BrennstoffzelLEn-CCMs) ist ein HyFab-Projekt und bringt Partner aus Industrie und Forschung mit diversen Kompetenzen für die Qualitätssicherung (QS) zu PEM-Brennstoffzellen zusammen. Das Projekt unterstützt die Weiterentwicklung der großtechnischen Herstellung der Catalyst Coated Membrane (CCM), des Herzstücks der PEM-Brennstoffzelle, in dem es eine systematische Prüfung ermöglicht und Analysemethoden dafür zur Verfügung stellt. Offline-Qualitätssicherung findet im Anschluss an die Produktion statt, Inline-QS am Band während der automatisierten Produktion und At-line-QS sind Messungen außerhalb der Linie aber mit produktionskompatiblen Messzeiten und -bedingungen. Das Projekt entwickelt und validiert Methoden für jede der Qualitätssicherungsmaßnahmen. Ausführliche Versuchsreihen mit unterschiedlichen Defekten in unterschiedlichen Defektausprägungen sollen dank QUALLE eine valide Einschätzung zu Gutteil-Schlechtteil ermöglichen und somit den Ausschuss signifikant senken. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Leistungselektronik, Netze und intelligente Systeme; Thema: Wärmepumpen, Leistungselektronik und Netzintegration; Laufzeit: 01/2023 - 12/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude; Thema: Wärmepumpen; Laufzeit: 08/2023 - 01/2027

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude; Thema: Wärmepumpen; Laufzeit: 06/2023 - 05/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude; Thema: Wärmepumpen; Laufzeit: 12/2022 - 11/2025

Im diesem Projektverbund wird in einem Methodenprojekt und in verschiedenen Technologieprojekten die Verringerung der Geräuschemissionen von Wärmepumpen vorangetrieben. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Ziel des Projektes »Quelle« ist die Entwicklung resilienter PV-Modulkonzepte und flexibler Produktionsstrategien für den europäischen Solarmarkt von Heckert Solar. Dazu werden Konzepte wie BIPV, Zugangsbeschränkte PV-Märkte als auch Großkraftwerksmodule inklusive Modulmaterialien, Anlagenerweiterungen und Prozessentwicklungen angestrebt. Hierbei wird im Detail die bleifreie Verschaltung von Hocheffizienz-Solarzellen mit Runddrähten, die Entwicklung alternativer Rahmenkonzepte unterstützt durch Kostenrechnungen und Lebenszyklusanalyse. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

Im Projekt »DirectStack2Scale« werden Technologien zur Qualitätskontrolle von PFAS-freien Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs) für Schwerlastanwendungen entwickelt. Die Modelle des Fraunhofer ISE simulieren den Einfluss der neuartigen kohlenwasserstoffbasierten Materialien auf die Leistung und Alterung von MEAs unter realistischen Betriebsbedingungen – und machen aufwändige und kostenintensive Langzeitmessungen obsolet. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik; Arbeitsgebiet: Hochkonzentrierende Systeme (HCPV); Laufzeit: 02/2021 - 01/2024

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Solarthermische Kraftwerke Laufzeit: 4/2016 - 3/2020

Projekt in den Geschäftsfeldern: Photovoltaik und Energieeffiziente Gebäude, Themen: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Gebäudehülle, Arbeitsgebiet: Bauwerksintegrierte Photovoltaik, Laufzeit: April 2011 - September 2016

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie, Laufzeit: 01/2019 - 12/2022

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netzte und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 01.01.2014 - 30.11.2015

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Silizium-Photovoltaik, Perowskit- und Organische Photovoltaik​; Arbeitsgebiet: Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen, Perowskit-Silizium-Tandemphotovoltaik​, Si-Bottomzellen für Tandemphotovoltaik​; Laufzeit: 04/2022 - 03/2025

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik; Thema: III-V und Konzentrator Photovoltaik, Arbeitsgebiet: III-V Epitaxie und Solarzellen, Laufzeit: 1/2018 - 6/2021

Das Projekt »ReAktiv« adressiert einerseits eine deutliche Verbesserung beim Recyclingprozess von Rundzellen und der Aufbereitung der daraus zurückgewonnenen Aktivmaterialien ohne Erzeugung von Schwarzmasse. Außerdem soll die Rückführung der Aktivmaterialien in neue Batteriezellen demonstriert werden. Andererseits wird ein Prozess basierend auf Schwarzmasse aus Knopfzellen überarbeitet und optimiert, sodass auch das enthaltene Lithium-Metall zurückgewonnen werden kann. Rundzellen, die überwiegend aus Produktionsausschuss stammen werden zunächst demontiert und die enthaltenen Anoden und Kathoden sortenrein getrennt. Nach dem Ablösen der Aktivmaterialien von den Elektrodenfolien werden diese in weiteren Schritten gereinigt und ggf. aufbereitet. Die Eigenschaften dieses recycelten Materials sollen vergleichbar mit Frischmaterial sein, was durch den Aufbau neuer Zellen mit einem Rezyklatanteil und deren anschließender Charakterisierung gezeigt werden soll. Begleitend werden die gewonnenen Erkenntnisse mit Hilfe eines Hybridmodells in ein Batteriezellmodell überführt, sodass am Ende des Projektes ein Modell für Rezyklatzellen als Auslegungshilfe vorliegt. Das Fraunhofer ISE erstellt eine ökonomische und ökologische Bewertung der neuen Prozesskette. | Laufzeit: 07/2023 - 06/2026

Project in the Business Area Solar Thermal Power Plants and Industrial Processes; Topic: Water Treatment and Separation; Duration: 10/2016 - 11/2019

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Thema: Wärmepumpen, Gebäudesystemtechnik Laufzeit: 04/2021 - 03/2026

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik; Arbeitsbereiche: Niedrigkonzentrierende Systeme (LCPV), Silicium-Konzentratorsolarzellen, Konzentratoroptik; Laufzeit: Juli 2014 - Dezember 2016

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude; Laufzeit: 10/2017 - 03/2021

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Batteriesystemtechnik, Angewandte Speichersysteme; Laufzeit: 08/2022 - 07/2025

Für die Elektrifizierung des Verkehrssektors wird ein enormer Zubau von Schnellladeinfrastrukturen im Bereich der Mittelspannung realisiert. Gemäß Prognosen der Leitstelle Elektromobilität werden bis 2030 ca. 440.000 bis 843.000 öffentliche Ladepunkte für Pkw benötigt. Insbesondere bei hochfrequentierten Standorten an Verkehrsachsen müssen an den Ladestationen neben den Ladepunkten für den Pkw noch jeweils 2 bis 6 Ladepunkte für den Schwerlastverkehr integriert werden. Insbesondere diese stellen auf Grund der möglichen Ladeleistung von 1 bis 3 MVA eine große Herausforderung gemäß Megawatt-Charging-System-Standard dar, da hierdurch die benötigte Ladeleistung sprunghaft steigt und je nach Standort der Ladestation bis zu 30 MVA betragen kann. Entlang der Verkehrsachsen werden daher Ladestationen entstehen deren Leistungsbedarf im Bereich von Kleinstädten liegt. Kern der Innovation ist dabei die lokale Energieverteilung mit Gleichstrom auf Mittelspannungsniveau. | Laufzeit: 07/2025 - 06/2028

Einleitungstext | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Projekt in den Geschäftsfeldern Energieeffiziente Gebäude, Solarthermie; Themen: Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik, Gebäudehülle, Thermische Kollektoren und Komponenten, Thermische Speicher für Gebäude; Laufzeit: 09/2012 - 08/2016

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik, Laufzeit: Januar 2016 - Dezember 2018

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Photovoltaische Module und Kraftwerke, Silicium-Photovoltaik, Thema: Modultechnologie, Gebrauchsdauer- und Schadensanalyse, Solare Einstrahlungs- und Leistungsprognosen, Laufzeit: 04/2018 - 03/2021

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und elektrische Energiespeicher, Energieeffiziente Gebäude Thema: Batteriesystemtechnik, Thermische Speicher für Gebäude Laufzeit: 1/2016 - 11/2019

Europa braucht große Mengen an Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit für Batterien – ist aber stark von Importen abhängig. Das EU-Projekt MBAT zeigt, wie sich diese Rohstoffe aus europäischen Quellen gewinnen lassen: aus Erz-Rückständen, metallurgischen Schlämmen, »Black Mass« aus Altbatterien und geothermischen Solen. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickelt und demonstriert das Fraunhofer ISE die komplette Prozesskette vom Direct Lithium Extraction Verfahren (DLE) bis hin zur Produktausfällung unter realen Geothermiebedingungen und liefert batterietaugliches Lithiumcarbonat für NMC-Zellen. | Laufzeit: 06/2026 - 11/2029

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Batteriesystemtechnik; Laufzeit: 05/2023 - 10/2026

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Photovoltaik Thema: Gebäudehülle, Photovoltaische Module und Kraftwerke, Bauwerksintegrierte Photovoltaik, Betriebsführun von Gebäuden Laufzeit: 06/2018 - 05/2021

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Themen: Gebäudehülle, Lüftung, Klima, Kälte, Niedertemperatur-Solarthermie Laufzeit: Juli 2014 - Juni 2016

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Wasseraufbereitung und Stofftrennung, Laufzeit: 06/2020 - 05/2024

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Konzentrierende Kollektoren, Laufzeit: 01/2019 - 12/2023

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

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Gebäudesystemtechnik, Laufzeit: 4/2019 - 12/2020

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Batteriezelltechnologie; Laufzeit: 01/2022 - 12/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriesystemtechnik, Laufzeit: 01/2021 - 03/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriezelltechnologie, Laufzeit: 02/2016 - 01/2018

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik. Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Arbeitsgebiet: Gebrauchsdauer- und Schadensanalyse, Laufzeit: 09/2016 - 8/2020

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Solarthermische Kraftwerke Laufzeit: 04/2022 - 03/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Photovoltaische Module und Kraftwerke, Thema: Solare Einstrahlungs- und Leistungsprognosen, Laufzeit: 05/2019 - 10/2023

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Solarthermische Kraftwerke, Laufzeit: 5/2019 - 4/2021

Durch die Energiewende in der EU ergibt sich ein potentieller Anstieg des Ressourcenbedarfs sowie Verlagerungseffekte von rohstoffbedingten Emissionen ins Ausland. Materialeffizienz, Materialsubstitution und Kreislaufwirtschaft werden zunehmend durch politische Rahmenbedingungen unterstützt, sowohl um Umweltwirkungen der Materialproduktion zu reduzieren als auch um Versorgungsrisiken in den Lieferketten zu vermindern. Parallel dazu wird das Thema lokaler Produktion und Wertschöpfung zur Stärkung der technologischen Souveränität konkretisiert (z.B. IPCEI Batterie, EU Solar Energy Strategy, EU Critical Raw Materials Act, Nationale Kreislaufstrategie (NKWS)). Detaillierte Bewertungen der Auswirkungen dieser Ressourcenstrategien unter Betrachtung der EU-Ziele hinsichtlich Umweltauswirkungen, Energiebedarf, Ressourcenbedarf, Kosten der Energiewende und Lieferkettensicherheit und einer Empfehlung zu Maßnahmen- und Instrumentenstrategien zur Hebung von Potentialen für nachhaltigen und ressourcenschonenden Entwicklungen fehlen jedoch. | Laufzeit: 01/2025 - 12/2027

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Photovoltaik, Thema: Batteriesysteme für stationäre und mobile Anwendungen, Leistungselektronik, Photovoltaische Module und Kraftwerke Arbeitsgebiet: Photovoltaische Kraftwerke Laufzeit: Dezember 2014 - Mai 2019

Nachhaltige und kosteneffiziente Photovoltaik-Technologie ist entscheidend für eine vollständig dekarbonisierte Energieerzeugung, den europäischen Green Deal und eine erfolgreiche Energiewende. Im Rahmen des Projekts STEWART arbeitet ein interdisziplinäres und internationales Team an der Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten und umweltfreundlichen Konzepts für schwimmende Photovoltaikanlagen, das ökologische, ökonomische und regulatorische Aspekte integriert. Die Grundlage hierfür bildet das Monitoring und die Simulation der Anlagenleistung während des Betriebs sowie deren Wechselwirkungen mit dem Gewässer, einschließlich Lichtverfügbarkeit, Kühlung und Verschmutzung. Zudem werden die Auswirkungen möglicher Belastungen der PV-Module durch Vogelkot sowie geeignete Vermeidungsmaßnahmen untersucht. | Laufzeit: 12/2024 - 11/2027

Im Zuge der Energiewende nimmt der Anteil stromrichterbasierter Erzeugungsanlagen im Stromnetz rasant zu, während gleichzeitig konventionelle Kraftwerke vom Netz gehen. Dies stellt neue Herausforderungen für die Systemstabilität dar, insbesondere durch den Wegfall netzbildender Anlagen und die Verringerung des effektiven Kurzschlussverhältnisses.  Die Roadmap Systemstabilität des BMWK sieht vor, dass zukünftig auch stromrichterbasierte Anlagen zur Netzstabilität beitragen müssen. Um frühzeitig praktische Erfahrungen mit NBWR im realen Verteilnetz zu sammeln, wird im Projekt SUREVIVE ein Feldtest mit mehreren dezentralen NBWR durchgeführt.  Die Pilotanlagen werden an der HS/MS-Umspannebene angeschlossen – dort, wo ab 2025 die ersten netzbildenden Anlagen über marktliche Beschaffungsprozesse eingeführt werden. Ab 2027 ist zudem eine flächendeckende Integration netzbildender Anlagen durch die Vorgabe von technischen Mindestanforderungen geplant.  | Laufzeit: 07/2024 - 06/2028

Projekt im Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Batteriesystemtechnik, Laufzeit: 10/2015 - 3/2019

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Silicium-Photovoltaik, Arbeitsgebiet: Pilotherstellung von industrienahen Solarzellen, Charakterisierung von Prozess- und Silicium-Materialien, Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen, Laufzeit: 09/2016 - 02/2020

Das Projekt »SHIFT« ist eine unserer vielen spannenden Initiativen, die wir in Zusammenarbeit mit internationalen Forschungseinrichtungen, darunter das Fraunhofer CSET in Chile, durchführen. Wir evaluieren bestehende biogene CO₂-Quellen in Chile für die Produktion von kohlenstoffarmen Molekülen, wobei wir uns auf sektorengekoppelte Systeme für Wärme, Industrie, Kraftstoffe und Verkehr konzentrieren. Das Projekt entwickelt innovative Produktionswege mit verschiedenen Prozessschritten, darunter die Synthesegasproduktion und die nachgelagerte Synthese, und bewertet deren techno-ökonomisches Potenzial, um die Produktionskosten zu senken und die Effizienz entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu verbessern. | Laufzeit: 08/2025 - 12/2025

Projekt in den Geschäftsfeldern energieeffiziente Gebäude, Photovoltaik; Themen: Gebäudehülle, Lüftungs- und Klimatechnik,Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik, Thermische Speicher und Gebäude, Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Bauwerksintegrierte Photovoltaik, Laufzeit: 2008 - 2012

Im Projekt »R2MEA« werden innovative Produktionsverfahren für die Herstellung der Kernkomponente von Brennstoffzellen, der Membran-Elektroden-Einheiten (MEA), erforscht. Dabei werden Laborprozesse und insbesondere industrielle Rolle-zu-Rolle-Prozesse betrachtet. »R2MEA« ist ein Teilvorhaben des Verbundprojekts »H2GO – Nationaler Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion« von 19 Fraunhofer-Instituten zur Förderung des Hochlaufs der Brennstoffzellenproduktion für den Schwerlastverkehr in Deutschland.| Laufzeit: 05/2022 - 11/2025

Im Projekt Shirkan 2.0 wird die Matrix-Schindeltechnologie durch gezielte Weiterentwicklung und konsequente Kostensenkung endgültig wettbewerbsfähig. Dafür werden ein neuartiger, durchsatzstarker Matrix-Schindelstringer, eine Anlage für die automatisierte Querverschaltung, ein Produktkonfigurator für die effiziente Konzeption von Matrix-Schindelmodulen, die Anwendung von anisotrop leitfähigen Klebstoffen, das Schindeln von hocheffizienten HJT-Solarzellen sowie in ihrer Größe und Formgebung variable, vollkommen bleifreie Matrix-Schindelmodule für die Photovoltaik der Zukunft entwickelt. Das Ziel ist es, mit der Matrix-Schindeltechnologie, eine weltweit einzigartige PV-Modulinnovation, deren Maschinentechnologie und Anwendungsintelligenz aus Deutschland stammt, als innovatives Marktsegment für die deutsche Photovoltaik-Industrie nachhaltig zu sichern. | Laufzeit: 08/2023 - 07/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Modultechnologie Laufzeit: 11/2019 - 10/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Leistungselektronik und Netzintegration Laufzeit: 08/2015-08/2019

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme Thema: Leistungselektronik und Netzintegration Laufzeit: 04/2017-12/2020

Solarzellen aus kristallinem Silizium dominieren den Photovoltaik-Markt aufgrund der hohen Verfügbarkeit des Si-Materials, niedriger Kosten und langjähriger Erfahrung mit der Zuverlässigkeit. Allerdings sind die Umwandlungswirkungsgrade einer Silicium-Einfachsolarzelle begrenzt. Dagegen haben III-V Mehrfachsolarzellen schon heute gezeigt, dass die Stromerzeugung auf der gleichen Fläche beinahe verdoppelt werden kann. | Laufzeit: 5/2017 - 10/2020

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Gebrauchsdauer- und Schadensanalyse ; Laufzeit: 05/2022-04/2025

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Indiustrieprozesse, Thema: Konzentrierende Kollektoren, Laufzeit: 5/2019 - 4/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke- und Industrieprozesse; Thema: Konzentrierende Kollektoren; Laufzeit: 10/2021 - 03/2024

Ziel dieses vom BMWK geförderten Verbundvorhabens (FKZ: 03ET1590B) war die Konzeption, Umsetzung und Evaluierung eines innovativen Energieversorgungsystems zur effizienten Energieversorgung eines Clusters aus fünf Bestands-Mehrfamilienhäusern (MFH) im Karlsruher Stadtteil Durlach. Als Wärme- und Stromerzeugungsanlagen standen zu Projektbeginn PV-Anlagen auf den Dächern der Gebäude, Wärmepumpenanlagen und Erdgas-BHKWs im Fokus der Betrachtung. Das Ziel war ein wirtschaftliches Betreiberkonzept mit höchstmöglicher Stromeigenversorgung und die signifikante Verringerung des Primärenergieverbrauchs und der damit verbundenen THG-Emissionen. Damit sollte eine Versorgungslösung entwickelt werden, die auf weitere Quartiere übertragen werden, die im Rahmen der Kommunalen Wärmeplanung nicht an eine allgemeine Fernwärme-Versorgung angeschlossen werden. | Laufzeit: 09/2018 - 12/2023

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Solare Einstrahlungs- und Leistungsprognosen; Laufzeit: 01/2021 - 03/2024

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Solarthermische Kraftwerke, Laufzeit: April 2016 - März 2020

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude; Themen: Gebäudehülle, Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik; Laufzeit: 05/2015 - 03/2018

In den kenianischen Küstenregionen führt der Mangel an Möglichkeiten zur Kühllagerung und geeigneten Technologien zur Konservierung von frischen Produkten zu erheblichen Verlusten. Sowohl die Fischer als auch die Landwirte leiden unter dieser Situation und sind gezwungen, ihre Erzeugnisse so schnell wie möglich frisch an Händler oder zu unwirtschaftlichen Preisen zu verkaufen. Das warme Wetter in der Region beschleunigt den Verderb und führt zu Nachernteverlusten, insbesondere von Fisch. Außerdem ist es schwierig, Fisch während der Regenzeit und nachts zu trocknen. Das Trocknen in der Sonne auf offenem Gelände ist anfällig für Verunreinigungen und führt zu minderwertigem Fisch, der keinen Zugang zu hochwertigen Märkten findet. Im Projekt wurden zwei solar versorgte Anlagen zur Eiserzeugung und Trocknung von Fisch entwickelt und mit den lokalen Partnern aufgebaut. Für die Erzeugung und Bereitstellung der erforderlichen Energie werden sowohl Photovoltaik und elektrische Speichertechnologien und andererseits Solarthermie, Wärmepumpe und thermische Speicher genutzt. Die Umsetzung des Projekts erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den Partnern in Kenia, um einen nachhaltigen Betrieb der Systeme auch über die Projektlaufzeit hinaus zu ermöglichen. Laufzeit: 09/2018 - 08/2024

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude; Themen: Lüftungs- und Klimatechnik; Laufzeit: September 2015 - Dezember 2018

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Solarthermische Kraftwerke, Laufzeit: November 2014 - Dezember 2017

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Themen: Lüftungs- und Klimatechnik; Laufzeit: September 2012 - November 2015

Indien hat sich zum Ziel gesetzt, mindestens eine sogenannte Solar City in jedem Bundesland umzusetzen. Um sich Solar City nennen zu dürfen, sollte die Stromerzeugung der betreffenden Stadt mindestens so hoch sein wie ihr Strombedarf. Da dies ein ehrgeiziges Ziel ist, unterstützt die Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) mehrere indische Städte auf dem Weg zur Solar City. Im Projekt Solar Cities India wurden die Städte Amritsar (Punjab), Ayodhya (Uttar Pradesh), Gandhinagar (Gujarat) und Thiruvananthapuram (Kerala) von der GIZ durch die Entwicklung von Solar City Energy Action Plans unterstützt, die von Deloitte Touche Tohmatsu India LLP gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, erstellt wurden. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Im Projekt werden technisch, ökonomisch und architektonisch vorteilhafte Grund- oder Normallösungen für die Solarisierung der Gebäudehülle erarbeitet und digital bereitgestellt. Die Lösungen werden allen Interessierten zur Verfügung gestellt. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2025

Im Rahmen eines internationalen öffentlich-privaten Konsortiums wird untersucht, wie solarbetriebene Fahrzeuge zum Übergang zu einem rein elektrischen Verkehrssystem in der EU beitragen können. Untersetützt wird das Projekt SolarMoves von TNO (The Netherlands Organization for Applied Scientific Research), dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme und den Anbietenden von Solarsystemen an Bord von Fahrzeugen Lightyear, Sono Motors und IM Efficiency. Das Pilotprojekt wurde von der Generaldirektion Mobilität und Verkehr der Europäischen Kommission (GD MOVE) in Auftrag gegeben, um das Potenzial solarbetriebener Fahrzeuge und ihre Auswirkungen auf die Politik und die Vorschriften für die elektrische Ladeinfrastruktur in Europa in den kommenden Jahren zu untersuchen. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Das Projekt »INNOECOFOOD« adressiert den Farm2Fork-Ansatz zur lokalen Produktion und Vermarktung von nachhaltig erzeugten Lebensmitteln in Afrika. Diese Ziele werden durch den Aufbau und den Betrieb von sogenannten ECOHUBS und Living Labs gefördert. Dazu erfolgt eine Verbindung von innovativen Technologien in der nachhaltigen Aquakultur zur Produktion von Fisch und Spirulina und der Nutzung von umweltfreundlichen Praktiken in der Produktion von Insekten als Futter und Eiweißlieferanten in Kombination mit lokaler Innovation, Wissenstransfer und wirtschaftlicher Stärkung von Gemeinden in ganz Afrika. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse Thema: Energiesystemanalyse, Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie, Solarthermische Kraftwerke Laufzeit: 09/2016 - 06/2020

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Bauwerksintegrierte Photovoltaik; Laufzeit:01/2010 - 12/2013

Thema: Kreislaufwirtschaft, nachhaltige und zirkuläre Wertschöpfungsketten, Laufzeit: 08/2020 - 12/2020

Projekt im Geschäftsfeld Energiesystemtechnik, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: November 2016 - Oktober 2019

Projekt in den Geschäftsfeldern Energieeffiziente Gebäude und Servicebereiche, Themen: TestLab Solar Thermal Systems, Laufzeit: 08/2016 - 07/2020

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Niedertemperatur-Solarthermie; Laufzeit: April 2011 - Dezember 2015

Im Rahmen des von der EU geförderten Projektes SpinCat untersucht das Fraunhofer ISE neuartige spinpolarisierte Katalysatoren zur Effizienzsteigerung der AEM-Elektrolyse. Diese innovativen Katalysatoren werden in einem internationalen Konsortium entwickelt, getestet und schließlich am Fraunhofer ISE mit eigens entworfener Hardware vermessen. | Laufzeit: 06/2021 - 05/2025

Für das Erreichen der Klimaschutzziele wird die in Deutschland installierte wechselrichterbasierte Leistung in den nächsten Jahren massiv ansteigen. Einen signifikanten Anteil an der Erzeugung wird dabei aus Photovoltaik-Anlagen stammen, deren Leistung von heute 60 auf bis zu 650 Gigawatt im Jahr 2045 anwachsen werden. Aus diesem Grund müssen in Zukunft zunehmend auch die PV-Wechselrichter die Netzstabilität sicherstellen. In diesem Zusammenhang entwickelt ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnerinnen und -partnern im Projekt »StABIL« einen neuartigen spannungseinprägenden PV-Stromrichter. Ziel ist die Sicherstellung der Netzstabilität bei gleichzeitig hoher Lebensdauer der Geräte. | Laufzeit: 01/2023 - 06/2026

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Batteriesysteme für stationäre und mobile Anwendungen; Laufzeit: Dezember 2013 - November 2015

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien; Thema: PEM-Elektrolyse; Arbeitsgebiet: Elektrolyse und Power-to-Gas; Laufzeit: 04/2021 - 12/2025

Für eine erfolgreiche Energiewende müssen bis 2045 allein in Deutschland signifikante Leistungen an erneuerbaren Energien zugebaut werden. Allein im Bereich der Photovoltaikanlagen geht mit den geplanten Zubauzahlen nicht nur in Deutschland ein enormer Ressourcenbedarf einher. Um diese Ziele zu erreichen, werden sehr große Mengen an wertvollen Ressourcen wie Aluminium, Kupfer und Stahl benötigt. Die daraus folgende Nachfrage wird zu einer Verknappung und somit Kostensteigerung führen, so dass sich der relative Kostenanteil der materialintensiven Komponenten erheblich erhöhen und folglich zu einer Veränderung der Kostenstruktur in PV-Kraftwerken und den dazugehörigen Wechselrichtern führen wird. Hier genau setzt das Projekt an. | Laufzeit: 03/2025 - 02/2028

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Thermochemische Prozesse, Laufzeit: 01/2021 - 06/2024

In Deutschland deckt der Strom aus regenerativen Energien bereits über ein Viertel des Verbrauchs. Als Herausforderung für Wissenschaft und Wirtschaft zeigt sich jedoch die schwankende Verfügbarkeit des Stroms aus erneuerbaren Energien. Umso wichtiger wird es zukünftig sein, Möglichkeiten bereitzustellen, um Energie zu speichern. Das Projekt »Betreibermodelle für Stromspeicher« vom Fraunhofer ISE, dem Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) sowie Compare Consulting befasst sich mit der beschriebenen Problematik aus technischer, ökonomischer, ökologischer und sozialer Perspektive. Ziel ist, Betreibermodelle für den rentablen Einsatz von Speicherkraftwerken in Baden-Württemberg zu entwickeln. | Laufzeit: November 2013 - April 2016

Im Zuge des Ausbaus von erneuerbaren Stromquellen wird der Bedarf an stationären Speichern erheblich zunehmen, um die steigende Volatilität in der Stromerzeugung durch den fortwährenden Zubau von regenerativen Energiequellen wie Photovoltaik- und Windkraftanlagen zu minimieren. Dafür bedarf es einer weiteren Steigerung der Attraktivität von elektrochemischen Energiespeichern. Die größten Kritikpunkte sind dabei immer noch die (zu) hohen Anschaffungskosten, insbesondere verursacht durch die hohen Kosten der Batteriezellen sowie die Nachhaltigkeit der Batterien hinsichtlich kritischer Rohstoffe. Alle genannten Aspekte sollen im Vorhaben »StrOboBatt« adressiert werden. Die Aktivmaterialien selbst stehen dabei im Fokus. Ebenso soll die globale Abhängigkeit von bestimmten Rohstoffen durch die genutzten Materialien minimiert und die Nachhaltigkeit der Batteriezellen verbessert werden. | Laufzeit: 06/2024 - 05/2027

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Intelligente Netze, Laufzeit: 12/2019 - 11/2022

Im Mittelpunkt des Projektes StroKoFo steht ein innovativer Prozess zur Formierung bzw. Optimierung des Metall-Halbleiter-Kontaktes von Silizium-Solarzellen (StroKoFo-Prozess), der auf einem anderen physikalischen Prinzip basiert als der herkömmliche Feuerprozess. | Laufzeit: 02/2020 - 01/2023

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Energiesystemanalyse; Laufzeit: 01.08.2014 - 31.01.2017

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Energiesystemanalyse; Laufzeiten: Version 2010 01.09.2012 - 31.01.2011, Version 2012 01.03.2012 - 30.05.2012, Version 2013 01.06.2013 - 31.12.2013, Version 2018 01.11.2017 - 31.03.2018

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Energiesystemanalyse; Laufzeit: 01.05.2014 - 31.08.2014

Momentan ist der deutsche Mobilitätssektor fast ausschließlich durch konventionelle Antriebstechnologien geprägt. Demgegenüber stellt Wasserstoff als Kraftstoff in Brennstoffzellen-Fahrzeugen eine hervorragende Ergänzung zu batteriebetriebenen Antrieben dar und ist damit essentiell, um Treibhausgasemissionen im Verkehrssektor zu senken. Das Umweltministerium Baden-Württemberg hat daher beim Fraunhofer ISE eine Studie in Auftrag gegeben, die den Status Quo und den Handlungsbedarf bezüglich der mobilitätsbezogenen Wasserstoffinfrastruktur betrachtet, eine Roadmap füreine H2-Infrastruktur bis 2030 entwickelt und basierend auf diesen Erkenntnissen Handlungsempfehlungen formuliert. Die wichtigsten Ergebnisse der Studie »Wasserstoff-Infrastruktur für eine nachhaltige Mobilität« werden im Folgenden vorgestellt. | Laufzeit: 06/2012 – 12/2012

Projekt im Geschäftsfeld: Perowskit- und Organische Photovoltaik; Thema: Perowskitsolarzellen und -module; Laufzeit: 10/2021 - 09/2025

Schwimmende Photovoltaik-Anlagen (FPV) müssen, wenn sie den Übergang zu einer klimaneutralen und widerstandsfähigen Gesellschaft unterstützen und dazu beitragen sollen, die politischen Ziele der EU zu erreichen, drei Herausforderungen bewältigen, die auch im Arbeitsprogramm hervorgehoben sind. FPV muss seine Nachhaltigkeit nachweisen, indem es eine geringe Auswirkung auf die Biodiversität zeigt und die Anforderungen an das Lebensende erfüllt. Es muss seine Langlebigkeit und Zuverlässigkeit nachweisen, indem es Systemkomponenten demonstriert, die die strukturellen und funktionalen Anforderungen für den gesamten Lebenszyklus erfüllen. Und es muss seine Bezahlbarkeit nachweisen, indem es die LCOE aus FPV-Kraftwerken reduziert. | Laufzeit: 09/2024 - 08/2027

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik Thema: Netze und intelligente Systeme, Energiesystemanalyse Laufzeit: 01/2021 - 12/2023

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Thema: Lüftung, Klima, Kälte, Laufzeit: Juni 2019 - Mai 2023

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Energiesystemanalyse; Laufzeit: 01.05.2011 - 30.04.2014

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Leistungselektronik; Laufzeit: 05/2011 - 04/2014

Das Forschungsprojekt »SynAgri-PV: Synergetische Integration der Photovoltaik in die Landwirtschaft als Beitrag zu einer erfolgreichen Energiewende – Vernetzung und Begleitung des Markthochlaufs der Agri-PV in Deutschland« verfolgt das übergeordnete Ziel, zentrale technische, juristische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Rahmenbedingungen und Voraussetzungen für die Etablierung der Agri-PV auf dem deutschen Markt zu beschreiben, zu bewerten und Vorschläge für eine breite Etablierung von Agri-PV zu entwickeln. Unter Koordination des Fraunhofer ISE sowie des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) arbeiten neun Partner aus Forschung, Praxis und Industrie gemeinsam an der Entwicklung einer Roadmap der konkreten Umsetzung für den Einsatz von Agri-PV in Deutschland. | Laufzeit: 07/2022 - 04/2028

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude; Thema: Gebäudehöhe; Laufzeit: 01/ 2021 - 12/2024

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude; Leistungselektronik, Grids und Smart Systems; Thema: Energiesystemanalyse, Lüftungs- und Kälteversogung; Laufzeit: 11/2017 - 10/2020

Im Projekt »Systemanalyse« des Wasserstoff-Leitprojekts »TransHyDE« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) wurden wichtige Fragen nach der künftigen Wasserstoff-Infrastruktur beantwortet: Wo, wann und wie werden Wasserstoff und seine Derivate erzeugt, eingesetzt, gespeichert und transportiert, um zum richtigen Zeitpunkt und zu ökomischen Konditionen zur passenden Anwendung zu gelangen? Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE übernahm innerhalb des Konsortiums die techno-ökonomische Modellierung potenzieller regionaler Wasserstoff-Ökosysteme, wofür das Modell HYSCOPE entwickelt wurde, sowie Nachhaltigkeitsbewertungen der im Projekt betrachteten Technologieoptionen. | Laufzeit: 03/2021 - 09/2025

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude; Themen: Gebäudehülle, Lüftung, Klima, Kälte, Niedertemperatur-Solarthermie; Materialien und Komponenten für Wärmetransformation; Laufzeit: 10/2012 – 09/2014

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Themen: Neuartige Photovoltaik-Technologien, Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiete: Organische Solarzellen, Gebrauchsdaueranalyse von Modulen und Materialien; Laufzeit: Juli 2015 - Dezember 2018

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Betriebsführung von Gebäuden Laufzeit: November 2015 - Oktober 2018

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Silizium-Photovoltaik, Arbeitsgebiet: Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen, Laufzeit: Oktober 2013 - September 2016

Gemeinsam mit Industriepartnern untersuchte das Fraunhofer ISE im Projekt »H2FlottenOptimierung« die technisch und wirtschaftlich optimale Auslegung von Elektrolyseanlagen zur H2-Versorgung von Mobilitätsanwendungen – von der PEM-Elektrolyse über die Betankung eines Fuhrparks von H2-Fahrzeugen bis hin zur Trailerbefüllung. Der Mehrwert für die Branche: Fundierte Auslegungs- und Investitionsentscheidungen für eine zuverlässige und kosteneffiziente H2-Versorgung von Fahrzeugflotten. | Laufzeit: 06/2022 - 12/2022

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude Thema: Gebäudehülle Laufzeit: Oktober 2020 - September 2022

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Thermische Speicher für Gebäude, Lüftungs- und Klimatechnik, Effiziente Wärmeüberträger Laufzeit: 10/2015 - 9/2019

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Brennstoffzellensysteme; Laufzeit: 07/2022 - 06/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Integrierte Photovoltaik Laufzeit: 12/2019 - 12/2021

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Photovoltaik Thema: Konzentrierende Kollektoren, Solarthermische Kraftwerke, Photovoltaische Module und Kraftwerke Arbeitsgebiet: Solare Einstrahlungs- und Leistungsprognosen Laufzeit: 02/2021 - 07/2023

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Energiesystemanalyse Arbeitsgebiet: Integrierte Photovoltaik Modulkalibrierung; Laufzeit: 11/2022 - 10/2025

Kleine und mittlere Fernwärmenetze im Bestand werden zu einem wesentlichen Anteil auf Basis von fossilem Gas mittels Blockheizkraftwerken (BHKW) versorgt. Die anstehende Transformation der Erzeugerstandorte hin zu wärmepumpenbasierten Systemen ist mit großen Herausforderungen verbunden. So sollen zum einen deutlich weniger CO2-Emissionen generiert werden, zum anderen kommt es zu Veränderungen in den versorgten Wärmenetzen durch Sanierung, Nachverdichtung und dem Anschluss von neuen Gebieten. Das Projekt »TrafoWärmeNetz« unterstützt hier mit Knowhow, indem in einem Tool technisches und planerisches Wissen über alle Leistungsphasen nach der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) hinweg aufgebaut und gebündelt wird. Damit lässt sich ein systematischer und standarisierter Umstellungsprozess unter einer konsequenten Vergleichbarkeit der individuellen Vorhaben ermöglichen. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Projekt im Geschäftsfeld:Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 09/2019 - 12/2022

Um das übergeordnete Ziel einer Energieversorgung auf Basis von erneuerbaren Energien zu erreichen, soll im Projekt der Dialog zwischen den verschiedenen Regierungsebenen, auf nationaler, regionaler und lokaler Ebene gestärkt werden. Zudem sollen Strukturen geschaffen werden, welche den Ausbau von EE ermöglichen. Das Projekt soll beispielhaft aufzeigen, wie lokale Rahmenbedingungen und Projekte zur Erreichung der nationalen Beiträge zu den NDCs (Nationally Determined Contributions, Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen) und SDGs (Sustainable development goals, Ziele für nachhaltige Entwicklung) beitragen. | Laufzeit: 03/2020-03/2023

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Solarthermische Kraftwerke, Laufzeit: Februar 2016 - Januar 2020

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Solare Einstrahlungs- und Leistungsprognosen; Laufzeit: 09/2022 - 11/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Umrichtersysteme, Laufzeit: 05/2017 - 07/2020

Die Erreichung der Klimaziele erfordert einen wesentlichen Anstieg beim Einsatz erneuerbarer Energien. Obwohl die Kosten für PV gesunken sind, bleibt integrierte PV (IPV) aufgrund fortbestehender Hürden ein Nischenmarkt. Das Projekt »MASS-IPV« bringt zentrale Akteure zusammen, um zu demonstrieren, wie innovative Werkzeuge und Technologien den Weg für die breite Integration kosteneffizienter IPV-Systeme in Gebäuden und Infrastrukturen ebnen können. An fünf unterschiedlichen Bauvorhaben wird die Initiative das Potenzial multifunktionaler und kosteneffizienter IPV-Systeme aufzeigen.| Laufzeit: 11/2023 - 10/2027

Einleitungstext | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Das Reallabor »TransUrban.NRW« zeigt an vier Demonstratoren, wie klassische Fernwärmegebiete in den Kohlerevieren NRWs zu CO2-armen Systemen transformiert werden können. ImProjektkonsortium, bestehend aus Energieversorgern, Wissenschaft und Quartiersentwicklern, wird die Konzeptionierung und der Betrieb sektorgekoppelter Energiesysteme dfünfter Generation erprobt. Energiesysteme der fünften Generation binden erneuerbare Energien und Abwärme ein, fördern Sektorenkopplung und ermöglichen die Einspeisung durch Prosumer. Für den Betrieb dieser Niedertemperatur-Netze werden neue Geschäftsmodelle entwickelt. | Laufzeit: 01/2020 - 04/2026

Ziel des öffentlich geförderten Forschungsvorhabens »Utility4Indium« ist die Entwicklung eines Solarmoduls, das speziell für Großkraftwerke konzipiert ist. Bei Großkraftwerken stehen niedrige Stromgestehungskosten (LCOE) besonders im Vordergrund. Aufgrund niedriger Modulpreise kommen in Großkraftwerken heute vorwiegend Module aus chinesischer Herstellung zum Einsatz. Um solche Module wieder in Deutschland und Europa zu fertigen und damit unseren Wirtschaftsstandort zu stärken, ist das Ziel im Forschungsvorhaben »Utility4Indium« die Entwicklung eines kosteneffizienten, langlebigen und hochleistungsfähigen Moduls für Großkraftwerksanwendungen.| Laufzeit: 05/2022 - 04/2025

Das Forschungsprojekt »VAckerBio 2: Vertikale Agri-Photovoltaik im Ackerbau: Agrarwissenschaftliche Untersuchungen und Auswirkungen auf die Biodiversität« ist ein direktes Folgeprojekt des ersten »VAckerBio«-Projektes und ermöglicht zusammen mit dem über das BMWK geförderte Projekt »VAckerPower« eine umfassende Betrachtung des vertikalen Agri-PV-Ansatzes im Ackerbau. Der Fokus der VAckerBio-Projekte liegt auf den Auswirkungen der Agri-PV-Anlage auf die ackerbauliche Flächennutzung, die Biodiversität und die Ökosystemleistungen von landwirtschaftlich bedeutsamen Nützlingen. Die Ergebnisse sollen als Orientierung für die ökologische und landwirtschaftliche Bewertung vertikaler Agri-PV-Anlagen dienen. | Laufzeit: 10/2023 - 09/2026

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke​; Arbeitsgebiet: Integrierte Photovoltaik​; Laufzeit: 10/2022 - 09/2023

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude; Thema: Gebäudehülle; Laufzeit: 01/2013 - 12/2014

Das Ziel des Projekts ist die einfache und schnelle Gewinnung von Photovoltaik-Strom auf bestehenden und neu gestalteten Hagelschutznetzen für den Obstanbau. Es werden Technologien entwickelt und getestet, die die flexible Anordnung von Solarmodulen auf diesen Einrichtungen ermöglichen, wobei vorhandene Unterkonstruktionen berücksichtigt werden. Das Projekt strebt an, bis Ende 2025 eine Lösung zu präsentieren. Hagelschutznetze sind Kulturschutzeinrichtungen, die landwirtschaftliche Kulturen, wie Obst- und Gemüseanbau, vor Witterungseinflüssen wie Regen, Hagel, Frost sowie vor Schädlingen und Krankheiten schützen. Ziel ist es, die Installation oder Nachrüstung von PV-Modulen auf diesen Schutzsystemen, wie z.B. Überdachungen oder Hagelschutznetzen, zu ermöglichen. | Laufzeit: 10/2023 - 11/2025

Die Herstellungskosten von Batterien konnten zuletzt durch Weiterentwicklung und Skalierung der Prozesse und Produktion deutlich gesenkt werden. Daher liegt der Fokus der F&E seit vielen Jahren in der Entwicklung neuer Materialien mit großem Potential zur weiteren Kostensenkung: Einerseits können durch Verwendung kostengünstiger und hoch verfügbarer Ausgangsmaterialien die Aktivmaterial-Kosten reduziert werden. Andererseits führt eine Erhöhung der Energiedichte zu einer weiteren Reduktion der Herstellungskosten im Materialbereich und wirkt sich zudem auch kostensenkend auf alle nicht-materialabhängigen Bereiche der Herstellungskosten aus. Die Lithium-Ionen-Technologie weist gegenüber der Natrium-Ionen-Technologie hier u.a. Risiken in der Rohstoffverfügbarkeit und Preisstabilität der Aktivmaterialien auf. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Das Projekt »Verbundnetz Stabil« befasst sich mit der Aufrechterhaltung eines stabilen Verbundsystemverhaltens bei hoher Durchdringung mit Umrichtern. Mit dem fortschreitenden Ausbau der erneuerbaren Energien und der Integration von elektrischen Speichern wandeln sich die technologischen Grundlagen der Netztechnik fundamental. Ziele des Vorhabens sind die Erarbeitung, Umsetzung und Erprobung neuer Ansätze für die Regelung von Umrichtern am Netz mit Blick auf die heutigen und zukünftigen Anforderungen an ein stabiles und robustes Verbundsystemverhalten. | Laufzeit: 08/2017 - 07/2021

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

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Arbeitsgebiet: III-V Epitaxie und Solarzellen Laufzeit: April 2014 - August 2016

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Integrierte Photovoltaik; Laufzeit: 01/2023 - 12/2025

Das chilenische Bergbauunternehmen SQM gewinnt in der Atacama-Wüste Natriumnitrat aus dem dort vorkommenden Mineral »Caliche«. Als Hochtemperatur-Schmelze wird das Natriumnitrat als Wärmeträger- und Speichermedium für Solarthermische Kraftwerke und in großen Wärmespeichern eingesetzt. SQM möchte die eingesetzten Prozesse effizienter und ressourcenschonender gestalten und hat dafür einen neuen Prozess im Labor entwickelt. Wir konnten diese Entwicklung unterstützen, indem wir einen Zwischenschritt zwischen dem Labor und einer großtechnischen Umsetzung in Form eines Technikumsaufbaus innerhalb weniger Monate realisiert haben. Mit diesem konnten wir sowohl die technische Machbarkeit der Prozesskette als auch ihren kontinuierlichen Betrieb demonstrieren. Die Kontaktanbahnung und Begleitung des Projekts erfolgte durch Fraunhofer Chile Research. | Laufzeit: 03/2020 - 07/2020

Im Projekt »WaMTec« arbeiten Firmen und Institute aus vier europäischen Ländern an der Weiterentwicklung von Technologien zur Herstellung von Silicium-Wafern, -Solarzellen und -Modulen. Kristalline Si-Solarzellen dominieren den PV-Weltmarkt dank jahrzehntelanger Kostensenkung und Effizienzsteigerung. Doch steigende Produktionsmengen verschärfen Ressourcenengpässe – insbesondere bei Silber für die Zellmetallisierung. Zugleich müssen Wirkungsgrade weiter steigen und Herstellungskosten sinken. WaMTec begegnet diesen Herausforderungen mit Innovationen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. | Laufzeit: 12/2023 - 11/2026

In diesem Projekt sollen kostengünstige Zell- und Modultechnologien basierend auf höchst-effizienten III-V Mehrfachsolarzellen für Märkte entwickelt werden, in denen hohe Wirkungsgrade besondere Vorteile versprechen, beispielsweise in elektrischen Flug- und Fahrzeugen. | Laufzeit: 09/2022 - 08/2025

Mit dem Projekt »Strompreisgeführte Elektrolyseanlage« wurde die techno-ökonomische Optimierung eines Multi-MW-Elektrolysesystems, das mit PV- und Windstrom betrieben wird, unter Berücksichtigung zukünftiger Marktbedingungen untersucht. Unter Einbeziehung einer Strompreisprognose für 2028 sowie regulatorischer Rahmenbedingungen hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE tragfähige Betriebsstrategien analysiert. Der Mehrwert: belastbare Entscheidungsgrundlagen für Investitionen in großskalige Elektrolyse. | Laufzeit: 12/2023 - 06/2024

Elektrisch betriebene Wärmepumpen und Kälteanlagen sind eine Zukunftstechnologie der Energiewende. Für die breite Nutzung in Mehrfamilienhäusern oder Bürogebäuden bedarf es einer neuen Gerätegeneration, die neben hoher Energieeffizienz auch eine niedrige Schallemission aufweist. | Laufzeit: 10/2017 - 09/2021

Hier setzt das Forschungsvorhaben WeatherAggReOpt an: Gemeinsam mit der Universität Duisburg-Essen arbeitet das Fraunhofer ISE an Verfahren, um die Komplexität von Energiesystemmodellen zu reduzieren und dabei die Ergebnisse möglichst wenig zu verfälschen. Hierzu werden zunächst theoretische Überlegungen zur optimalen (Dis-)Aggregation innerhalb von Optimierungsmodellen vorgeschaltet. Dann werden Erzeugungspotenziale, die mit vorhandenen und neuen Wetterinformationen räumlich und zeitlich hochaufgelöst ermittelt werden, mit dem Ziel analysiert, ähnliche Anlagen auf Basis von ähnlichen Standortbedingungen aggregieren zu können. Dies ermöglicht dann eine bessere Repräsentation von unterschiedlichen Erzeugungsprofilen innerhalb des Optimierungsmodells. | Laufzeit: 4/2017 - 3/2020

Das Projekt »WATERMED 4.0« zielt auf die effiziente Nutzung und Bewirtschaftung konventioneller und nichtkonventioneller Wasserressourcen. Der Einsatz intelligenter Technologien soll die Landwirtschaft semi-arider mediterraner Gebiete schützen. Die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) wird auf ihr Potenzial für das Management der Ressource Wasser im Teilziel IV des Projekts untersucht. Es wird quantifiziert, inwiefern die Beschattung durch die Solarmodule den Bewässerungsbedarf der darunter wachsenden Kulturen reduziert. Auch die Integration eines Wasseraufbereitungssystems zur Vermeidung bzw. Mitigation der Bodenversalzung durch minderwertiges Wasser (LQW) in die Agri-PV-Anlage wird untersucht. Weitere Forschungsfragen behandeln die Nutzung des erzeugten Stroms durch elektrische Geräte des Wassersystems wie Wasserpumpen und Sensoren. | Laufzeit: 06/2019 - 05/2022

Fouling ist in der Prozesstechnik ein dauerhaftes Problem und verursacht Schätzungen zufolge in industrialisierten Ländern Kosten von 0.25% des Bruttosozialproduktes. Auch Verdunstungskühltürme, wie sie in Industrieprozessen und Kälteanlagen zum Abführen von Abwärme an die Umgebung häufig eingesetzt werden, sind für Fouling anfällig: da sie mit unbehandelter Außenluft arbeiten, sind sie sowohl natürlichen (z.B. Pollen) als auch menschgemachten (z.B. Industriestaub) Verschmutzungen ausgesetzt. Da kaum kongruente Daten zum quantitativen Einfluss von Fouling auf die Übertragungsleistung von Kühltürmen verfügbar sind, führt das Fraunhofer ISE eine entsprechende Versuchsreihe durch. Hierzu wird ein geschlossener Kühlturm bei unterschiedlichsten Betriebsbedingungen und bei unterschiedlichen Verschmutzungszuständen des Rohrbündels vermessen. Darauf aufbauend soll dann ein Algorithmus entwickelt werden, mit dem die Leistungsdegradation aufgrund von Fouling bei Kühltürmen automatisiert detektiert werden kann. Dieser wird dann anhand des Laborsystems und auch an Feldanlagen auf die Übertragbarkeit und Robustheit getestet. | Laufzeit: 05/2017 - 12/2019

Das Projekt WESPE-SHK schafft eine Plattform, die gemeinsam mit dem Handwerk den Einbau- und Auftragsabwicklungsprozess bei der Umrüstung von fossiler Wärmeerzeugung zu Wärmepumpen-basierten Systemen erleichtert. Ziel ist eine deutliche Reduktion der Umrüstungsszeit, damit das Ausbauziel auf über 500.000 Wärmepumpen pro Jahr erreicht werden kann - trotz Fachkräftemangel im Sanitär-Heizungs-Klima-(SHK)-Handwerk als Schlüsselpartner für die Umsetzung der Energiewende im Gebäudesektor. | Laufzeit: 10/2023 - 09/2026

Die systemische Relevanz und die Vorteile von Power-to-Gas für ein überwiegend durch erneuerbare Energien versorgtes Energiesystem in Deutschland sind inzwischen in Öffentlichkeit und Forschung allgemein anerkannt und werden durch diverse Studien unterschiedlicher Akteure belegt. Im Fokus der Fachdiskussion stehen jetzt Geschäftsmodelle und konkrete technische Umsetzungen, mit denen Power-to-Gas heute und in den nächsten 20 Jahren eine Rolle im Energiesystem spielen kann. Im Projekt »WESpe« adressieren Wissenschafter der beteiligten Forschungsinstitute die für Power-to-Gas wichtigen Aspekte wie die öffentliche Akzeptanz, Standortbewertung, die Evaluation von Kernkomponenten und Speichern, sowie die technische und ökonomische Systemanalyse mit Hilfe von Simulationsmodellen. | Laufzeit: 12/2013 - 12/2017

In dem von der Europäischen Union geförderten Projekt »Winsmart« werden Fenster entwickelt, welche die Energieeffizienz von Gebäuden verbessern. Ein Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung von Vakuum-Isolationsglas (VIG), bei dem der Zwischenraum zwischen zwei Glasscheiben evakuiert wird, wodurch eine exzellente Wärmedämmung auch bei einer sehr schlanken Verglasung erreicht werden kann. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung von elektrochromen und photochromen Fenstern. Elektrochrome Fenster lassen sich durch Anlegen einer Spannung von transparent auf dunkel und zurück schalten. Ein Typus der hier untersuchten elektrochromen Fenster verwendet Redoxsalze in Elektrolyten und kann so einen starken Kontrast bei hoher Transmission im entfärbten Zustand erreichen. Die photochromen Fenster dunkeln unter Beleuchtung ein und hellen bei geringer Lichtintensität wieder auf. | Laufzeit: 10/2012 - 09/2016

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude; Thema: Gebäudesystemtechnik​; Laufzeit: 11/2021 - 10/2026

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Lüftungs- und Klimatechnik, Laufzeit: Dezember 2009 - September 2013

Projekt im Geschäftsfeld Gebäudeenergietechnik, Thema: Lüftungs- und Klimatechnik, Laufzeit: Dezember 2006 - Dezember 2009

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Lüftungs- und Klimatechnik, Laufzeit: Oktober 2005 - September 2010

Im Projekt »Einbindung von Wärmepumpen in den Gebäudebestand mit besonderem Fokus auf die Fachhandwerker*innen« begleitet das Fraunhofer ISE im Auftrag der Stadt Freiburg, finanziert über den Zukunftsfonds Klimaschutz, sechs Unternehmen aus dem SHK-Handwerk (Sanitär, Heizung, Klima) in Freiburg und Umgebung bei der Installation und Planung von Wärmepumpen. Mitarbeitende des Fraunhofer ISE dokumentieren die Prozesse und vergleichen anschließend die Prozessbeschreibungen miteinander, um Best-Practice-Methoden abzuleiten. Diese Erkenntnisse werden im Anschluss über die Kommunikationskanäle der Projektpartner*innen verbreitet. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2024

Aktuell werden mehr als die Hälfte der deutschen Haushalte mit Gas- und Ölkesselheizungen beheizt. Neben einer dramatischen Abhängigkeit von fossilen Energieträgern bedeutet dies einen Anteil von über 50% des Energieverbrauchs der gesamten Wärmeversorgung. Durch ihre Effizienz verhalten sich elektrische Wärmepumpen (WP) deutlich klimafreundlicher und können, wenn mit Strom aus regenerativen Energiequellen betrieben, maßgeblich zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung und zur Abkehr von fossiler Energie beitragen. Zusätzlich wird die Nutzung umweltfreundlicher Kältemittel wie z.B. Propan (R290) oder Butan (R600) zunehmend gesetzlich forciert. Durch die hohe Entzündlichkeit dieser Kältemittel rückt eine dauerhafte, technische Dichtheit ins Zentrum aktueller WP-Entwicklungen. | Laufzeit: 08/2023 - 07/2027

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Niedertemperatur-Solarthermie, Laufzeit: 1/2016 - 12/2018

Projekt in den Geschäftsfeldern Energieeffiziente Gebäude; Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Themen: Lüftungs- und Klimatechnik; Systemintegration – Strom, Wärme, Gas; Wärmepumpen; Laufzeit: 12/2014 - 09/2019

Mit dem Markthochlauf der Elektromobilität wächst die Nachfrage nach Ladeinfrastrukturen rasant. Die junge Branche weist bereits jetzt mehr als 50 Anbieter auf und bietet mehrere hundert Wallbox-Lösungen an. Vorrangiges Ziel des Projekts »Wallbox-Inspektion« ist es, neue Verfahren zur Bewertung der Qualität von uni- und bidirektionalen Wallbox-Lösungen für private Elektrofahrzeuge zu entwickeln und als Industriestandard zu etablieren. Kern der Prüfverfahren ist ein Qualitätsvergleich inkl. der Bewertung von Effizienz und Regelgüte für smartes solares Laden und Rückspeisung (»Vehicle to Home« – V2H). Die vom Industriebeirat bereitgestellten Wallbox-Energiemanagement-Lösungen sowie zusätzlich am Markt erhältliche Produkte sollen unter identischen und realitätsnahen Betriebsbedingungen im Digital Grid Lab des Fraunhofer ISE getestet werden. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2026

Eine gemeinsame Studie der Mid-West Port Authority von Westaustralien, des Hafens von Rotterdam und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE umfasst eine umfangreiche Machbarkeitsanalyse der Lieferkette für den großskaligen Export von grünem Wasserstoff in Form von Derivaten wie Ammoniak. Das Fraunhofer ISE untersucht die Lieferkette und die damit verbundenen spezifischen technologischen Lösungen, die den Export von grünem Wasserstoff aus Westaustralien über den Rotterdamer Hafen zu deutschen Abnehmern ermöglichen, mit dem Ziel, 3 Millionen Tonnen Ammoniak vor 2030 zu produzieren und zu liefern. Mit dieser trinationalen Zusammenarbeit wollen alle Partner die Voraussetzungen für eine Wasserstoff-Versorgungskette zwischen Westaustralien und Deutschland über den Rotterdamer Hafen schaffen. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2024

Das Projekt WeGenerate ist eine Innovationsmaßnahme im Rahmen von Horizon Europe, die darauf abzielt, die Elemente Mensch und gemeinsames Erschaffen in urbane Erneuerungsprozesse zu integrieren. Es macht sich den Paradigmenwechsel vom Bauen für die Menschen zum Bauen mit den Menschen zu eigen. Wir – Städte, Bürger, Gemeinden, Unternehmen, Forscher und Praktiker – übernehmen die Verantwortung für die Stadterneuerungsprozesse und schaffen gemeinsam nachhaltige, auf Menschen ausgerichtete, barrierefreie und schöne Stadtviertel. Dieses Projekt basiert auf den Geschichten von vier Stadtvierteln und ihren Gemeinden in verschiedenen Teilen Europas. Obwohl sie sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien befinden und mit verschiedenen städtischen Herausforderungen konfrontiert sind, teilen sie die gleiche Vision eines positiven Wandels, und WeGenerate wird ihnen dabei helfen, sich neu zu erfinden.

Der Stadtteil Weingarten-West wird im Zeitraum 2007 bis ca. 2022 energetisch saniert. Ziel des Vorhabens ist die Planung, Umsetzung und messtechnische Analyse der energetischen Sanierung der Gebäude und der Energieversorgung dieses Stadtteils. Der Primärenergieverbrauch aller Energiedienstleistungen soll um 30 % reduziert werden. In diesem Projekt werden Sanierungskonzepte für typische Gebäudeaus den 1960 Jahren entwickelt und die daraus resultierende Veränderung der Wärmeversorgungsstruktur untersucht. Der Heizwärmebedarf des Stadtteiles sinkt aufgrund der verbesserten baulichen Standards der Gebäude. Dies wirkt sich insbesondere auf die Fernwärmeversorgung mit BHKW aus. Wie der Betrieb der Fernwärme an die Veränderung angepasst werden kann, wird im Rahmen dieser Untersuchung analysiert. | Laufzeit: 01/2009 - 08/2013

Der Ausbau von PV-Aufdach und BIPV-Anlagen nimmt zu und erfordert damit auch eine systematische Regelung für die Bewertung der Umweltauswirkungen entsprechender Anlagen. Im Projekt »PCR4PV« forschte das Fraunhofer ISE an der Weiterentwicklung von Produktkategorie-Regeln (PCR), die das Regelwerk für die Erstellung von Umweltproduktdeklarationen (EPD) von PV-Modulen und PV-Anwendungen bilden. | Laufzeit: 06/2024 - 05/2026

Projekt in den Geschäftsfeldern Energiesystemtechnik und Solarthermie; Themen: Systemintegration – Strom, Wärme, Gas; Batteriesysteme für stationäre und mobile Anwendungen, Thermische Speicher für Kraftwerke und Industrie , Energiesystemanalyse; Laufzeit: Dezember 2012 – November 2015

Welche Wertschöpfungs- und Arbeitsmarktpotenziale bietet die Wasserstoffwirtschaft für Ostdeutschland? Diese Frage beantwortet eine neue Studie der Initiative für Wasserstoff in Ostdeutschland (IWO). Gemeinsam mit dem WifOR Institut und dem Fraunhofer ISE werden bis 2045 die wirtschaftlichen Chancen entlang der Elektrolyse-Wertschöpfungskette szenarienbasiert analysiert – von der Komponentenfertigung bis zum Arbeitsmarkt. Die Ergebnisse liefern eine evidenzbasierte Grundlage für Industrie-, Struktur- und Fachkräftepolitik in der Region. | Laufzeit: 03/2026 - 08/2026

Elektrische Energiespeicher (EES) bilden ein Schlüsselelement der globalen Energiewende. Das betrifft sowohl viele Regionen in Deutschland als auch des globalen Südens. Letztere verfügen teilweise über eine nur unzureichende Energieversorgungsinfrastruktur, besitzen aber große Potenziale zur erneuerbaren Stromerzeugung. Dezentrale Energieversorgungskonzepte auf Basis erneuerbarer Energien bieten hier die Chance zur wirtschaftlichen Entwicklung. EES können unterstützen, indem sie neben der Versorgungsaufgabe auch der Stromnetz-Stabilität dienen. Die EES müssen einerseits unter den Klima-Bedingungen ausreichend leistungsfähig sein, gleichzeitig kostengünstig und sicher. Die Lithium-Ionen-EES erscheinen hierfür weniger geeignet, sodass alternative Batterietechnologien erforderlich sind. | Laufzeit: 02/2023 - 01/2026

Im Projekt unterstützt ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der drei Fraunhofer Institute ISE, IBP und ISI den Projektträger Jülich in der Begleitforschung Energiewendebauen. In dieser gemeinsamen Arbeit werden verschiedene Schwerpunkte gesetzt: Zum einen werden Querauswertungen abgeschlossener und laufender Forschungsprojekte aus der Förderschiene Energiewendebauen angefertigt, welche die Ergebnisse aus den vielen Einzelprojekten zusammenführen und in den breiteren Kontext stellen sollen. Diese Querauswertungen erfolgen zu Themen rund um die Energiewende in den Gebieten Gebäuden und Quartieren, Sanierung, Wärmenetzausbau, Integration von erneuerbaren Energien und Weiteren. Die Querauswertungen liefern außerdem die Grundlage für die Identifikation neuer Forschungsthemen und Impulsen zur Weiterentwicklung des lernenden 8. Energieforschungsprogramms des BMWE. Zusätzlich wird das PTJ bei der Planung und Durchführung von Veranstaltungen unterstützt.. | Laufzeit: 09/2025 - 08/2029

Die IEA PVPS Task 13 konzentriert sich auf internationale Zusammenarbeit zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Photovoltaiksystemen und -subsystemen. Dies wird erreicht, indem Informationen über deren technische Leistung und Haltbarkeit gesammelt, analysiert und verbreitet werden. Dies schafft eine Grundlage für ihre technische Bewertung und entwickelt praktische Empfehlungen zur Steigerung ihrer elektrischen und wirtschaftlichen Effizienz in verschiedenen Klimaregionen. | Laufzeit: 07/2023 - 06/2025

Projekt im Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Servicebereiche, Thema: Konzentrierende Kollektoren, TestLab Solar Thermal Systems, Laufzeit: Juli 2015 - Juni 2019

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik; Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke; Arbeitsgebiet: Gebrauchsdauer- und Schadensanalyse; Laufzeit: 01/2021 - 07/2024

Der wachsende Bedarf an stationären Batteriespeichern für die Energiewende erfordert sichere, nachhaltige Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien. Im Verbundprojekt »ZACK« entwickeln GRILLO, Freudenberg, Dr. Hesse, Fraunhofer ISE, Universität Stuttgart und das DECHEMA-Forschungsinstitut Zink-Ionen-Batterien mit wasserbasierten Elektrolyten für Heimspeicher, Regelenergie und kontinuierliche Stromversorgung. Durch nachhaltige, in der EU verfügbare Rohstoffe und innovative Ansätze aus der Galvanikindustrie entsteht eine leistungsfähige, sichere Speicherlösung für Heimspeicher, Regelenergie und kontinuierliche Stromversorgung. | Laufzeit: 07/2026 - 06/2029

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Themen: Leistungselektronik, Energiesystemanalyse; Batteriesysteme für stationäre und mobile Anwendungen; Laufzeit: November 2014 - Dezember 2018

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Arbeitsgebiet: Gebrauchsdauer- und Schadensanalyse, Laufzeit: Januar 2013 - März 2014

Lithium-Ionen Batterien als Energiespeicher sind ein Schlüsselelement der Energie- und Verkehrswende. Insbesondere in der Elektromobilität wird diese Batterietechnologie in immer größeren Stückzahlen eingesetzt. Nach Erreichen des Endes der sinnvollen Nutzungsdauer im Fahrzeug lassen sich die Batterien stationär weiter nutzen, bevor sie dem stofflichen Recycling zugeführt werden. Auch wenn sich der CO2 Fußabdruck dadurch deutlich minimiert und die Kreislaufwirtschaft dadurch effektiver gestaltet wird, ergeben sich viele neue Fragestellungen, z B. zur Qualifizierung der Zellen für den stationären Einsatz, zur Kühlung und zur Systemeinbindung des stationären Batteriespeichers in die Infrastruktur. Diese Fragestellungen werden im Projekt ecoLEPuS eingehend untersucht. | Laufzeit: 09/2022 - 05/2026

Das Forschungsprojekt »follow-e demo« untersucht transparente Sonnenschutz- sowie Wärmeschutzbeschichtungen auf ETFE-Folie für den Einsatz in Membrangebäuden. Ein Projektziel ist die Weiterentwicklung funktionaler Sonnenschutzschichten hinsichtlich ihrer Selektivität. In einem weiteren Projektabschnitt soll der Einfluss der Schichtdicken auf Farbe und Farbstabilität genauer untersucht werden. Zudem sollen im zweiten Teilprojekt ETFE-Kissen mit transparenter Sonnenschutz- sowie Wärmeschutzbeschichtung in relevanter Größe hergestellt, aufgebaut und über einen Zeitraum von 2 Jahren unter realen Betriebsbedingungen betrieben und überwacht werden. Ziel ist eine positive Bewertung der Beständigkeit und eine anschließende Einführung in den Markt. | Laufzeit: 05/2021 - 04/2024

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme; Thema: Energiesystemanalyse Laufzeit: September 2017 - Februar 2020

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Themen: Silcium-Photovoltaik, Neuartige Photovoltaik-Technologien; Arbeitsgebiete: Epitaxie, Si-Folien und SiC-Abscheidungen, Tandemsolarzellen auf kristallinem Silicum; Laufzeit: April 2014 - März 2015

Im Projekt IntegraTE-XL geht es um wichtige Monitoring-Erkenntnisse von PVT-Kollektoren und Wärmepumpen im Gebäudesektor. Das Projekt ist eine vom BMWI geförderte Initiative, an dem das Fraunhofer ISE gemeinsam mit den Verbundpartnern IGTE (Universität Stuttgart) und dem ISFH seit 2019 forscht. An bis zu neun Demonstrationsanlangen werden messtechnische Monitorings zur Gebäudeenergieversorgung mit PVT-Kollektoren stattfinden, darunter befinden sich Gebäude aus sämtlichen Zweckbereichen, wie Mehrfamilienhäuser, Gewerbe, Bürogebäude, Industrie. Ziel ist eine Qualitätssicherung sowie eine Qualitätssteigerung dieser energieeffizienten Technologien, denn diese Anlagen sind inzwischen technisch und wirtschaftlich für die thermische und elektrische Energieversorgung attraktiv und sollen daher im Bereich bestehender großer Mehrfamilienhäuser und Gewerbeliegenschaften etabliert werden. Durch die Implementierung von PVT-Anlagen wird erwartet, dass bei einem Technologieanteil von PVT von nur fünf Prozent bei allen neu sanierten Mehrfamilienhäusern in den kommenden 25 Jahren eine Gesamteinsparung von circa 560 Millionen Tonnen CO2 erreicht werden kann. | Laufzeit: 12/2024 - 11/2028

Innovative Fertigungstechnologien z.B. für großflächige Displays ermöglichen die kostengünstige Herstellung von Einheiten aus tausenden verschalteten Halbleiterbauelementen durch Miniaturisierung, additive Fertigung, Parallelisierung, und Selbstausrichtung. Die Zielsetzung des Verbundprojekts »micro-CPV« ist die Entwicklung eines Konzentratorphotovoltaik-(CPV-) Moduls auf Basis dieser Technologien, um hohe PV-Leistung bei gleichzeitiger Ausnutzung von Kostensenkungspotenzialen in der Fertigung zu erreichen. | Laufzeit: 04/2020 - 12/2024

Um die Stromgestehungskosten photovoltaischer Stromerzeugung weiter zu senken, muss sich die moderne Forschung und Entwicklung im Bereich Silicium-Photovoltaik auf die Materialqualität fokussieren: Dies schließt sowohl die Feedstockqualität als auch die Auswirkungen des Kristallisationsprozesses, der Waferherstellung und des Solarzellprozesses auf die Materialqualität ein. Dazu bedarf es präziser Analyseverfahren für wirkungsgradlimitierende elektrische Eigenschaften in allen Stadien der Solarzellenproduktion – von der Kristallisation bis zur Metallisierung. Mit modulum hat das Fraunhofer ISE eine vielseitige Messplattform für präzise Material- und Zellanalysen geschaffen, die auf dem Messprinzip harmonisch modulierter Lumineszenz basiert und die Photovotaikindustrie dabei unterstützen soll, zukünftige Herausforderungen der Silicium-Photovoltaikforschung zu bewältigen.

Projekt im Geschäftsfeld: Energieeffiziente Gebäude, Akkreditierte Labs, Thema: Wärmepumpen, Lüftung, Klima, Kälte, TestLab Heat Pumps and Chillers, Laufzeit: 01/2020 - 12/2022

Projekt im Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Energieeffiziente Gebäude; Thema: Systemintegration - Strom, Wärme, Gas, Betriebsführung von Gebäuden, Gebäudesystemtechnik; Laufzeit: 09/2017 - 09/2020

Projekt im Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude, Thema: Thermische Speicher für Gebäude, Laufzeit: Oktober 2015 - März 2019

Die Europäische Weltraumorganisation untersucht die Möglichkeiten einer unabhängigen Versorgung ihrer Aktivitäten mit Weltraum-Solarzellen. Vor diesem Hintergrund führt das Fraunhofer ISE eine kombinierte theoretische und experimentelle Studie durch. Das primäre Ziel von SPITERSOL-SPACE ist es, Möglichkeiten für den Aufbau einer kurzfristigen Lieferkette für Weltraum-Solarzellen auf Basis terrestrischer Technologie zu identifizieren, wobei der Fokus auf einem kostengünstigen und hochvolumigen Fertigungspotenzial liegt. Darüber hinaus werden Anpassungen solcher Solarzellen für Weltraumanwendungen untersucht, wobei die Leistung am Ende der Lebensdauer und andere Parameter als Teil einer Technologie-Roadmap im Fokus stehen. | Laufzeit: 10/2025 - 10/2026