Forschungsprojekte

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

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

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