Aktuelle Forschungsprojekte

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  • © bad & heizung concept AG

    Über die Schritte der digitalen Anlagenerfassung und konfiguration mit mobilen Endgeräten, wie Smartphones und Tablets, soll für den Kunden vor Ort ein Schnellangebot erstellt werden können.

    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

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  • Schematische Darstellung der Arbeitspakete im Projekt »DeepTrack«.
    © Fraunhofer ISE

    Schematische Darstellung der Arbeitspakete im Projekt »DeepTrack«.

    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

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  • Im Labor für Festkörperbatterien des Fraunhofer ISE, können alle notwendigen Verfahrensschritte von der Fertigung der Elektroden bis hin zum Zellbau unter inerten Bedingungen in der Glovebox durchgeführt werden.
    © Fraunhofer ISE

    Im Labor für Festkörperbatterien des Fraunhofer ISE, können alle notwendigen Verfahrensschritte von der Fertigung der Elektroden bis hin zum Zellbau unter inerten Bedingungen in der Glovebox durchgeführt werden.

    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

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  • GreenSolarModules

    Ertüchtigung der deutschen PV-lndustrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign Verordnung und des Energielabels der EU

    © KoMoGer

    CO₂-Emissionen von Glas-Folien- und Glas-Glas-Modulen für die verschiedenen Produktionsprozesse (oben) und Anteil von Energie, Prozessen, Komponenten und Transport für die Produktionsstandorte China, Deutschland und die EU (unten). Das gesamte Treibhauspotenzial (GWP) wird als kg CO₂-äq/kWp (oben, schwarz) und g CO₂-äq/kWh (oben, grün) dargestellt.

    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

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  • GFM-Benchmark

    Herstellerübergreifende Vergleichsmessungen netzbildender Stromrichter zur Analyse des Stands der Technik

    Vorbereitung eines netzbildenden Wechselrichters zu Vermessung im Multi-Megawatt Lab.
    © Fraunhofer ISE

    Vorbereitung eines netzbildenden Wechselrichters zu Vermessung im Multi-Megawatt Lab.

    Für die Erreichung der Klimaschutzziele ist, neben dem Ausbau der erneuerbaren Erzeugung, für einen stabilen Systembetrieb zu jedem Zeitpunkt, die Übernahme umfangreicher Systemdienstleistungen sowie essenzielle 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 entsprechen werden neue Nachweisverfahren notwendig. Das Fraunhofer ISE entwickelt gemeinsam mit seinen Partnern ein entsprechendes Verfahren und testet dieses mit verscheiden netzbildenden Geräten. Daraus werden einerseits Optimierungen des Nachweisverfahrens abgeleitet, auch wird ein umfangreicher Marktüberblick über den aktuellen Stand der Technik netzbildender Wechselrichter möglich. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2024

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  • Direkte und effiziente Sektorenkopplung von Photovoltaik und E-Mobilität sind wichtig für die Energie- und Verkehrswende.
    © Juan Enrique del Barrio/Shutterstock.com

    Direkte und effiziente Sektorenkopplung von Photovoltaik und E-Mobilität sind wichtig für die Energie- und Verkehrswende.

    Elektrofahrzeuge sind ein Kernelement der Energiewende, denn neben stationären Speichern sind Fahrzeugbatterien prädestiniert dafür, für einen kurz- bis mittelfristigen Ausgleich von Last und Erzeugung im deutschen Energiesystem zu sorgen. Mit dem Projekt »BiFlex-Industrie« sollen konkrete Anwendungsfälle rückspeisefähiger Fahrzeuge an Unternehmensstandorten gezeigt werden. Die Projektpartner wollen den direkten Nutzen rückspeisefähiger Fahrzeugflotten für Unternehmen und energiewirtschaftliche Geschäftsmodelle herausarbeiten. Zudem wollen sie demonstrieren, dass sie großflächig in bestehende Systeme integriert werden und zur Keimzelle für Flottenkraftwerke werden können – zur Betriebsoptimierung des Unternehmens wie auch des übergeordneten Stromsystems.  | Laufzeit: 10/2023 - 09/2026

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  • © BetterBat

    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

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  • Solardachmodule mit Morpho-Color® Farbbeschichtung in einer klassischen Dacheindeckung
    © Fraunhofer ISE

    Solardachmodule mit Morpho-Color® Farbbeschichtung in einer klassischen Dacheindeckung.

    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

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  • © Fraunhofer ISE

    3D-Modell eines Gewebes zur Modellierung der Belastung im Druckprozess.

    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

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  • AIIR-Power

    KI-gestütztes Design und Herstellung von photonischen Infrarot-Leistungswandlern für Energie und Telekommunikation

    © Grafik: istock.com / Peshkova / Bearbeitung: Fraunhofer ISE

    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

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