Alle Forschungsprojekte

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 - 12/2026

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

Moore und weitere organische Böden umfassen knapp 7 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland und ihre entwässerungsbasierte Nutzung verursacht aufgrund der Mineralisierung der Torfböden etwa 44% der gesamten Treibhausgas- (THG) Emissionen aus der Landwirtschaft und der landwirtschaftlichen Bodennutzung, ca. 43 Mio t. CO2-Äq. im Jahr 2021 (UBA 2023). Die Wiedervernässung ist die effektivste Maßnahme, um die Emissionen zu reduzieren. Um die selbst gesteckten Klimaziele zu erreichen, müssen in Deutschland mindestens 50.000 ha derzeit entwässerte Moore pro Jahr wiedervernässt werden. Die Kombination von PV-Anlagen und Wiedervernässung könnte ein bedeutender Hebel sei, dieses Ziel zu erreichen. | Laufzeit: 12/2024 - 06/2028

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

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 - 11/2024

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

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

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

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

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