Alle Forschungsprojekte

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  • Schematische Darstellung der Interaktion innerhalb des Projektes FAME4ME.
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    Schematische Darstellung der Interaktion innerhalb des Projektes FAME4ME.

    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

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  • HyFab-BW – HyFab-Baden-Württemberg

    Forschungsfabrik für Wasserstoff und Brennstoffzellen

    Siebdruck einer Brennstoffzellen-Katalysatorschicht
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    Siebdruck einer Brennstoffzellen-Katalysatorschicht.

    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

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    CONTINENT-Anlage für thermische und visuelle Komfortuntersuchungen unter Außenbedingungen für verschiede Orientierungen.

    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

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  • Matrixmodul in Kombination mit halbseitiger MorphoColor®-Beschichtung. Die Matrixtechnologie eignet sich durch das ästhetisch-homogene Erscheinungsbild besonders gut für die integrierte Photovoltaik.
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    Matrixmodul in Kombination mit halbseitiger MorphoColor®-Beschichtung. Die Matrixtechnologie eignet sich durch das ästhetisch-homogene Erscheinungsbild besonders gut für die integrierte Photovoltaik.

    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

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  • Bislang wird die Abluft bei mechanisch belüfteten Gebäuden an verschiedenen Stellen im Innenraum abgesaugt. In vielen Gebäuden werden zudem auch Innenrollos als Blendschutz eingesetzt. Beim Ansatz der Synergiefassade wird die Abluft zwischen dem Innenrollo und der Verglasung abgesaugt. Dadurch reduziert sich die Temperatur des Innenrollos, was sich positiv auf den thermischen Komfort der Gebäudenutzer auswirkt. Die Abluft kann gleichzeitig einen großen Teil der solaren Gewinne aus dem Gebäude transportieren. Dies hilft gegen eine Überhitzung des Gebäudes und der Einsatz von Klimaanlagen kann reduziert werden, was den ökologischen Fußabdruck des Gebäudes verbessert. Zudem basiert das System auf der intelligenten Kombination relativ simpler Komponenten. Durch den geringen und kostengünstigen Einsatz von Ressourcen im Vergleich zu anderen Fassadensystemen werden Investitionskosten eingespart, Reinigungs- und Wartungskosten reduziert und gleichzeitig ermöglicht die geringe Fassadentiefe der Synergiefassade eine maximale Ausnutzung der Flächen, somit bspw. einer Maximierung der Mieteinnahmen auf Basis der Maximierung der Nutzfläche. | Laufzeit: 11/2023 - 10/2026

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  • CCM-Produktion mit Kohlenwasserstoffmaterialien
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    Im Projekt wird die Produktion von katalysatorbeschichteten Membranen (Catalyst Coated Membrane, CCM) mit Materialien auf Basis von Kohlenwasserstoffen als PFAS-freie Alternative untersucht.

    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

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  • Darstellung gebäudeintegrierter PV-Module mit integrierter Dämmung und Verkabelung.
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    Darstellung gebäudeintegrierter PV-Module mit integrierter Dämmung und Verkabelung.

    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

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  • GreenSolarModules

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

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    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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  • Elektrode für das Projektvorhaben VORAN basierend auf einer hochporösen Elektrodenstruktur mit hoher Schichtdicke, hergestellt mittels Trockenbeschichtungsprozess.
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    Elektrode für das Projektvorhaben VORAN basierend auf einer hochporösen Elektrodenstruktur mit hoher Schichtdicke, hergestellt mittels Trockenbeschichtungsprozess.

    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

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