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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

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

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

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

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

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

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

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

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

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