Forschungsprojekte aus dem aktuellen Jahresbericht

Wärmepumpen stellen eine effektive Lösung dar, um den Energieverbrauch und die Umweltbelastung von Gebäuden zu verringern und erneuerbare Energien in die Wärmeversorgung einzubringen. Allerdings entspricht die tatsächliche Effizienz von Wärmepumpen in der Praxis nicht immer den Erwartungen. Neben hohen auftretenden Wärmeverlusten wird die Energieeffizienz durch eine nicht passende Anlagenauslegung, durch Fehlparametrierung der Wärmepumpenregelung und durch unerkannte Betriebsdefizite vermindert. Gegenstand des »AI4HP«-Projekts ist deswegen die Entwicklung einer neuen Generation von "intelligenten Wärmepumpen", die sich mit Hilfe von Künstlichen Neuronalen Netzen adaptiv an eine sich verändernde Randbedingungen anpasst und damit die Energieeffizienz unter Einhaltung des Nutzerkomforts erhöht. | Laufzeit: 09/2021 - 08/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 03/2021 - 02/2024

Projekt im Geschäftsfeld:Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme, Thema: Energiesystemanalyse, Laufzeit: 09/2019 - 12/2022

Die deutschen Stahlwerke sind für ca. 6% der deutschen CO2-Emissionen verantwortlich. Unter dem Sammelbegriff „Hüttengase“ gefasst, entstehen in verschiedenen Teilschritten der Stahlherstellung große Mengen an Prozessgasen, welche reich an Wasserstoff und Kohlenoxiden sind (CO2 und CO). Aktuell werden Hüttengase vor allem thermisch, also zur Strom- und Wärmegewinnung genutzt. Im BMBF‑geförderten Projekt Carbon2Chem® untersuchen Partner aus Industrie und Forschung verschiedene Szenarien, um diese Hüttengase stofflich zu nutzen und den Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Im Teilprojekt L-II untersucht das Fraunhofer ISE die Methanolsynthese aus Hüttengasen. Damit werden zwei wesentliche Bausteine der Energiesystemwende demonstriert: Senkung der Emissionen und Sektorenkopplung. | Laufzeit: 06/2020 - 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

Zur Entwicklung neuer Materialien und Fabrikationsprozesse der Brennstoffzelle bedarf es eines tiefen Verständnisses der komplexen Interaktion zwischen den Transportprozessen der Edukte/Produkte, der elektrochemischen Reaktion und der Mikrostruktur der aktiven Schichten. Die Entwicklung verbesserter Brennstoffzellenmodelle in unterschiedlichen Dimensionen und deren Validierung basierend auf experimentellen Daten ist Ziel des Projekts. | Laufzeit: 06/2019 - 06/2024

Eine zukünftig bedeutende Antriebsform wird die Brennstoffzelle sein. Der Entwicklungsschwerpunkt hat sich aber deutlich von PKW in Richtung Güter- und Schwerlastverkehr verschoben. Dadurch erhöhen sich gleichzeitig die Erwartung an die Lebensdauer von Brennstoffzellen um den Faktor fünf bis zehn. Diesen Aspekt untersucht das Forschungsprojekt FC-RAT unter Koordination des Fraunhofer ISE. Das Verständnis für die Alterungsvorgänge soll wesentlich erweitert und vertieft werden. | Laufzeit: 01/2021 - 06/2024

Projekt im Geschäftsfeld: Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse, Thema: Wasseraufbereitung und Stofftrennung, Laufzeit: 06/2020 - 05/2024

Mit dem Ausstieg aus der Kohleverstromung fallen nicht nur große Mengen an Stromerzeugungskapazitäten weg, sondern auch Gigawatt an thermischer Leistung in Fernwärmenetzen die durch CO2-arme Alternativen ersetzt werden müssen. Großwärmepumpen an den ehemaligen Kraftwerksstandorten die Wärme in die existierenden Fern- oder Nahwärmenetze einspeisen sind eine vielversprechende Alternative zu dezentralen Lösungen insbesondere im dichtbebauten urbanen Raum. Im Rahmen des Projekts »FernWP« sollen die Hemmnisse zur zeitnahen Integration von Großwärmepumpen in Fernwärmesysteme sowohl auf technischer als auch auf ökonomischer Seite reduziert werden. | Laufzeit: 10/2021 - 09/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher, Thema: Elektrolyse und Power-to-Gas, Laufzeit: 07/2022 - 02/2023