Laufende Forschungsprojekte

Im Projekt »DekarAsphalt« untersucht das Fraunhofer ISE die Dekarbonisierung der Prozesswärmebereitstellung in der Asphaltproduktion. Hierbei wird die Integration von Wärmepumpen, Speichern in Form von Wärme- und Batteriespeichern sowie Wasserstoff analysiert, um den Einsatz fossiler Brennstoffe zu ersetzen oder zu reduzieren und die fluktuierende Stromerzeugung erneuerbarer Energien auszugleichen. Ziel ist es, CO₂-Emissionen und Energiekosten deutlich zu senken und gleichzeitig eine praxistaugliche Roadmap für klimaneutrale Asphaltmischanlagen zu entwickeln. | Laufzeit: 03/2025 - 09/2025

Im Zuge der Energiewende nimmt der Anteil stromrichterbasierter Erzeugungsanlagen im Stromnetz rasant zu, während gleichzeitig konventionelle Kraftwerke vom Netz gehen. Dies stellt neue Herausforderungen für die Systemstabilität dar, insbesondere durch den Wegfall netzbildender Anlagen und die Verringerung des effektiven Kurzschlussverhältnisses.  Die Roadmap Systemstabilität des BMWK sieht vor, dass zukünftig auch stromrichterbasierte Anlagen zur Netzstabilität beitragen müssen. Um frühzeitig praktische Erfahrungen mit NBWR im realen Verteilnetz zu sammeln, wird im Projekt SUREVIVE ein Feldtest mit mehreren dezentralen NBWR durchgeführt.  Die Pilotanlagen werden an der HS/MS-Umspannebene angeschlossen – dort, wo ab 2025 die ersten netzbildenden Anlagen über marktliche Beschaffungsprozesse eingeführt werden. Ab 2027 ist zudem eine flächendeckende Integration netzbildender Anlagen durch die Vorgabe von technischen Mindestanforderungen geplant.  | Laufzeit: 07/2024 - 06/2028

Schwimmende Photovoltaik-Anlagen (FPV) müssen, wenn sie den Übergang zu einer klimaneutralen und widerstandsfähigen Gesellschaft unterstützen und dazu beitragen sollen, die politischen Ziele der EU zu erreichen, drei Herausforderungen bewältigen, die auch im Arbeitsprogramm hervorgehoben sind. FPV muss seine Nachhaltigkeit nachweisen, indem es eine geringe Auswirkung auf die Biodiversität zeigt und die Anforderungen an das Lebensende erfüllt. Es muss seine Langlebigkeit und Zuverlässigkeit nachweisen, indem es Systemkomponenten demonstriert, die die strukturellen und funktionalen Anforderungen für den gesamten Lebenszyklus erfüllen. Und es muss seine Bezahlbarkeit nachweisen, indem es die LCOE aus FPV-Kraftwerken reduziert. | Laufzeit: 09/2024 - 08/2027

Langfristig wird die Umweltwärme aus Seen und Flüssen eine wichtige Energiequelle darstellen. Doch bislang fehlen in Deutschland konsistent entwickelte umweltregulatorische Rahmenbedingungen sowie zielgerichtet darauf aufbauende technische Lösungen. Im Projekt »FluSeeQ« sollen die Gewässersysteme hinsichtlich ihrer thermo-ökologischen Eigenschaften strukturiert, die technisch-wirtschaftlich optimalen Lösungsmöglichkeiten unter Berücksichtigung der jeweiligen ökologischen Anforderungen für verschiedene Leistungsklassen entwickelt und auf dieser Basis die erschließbaren Potentiale für Deutschland abgeleitet werden. | Laufzeit: 09/2024 - 08/2028

Die Dekarbonisierung von Unternehmen ist ein wichtiges Element der Energiewende. Viele kleine und mittlere Unternehmen sind in Industrie- oder Gewerbegebieten angesiedelt. Deren Dekarbonisierung findet bisher nicht überall Eingang in die kommunale Wärmeplanung und ist zudem stark von den Anforderungen der individuellen Produktionsprozesse abhängig. Aufgrund der vielfältigen Zusammensetzungen von Gewerbegebieten gibt es bislang keine Standards zur Entwicklung ganzheitlicher Transformationspfade. Hier setzt das Forschungsprojekt Ind-Supply an. Ziel ist die Entwicklung eines Planungstools für Industriegebiete, dass Planende und Kommunen bei komplexen Energieversorgungsentscheidungen unterstützen soll, um so eine klima- und ressourcenoptimierte Entwicklung zu ermöglichen. Das Projekt ist ein Verbundprojekt der Prognos AG, der greenventory GmbH, der Hochschule Offenburg, der Hochschule für Technik Stuttgart, der Hochschule Karlsruhe HKA und dem Fraunhofer ISE. | Laufzeit: 10/2024- 09/2027

Die Kommunale Wärmeplanung (KWP) ist der Grundstein zu einer erfolgreichen Wärmewende vor Ort, denn die Vielfalt der erneuerbaren Wärmequellen und lokalen Gebäudestrukturen erfordert individuelle Lösungen, angepasst an die jeweilige Kommune. Doch wie lässt sich die Summe der individuellen Lösungen langfristig mit dem Erreichen der nationaler Klimaziele in den unterschiedlichen Sektoren vereinbaren? Welche Wechselwirkungen treten dabei zwischen lokaler Planung, übergeordneter Infrastrukturplanung und den Entwicklungen an den Energiemärkten auf? Und wie lassen sich kommunale Wärmepläne automatisiert auswerten, um diese Fragen überhaupt erst beantworten zu können? Mit diesen Forschungsfragen beschäftigt sich das Verbundprojekt KOMpare, in dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Öko-Instituts, des EWI und des Fraunhofer ISE sowie Mitarbeitende der Trianel und der digikoo beteiligt sind. | Laufzeit: 01/2025- 12/2027

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

Zur Erreichung von Klimaneutralität ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff für verschiedene Sektoren, wie die Hochtemperaturindustrie, die Chemieindustrie und Mobilität unabdingbar. Die Protonen-Austausch-Membran (PEM)-Elektrolyse bietet die Möglichkeit zur effizienten Erzeugung von Wasserstoff mittels erneuerbarer Energien. In PEMPIRE soll hierfür ein kostengünstiger und langzeitrobuster PEM-Elektrolyse-Stack entwickelt werden, der neuartige Materialien, wie Membran-Elektroden-Einheiten mit geringer Edelmetallbeladung, vorweist. | Laufzeit: 01/2026 - 12/2028

Einleitungstext | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Durch die Energiewende in der EU ergibt sich ein potentieller Anstieg des Ressourcenbedarfs sowie Verlagerungseffekte von rohstoffbedingten Emissionen ins Ausland. Materialeffizienz, Materialsubstitution und Kreislaufwirtschaft werden zunehmend durch politische Rahmenbedingungen unterstützt, sowohl um Umweltwirkungen der Materialproduktion zu reduzieren als auch um Versorgungsrisiken in den Lieferketten zu vermindern. Parallel dazu wird das Thema lokaler Produktion und Wertschöpfung zur Stärkung der technologischen Souveränität konkretisiert (z.B. IPCEI Batterie, EU Solar Energy Strategy, EU Critical Raw Materials Act, Nationale Kreislaufstrategie (NKWS)). Detaillierte Bewertungen der Auswirkungen dieser Ressourcenstrategien unter Betrachtung der EU-Ziele hinsichtlich Umweltauswirkungen, Energiebedarf, Ressourcenbedarf, Kosten der Energiewende und Lieferkettensicherheit und einer Empfehlung zu Maßnahmen- und Instrumentenstrategien zur Hebung von Potentialen für nachhaltigen und ressourcenschonenden Entwicklungen fehlen jedoch. | Laufzeit: 01/2025 - 12/2027