Laufende Forschungsprojekte

Die Ladeleistung von Elektrofahrzeugen steigt ständig. Deshalb müssen Ladestationen an Autobahnen oder in Parkhäusern künftig ein Vielfaches an Leistung liefern und können nicht ohne weiteres wie bisher an das Niederspannungsnetz angeschlossen werden. Das Projekt zielt auf die Entwicklung einer leistungselektronischen Mittelspannungs-Systemtechnik für Elektrotankstellen und Parkhäuser ab und trägt somit zur Entwicklung und Produktion von Infrastruktur-Komponenten sowie zur Integration der Elektromobilität in das Energiesystem bei. Das Kernstück der Entwicklung ist ein kompaktes leistungselektronisches Modul mit 2 kV SiC Leistungshalbleitern und einem MF-Transformator mit einer Leistung von 175 kW. | Laufzeit: 07/2021 - 10/2024

Ziel des im Wasserstoff-Leitprojekt H2Giga eingegliederten Projekts »PEP.IN« ist es, Proton Exchange Membrane (PEM)-Elektrolyseure in großen Stückzahlen wettbewerbsfähig herzustellen. Dafür entwickeln die Partner Produktionstechnologien und -verfahren, die in dieser Form bislang noch nicht am Markt existieren. Die Weiterentwicklungen und Kostenreduktionen im Rahmen von »PEP.IN« erstrecken sich über alle Wertschöpfungsstufen in der Herstellung eines Elektrolyse-Zellstapels. | Laufzeit: 05/2021 - 09/2025

Wie soll der PV Tracker optimal tracken? Diese Frage wird im Projekt »DeepTrack« gemeinsam mit der PV Zimmermann Tracker GmbH erforscht. Hierbei werden neueste KI- und Kraftwerksimulationsmethoden angewendet, um den Ertrag von komplexen Kraftwerken, wie zum Beispiel Agri-PV Kraftwerken, zu maximieren. Die Methoden werden in einer Pilotanlage auf dem solaren Testfeld in Merdingen implementiert und untersucht. | Laufzeit: 03/2023 - 02/2025

Die von der Europäischen Kommission in der EU-Solarstrategie empfohlenen PV-Aufdach- und BIPV-Anlagen kommen immer häufiger zum Einsatz, weshalb Regeln für deren Umweltverträglichkeitsprüfung als notwendig erachtet werden. Die detaillierte Lebenszyklusanalyse ist derzeit jedoch nicht verfügbar und ist daher Gegenstand intensiver Forschung. Für EPDs (Umweltzeichen vom Typ 3) sind Neutralität und eine unabhängige Überprüfung eingehender umweltrelevanter Daten ein wichtiges Kriterium. Obwohl bereits PCR zur Erstellung von EPDs für PV-Module und PV-Systeme verfügbar sind, gibt es momentan keine derart umfassende PCR, die zu harmonisierten EPD-Ergebnissen für PV-Module als auch für PV-Aufdach- und BIPV-Systeme führt und zugleich standardisierte, sowohl produkt- als auch nutzungsspezifische Bewertungen ermöglicht. | Laufzeit: 06/2024 - 05/2026

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

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

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

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