Laufende Forschungsprojekte

Projekt im Geschäftsfeld: Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher; Thema: Thermochemische Prozesse​; Laufzeit: 12/2022 - 11/2028

Der Landwirtschaftssektor steht vor neuen Herausforderungen. Im Zuge des Klimawandels müssen Strategien entwickelt werden, um negative Auswirkungen auf Ernten zu vermeiden. Der Obstbau in Deutschland ist bereits heute von den Folgen des Klimawandels betroffen: steigende Temperaturen, veränderte Niederschlagsverteilung und immer häufiger eintretende extreme Wetterereignisse wie Hagel und Starkregen. Der Erwerbsobstanbau setzt somit vermehrt Hagelschutznetze und Folien ein, um Qualitäts- und Ertragseinbußen zu verhindern. Im Rahmen des Projekts »APV-Obstbau« soll untersucht werden, inwiefern die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) diese Schutzfunktion im Apfelanbau übernehmen kann, welches Anlagendesign für diese Kultur sinnvoll ist und in welcher Art sich die Agri-PV-Anlage auf die Ernteerträge auswirkt. | Laufzeit: 04/2020 - 03/2025

Das Projekt »HYreland« beleuchtet die technologischen, ökonomischen und ökologischen Potenziale für die Produktion von grünem Wasserstoff und darauf basierender Syntheseprodukte in Irland unter Berücksichtigung eines Weitertransports nach Deutschland. Die Projektpartner untersuchen zwei Standorte auf Wirtschaftlichkeit und Kostensenkungspotenziale. Außerdem wird Irland mit anderen Wasserstoff produzierenden Ländern verglichen. Darüber hinaus beleuchtet das Projekt die Treibhausgaseffizienz der Wasserstoffversorgungsketten sowie die Eignung der analysierten Produkte hinsichtlich der Erneuerbare-Energien-Richtlinien (Renewable Energy Directive, RED) der Europäischen Union. | Laufzeit: 11/2024 - 10/2025

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

Das Projekt WESPE-SHK schafft eine Plattform, die gemeinsam mit dem Handwerk den Einbau- und Auftragsabwicklungsprozess bei der Umrüstung von fossiler Wärmeerzeugung zu Wärmepumpen-basierten Systemen erleichtert. Ziel ist eine deutliche Reduktion der Umrüstungsszeit, damit das Ausbauziel auf über 500.000 Wärmepumpen pro Jahr erreicht werden kann - trotz Fachkräftemangel im Sanitär-Heizungs-Klima-(SHK)-Handwerk als Schlüsselpartner für die Umsetzung der Energiewende im Gebäudesektor. | Laufzeit: 10/2023 - 09/2026

Ziel des Projekts »Quaze« ist es, durch ein neues Prüfverfahren Batteriedefekte möglichst früh im Produktionsprozess zu erkennen. | Laufzeit: 04/2023 - 03/2026

Inhomogenitäten in Batteriezellen wirken sich negativ auf die Lebensdauer aus und gefährden einen sicheren Betrieb. Aktuell fehlt es in der Batteriezellproduktion an geeigneten Detektionsmöglichkeiten, um solche Mängel zuverlässig, schnell und kostengünstig zu identifizieren. Im Rahmen des Forschungsprojekts »SAMBA« wird ein Ultraschall-basiertes zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Untersuchung von Batteriepouchzellen für die Qualitätssicherung entwickelt. Mithilfe von Scanning Acoustic Microscopy (SAM) werden Bilddaten erzeugt, die anschließend durch eine automatisierte KI-basierte Auswertungsroutine analysiert werden. Ziel des Projekts ist der Aufbau eines Demonstrators zur stichprobenartigen schnellen Analyse von Pouchzellen und dessen Erprobung in einer realen Einsatzumgebung. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2026

Die digitale Transformation in der Forschung eröffnet zahlreiche Möglichkeiten, innovative, datenbasierte Angebote und neue, digitale Geschäftsmodelle zu entwickeln. Für die Fraunhofer-Gesellschaft ist dieser Wandel Herausforderung und Chance zugleich, da die Digitalisierung neben dem Aufbau einer geeigneten Infrastruktur auch eine arbeitskulturelle Wende hin zu einem standardisierten Datenmanagement erfordert. Eine konsequente Digitalisierung der Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten wird künftig unabdingbar sein: einerseits, um die Vorgaben der nationalen und internationalen Förderinstitutionen im Umgang mit Daten zu erfüllen, andererseits, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. | Laufzeit: 02/2024 - 01/2027

Die Festkörperbatterie (Allsolidstate battery, ASSB), hat in den Bereichen Nachhaltigkeit, Leistungsfähigkeit sowie Sicherheit enormes Potential, und kann die LithiumIonen Batterie mit Flüssigelektrolyt in einigen Marktsegmenten herausfordern oder sogar ersetzen. Nachhaltige und leistungsfähige Batterien sind ein Schlüsselfaktor in der Energiewende sowie in der Transformation der Verkehrssektoren. Um einen relevanten Beitrag zu leisten, müssen Batterien für den breiten Markt tauglich und somit bezahlbar sein. Besonders bei den Aktivmaterialien gibt es Möglichkeiten die ASSB voranzutreiben. Daher beschäftigen wir uns im Projekt »COFFEE« damit, Aktivmaterial herzustellen, das in Kombination mit der ASSB-Technologie die E-Mobilität von morgen nachhaltiger und für jedermann bezahlbar macht. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2025

Elektrische Energiespeicher (EES) bilden ein Schlüsselelement der globalen Energiewende. Das betrifft sowohl viele Regionen in Deutschland als auch des globalen Südens. Letztere verfügen teilweise über eine nur unzureichende Energieversorgungsinfrastruktur, besitzen aber große Potenziale zur erneuerbaren Stromerzeugung. Dezentrale Energieversorgungskonzepte auf Basis erneuerbarer Energien bieten hier die Chance zur wirtschaftlichen Entwicklung. EES können unterstützen, indem sie neben der Versorgungsaufgabe auch der Stromnetz-Stabilität dienen. Die EES müssen einerseits unter den Klima-Bedingungen ausreichend leistungsfähig sein, gleichzeitig kostengünstig und sicher. Die Lithium-Ionen-EES erscheinen hierfür weniger geeignet, sodass alternative Batterietechnologien erforderlich sind. | Laufzeit: 02/2023 - 01/2026