Laufende Forschungsprojekte

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

Schwimmende Photovoltaik (Floating PV, FPV) bezeichnet PV-Kraftwerke, deren Module auf Schwimmkörpern auf einem Gewässer montiert sind. Das Konzept ermöglicht den Ausbau erneuerbarer Energien auf künstlichen Seen, ohne knappe Landflächen zu belegen. Allein geflutete ehemalige Braunkohle-Tagebaue bieten ein technisches Potenzial von ca. 26 GWp installierter Leistung, bei einer angenommenen Belegung mit 0,6 MWp/ha. In »PV2FLOAT« untersucht ein interdisziplinäres Team die Chancen und Herausforderungen der schwimmenden PV, um so die technischen, ökologischen und sozioökonomischen Voraussetzungen zur Erschließung dieses Potenzials zu schaffen. Das Projekt widmet sich der Weiterentwicklung schwimmender PV-Kraftwerke mit Blick auf Kostenreduktion, Integration in die Raumplanung und nachhaltige Umsetzung im Megawatt-Maßstab. Die Wirtschaftlichkeit und ökologischen Auswirkungen sowie die Potenziale und Akzeptanz der Technologie werden mit Schwerpunkt auf die Gegebenheiten in Deutschland analysiert. Die Entwicklung und Installation von mehreren FPV-Anlagen mit unterschiedlichem Systemdesign und jeweils einer Leistung von ca. 30 kWp auf einem Tagebausee bilden die Basis für ganzheitliche Konzepte im Hinblick auf Praxistauglichkeit, Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und gesellschaftlicher Akzeptanz. | Laufzeit: 05/2021 - 12/2025

Projekt im Geschäftsfeld: Leistungselektronik Thema: Netze und intelligente Systeme, Energiesystemanalyse Laufzeit: 01/2021 - 12/2023

High-temperature manufacturing industries are energy-intensive, operating furnaces at over 1000 °C continuously, leading to substantial waste heat. In glass production, up to 60% of energy is wasted, and in cement production, 44% is lost as waste heat. The waste heat recovery market, currently valued at €57 billion and growing at 9% annually, is projected to reach €108 billion by 2028. High-temperature industries (>1000 °C) account for only 3% of this market (€3.2 billion). Despite their high operating temperatures, downstream processes below 800 °C offer significant waste heat recovery potential. Waste heat can be recovered from cooling grates, furnace walls, and flue gases. However, the lack of technology capable of handling high temperatures in volatile environments and the complexity and cost of conventional systems like steam turbines hinder heat recovery adoption. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

Dieses Projekt baut auf den Erfolgen der ersten beiden Teilprojekte auf und zielt darauf ab, die „FFB Fab“ auszubauen. Ziel ist die Minimierung von Energie- und Ressourcenverbrauch, um eine nachhaltigere sowie wirtschaftlichere Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen in Europa zu ermöglichen. Die Forschung hat ergeben, dass etwa 80 % des Energieumsatzes in der Zellfertigung auf die Betriebskosten der Rein- und Trockenräume sowie der Elektrodenfertigung entfallen. Wir arbeiten an innovativen Ansätzen, die den CO2-Fußabdruck signifikant reduzieren. Dabei werden neueste Erkenntnisse in die gesamte Wertschöpfung integriert, um die Qualität zu erhöhen und Kosten zu senken. Begleiten Sie uns auf dem Weg zu einer effizienten und ressourcenschonenden Batteriezellproduktion | Laufzeit: 09/2022 - 08/2027

Kerngeschäft des Fraunhofer ISE ist die Entwicklung der nächsten Solarzellengenerationen. Dabei haben Tandemsolarzellen, integrierte Photovoltaik und nachhaltige Produktion höchste Priorität. Das Projekt »Kumelle« adressiert die Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen, hohe Solarzellenwirkungsgrade von über 30 % und Kupfermetallisierungen anstelle von teurem und immer knapper werdendem Silber. Damit ist das Projekt vollständig mit den Kernzielen des Fraunhofer ISE abgestimmt. Neben der evolutionären Weiterentwicklung des Flachbett-Siebdruckes als Stand der Technik in der Produktion steht in enger Kooperation mit dem Konsortialführer acp systems AG die revolutionäre Entwicklung eines neuen Druckverfahrens im Vordergrund (FlexTrail), welches Vorteile hinsichtlich Ressourceneffizienz, minimale Strukturbreite, Materialflexibilität und Produktivität impliziert. Daneben wird ein materialgetriebener Lösungsansatz verfolgt mit dem Ziel zellcharakteristische Leistungsparameter mit materialspezifischen Kenngrößen zu korrelieren und so ein tiefes Verständnis zu den verwendeten Prozesse aufzubauen. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

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

Ziel des öffentlich geförderten Forschungsvorhabens »Utility4Indium« ist die Entwicklung eines Solarmoduls, das speziell für Großkraftwerke konzipiert ist. Bei Großkraftwerken stehen niedrige Stromgestehungskosten (LCOE) besonders im Vordergrund. Aufgrund niedriger Modulpreise kommen in Großkraftwerken heute vorwiegend Module aus chinesischer Herstellung zum Einsatz. Um solche Module wieder in Deutschland und Europa zu fertigen und damit unseren Wirtschaftsstandort zu stärken, ist das Ziel im Forschungsvorhaben »Utility4Indium« die Entwicklung eines kosteneffizienten, langlebigen und hochleistungsfähigen Moduls für Großkraftwerksanwendungen.| Laufzeit: 05/2022 - 04/2025

Die Netzanschlussrichtlinien schreiben vor, dass Erzeugungseinheiten (EZE) Netzfehler ohne Abschaltung durchfahren müssen, wobei das Verhalten der EZE während dieser definiert ist. Für den transienten Zeitbereich unmittelbar nach Fehlereintritt und -klärung existieren bislang keine Anforderungen. Da das Verhalten infolge dieser Transienten aktuell nicht geprüft wird, können sich EZE aufgrund der Transienten fehlerhaft verhalten oder sich sogar abschalten. In Zukunft ist dies umso kritischer da das Verhalten des Netzes durch einen immer größeren Anteil leistungselektronischer Erzeugung an der Gesamterzeugung mehr und mehr durch das Verhalten der EZE definiert wird. Das gilt insbesondere für netzbildende Stromrichter, welche in Zukunft für die Aufrechterhaltung der Netzstabilität notwendig sind. | Laufzeit: 10/2023 - 09/2026

Hochtemperatur-Wärmespeicher können maßgeblich zur Dekarbonisierung industrieller Prozesse beitragen. Sie ermöglichen die effiziente Nutzung von Abwärme und gleichzeitig die Einbindung von elektrischen Heizelementen zur Substitution fossiler Brennstoffe. Wärmespeicher ermöglichen eine flexible Energieversorgung von Prozessen, indem sie die Nutzung von Wärmeenergie zeitlich von der Energiegestehung entkoppeln. Wirtschaftlich interessant ist dies, da so Abwärme, die ansonsten unter Umständen verloren gegangen wäre, zu einem späteren Zeitpunkt genutzt und so der Energieeinsatz reduziert werden kann. Zudem kann mit einem Wärmespeicher ein Strombezug zeitlich angepasst an einen veränderlichen Marktpreis erfolgen. | Laufzeit: 07/2023 - 06/2026