Laufende Forschungsprojekte

Moore und weitere organische Böden umfassen knapp 7 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland und ihre entwässerungsbasierte Nutzung verursacht aufgrund der Mineralisierung der Torfböden etwa 44% der gesamten Treibhausgas- (THG) Emissionen aus der Landwirtschaft und der landwirtschaftlichen Bodennutzung, ca. 43 Mio t. CO2-Äq. im Jahr 2021 (UBA 2023). Die Wiedervernässung ist die effektivste Maßnahme, um die Emissionen zu reduzieren. Um die selbst gesteckten Klimaziele zu erreichen, müssen in Deutschland mindestens 50.000 ha derzeit entwässerte Moore pro Jahr wiedervernässt werden. Die Kombination von PV-Anlagen und Wiedervernässung könnte ein bedeutender Hebel sei, dieses Ziel zu erreichen. | Laufzeit: 12/2024 - 06/2028

Das Projekt »Power-to-X Colombia 2.0« vertieft die Analyse der im Vorgängerprojekt Power-to-X Colombia identifizierten Potenziale für die Produktion und Nutzung nachhaltiger Energieträger in Kolumbien. Diese werden zudem mit einem Fokus auf innovative Hybrid-Konzepte erweitert. Hierfür werden technische Konzepte für hybride First-Mover-Projekte entwickelt, die Biomasse-Reststoffe mit Power-to-X-Technologien kombinieren. Dies senkt die Herstellungskosten und ermöglicht eine effizientere Nutzung von Ressourcen. Unter der Leitung des Fraunhofer ISE und mit Unterstützung von Partnern wie Asociación Nacional de Empresarios de Colombia (ANDI) und dem Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) fördert das Projekt den Aufbau regionaler Wasserstoff-Hubs, erschließt Exportmöglichkeiten und treibt die grüne Transformation voran. | Laufzeit: 09/2025 - 05/2026

Im Projekt untersuchen wir anhand eines Neubauquartiers in Harsefeld wie ein agentenbasiertes Quartiersenergiemanagementsystem (Quartiers EMS) dezentrale Anlagen der Bewohner*innen so steuern kann, dass sowohl die Wünsche der Bewohner*innen als auch Anforderungen aus dem umliegenden Energiesystem berücksichtigt werden. | Laufzeit: 12/2023 - 11/2024

Im Projekt »HeriSol« werden denkmalgeschützte Gebäude von reinen Energie-Konsumenten in -Prosumenten transformiert. Drei reale Demonstratoren zeigen Planerinnen, Architekten, Denkmalpflegern und Gebäudenutzenden, wie eine solche Transformation gelingen kann und wie farbige bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) mit MorphoColor®-Technologie, biogene Wärmedämmung und Mikrowärmepumpen mit Peltierelementen dazu beitragen können. Digitale Werkzeuge wie BIM, digitale Zwillinge, WLCA, PV-Simulationen und -Visualisierung sowie Living Labs unterstützen die Planung mit dem Ziel einer architektonischen, rechtlichen und sozialen Integration. | Laufzeit: 12/2024 - 11/2027

Für eine erfolgreiche Energiewende müssen bis 2045 allein in Deutschland signifikante Leistungen an erneuerbaren Energien zugebaut werden. Allein im Bereich der Photovoltaikanlagen geht mit den geplanten Zubauzahlen nicht nur in Deutschland ein enormer Ressourcenbedarf einher. Um diese Ziele zu erreichen, werden sehr große Mengen an wertvollen Ressourcen wie Aluminium, Kupfer und Stahl benötigt. Die daraus folgende Nachfrage wird zu einer Verknappung und somit Kostensteigerung führen, so dass sich der relative Kostenanteil der materialintensiven Komponenten erheblich erhöhen und folglich zu einer Veränderung der Kostenstruktur in PV-Kraftwerken und den dazugehörigen Wechselrichtern führen wird. Hier genau setzt das Projekt an. | Laufzeit: 03/2025 - 02/2028

Für die Elektrifizierung des Verkehrssektors wird ein enormer Zubau von Schnellladeinfrastrukturen im Bereich der Mittelspannung realisiert. Gemäß Prognosen der Leitstelle Elektromobilität werden bis 2030 ca. 440.000 bis 843.000 öffentliche Ladepunkte für Pkw benötigt. Insbesondere bei hochfrequentierten Standorten an Verkehrsachsen müssen an den Ladestationen neben den Ladepunkten für den Pkw noch jeweils 2 bis 6 Ladepunkte für den Schwerlastverkehr integriert werden. Insbesondere diese stellen auf Grund der möglichen Ladeleistung von 1 bis 3 MVA eine große Herausforderung gemäß Megawatt-Charging-System-Standard dar, da hierdurch die benötigte Ladeleistung sprunghaft steigt und je nach Standort der Ladestation bis zu 30 MVA betragen kann. Entlang der Verkehrsachsen werden daher Ladestationen entstehen deren Leistungsbedarf im Bereich von Kleinstädten liegt. Kern der Innovation ist dabei die lokale Energieverteilung mit Gleichstrom auf Mittelspannungsniveau. | Laufzeit: 07/2025 - 06/2028

Im Projekt unterstützt ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der drei Fraunhofer Institute ISE, IBP und ISI den Projektträger Jülich in der Begleitforschung Energiewendebauen. In dieser gemeinsamen Arbeit werden verschiedene Schwerpunkte gesetzt: Zum einen werden Querauswertungen abgeschlossener und laufender Forschungsprojekte aus der Förderschiene Energiewendebauen angefertigt, welche die Ergebnisse aus den vielen Einzelprojekten zusammenführen und in den breiteren Kontext stellen sollen. Diese Querauswertungen erfolgen zu Themen rund um die Energiewende in den Gebieten Gebäuden und Quartieren, Sanierung, Wärmenetzausbau, Integration von erneuerbaren Energien und Weiteren. Die Querauswertungen liefern außerdem die Grundlage für die Identifikation neuer Forschungsthemen und Impulsen zur Weiterentwicklung des lernenden 8. Energieforschungsprogramms des BMWE. Zusätzlich wird das PTJ bei der Planung und Durchführung von Veranstaltungen unterstützt.. | Laufzeit: 09/2025 - 08/2029

Im Forschungsprojekt HUMAX sollen verschiedene Maßnahmen zum Humusaufbau und zur Verbesserung des Bodenkohlenstoffgehaltes in unterschiedlichen Kombinationen untersucht werden. Ziel ist es, mögliche Synergien der Maßnahmen zu identifizieren und kombinierte Anwendungsoptionen aufzuzeigen. Ein Alleinstellungsmerkmal des Projektes HUMAX ist, dass diese Maßnahmen in Agri-Photovoltaik-Anlagen (Agri-PV) und Agroforst-Systemen (AFS) angewendet werden sollen. In einem innovativen Ansatz des Projektes HUMAX sollen Maßnahmen des Humusaufbaus (Zwischenfrüchte, Winterbegrünung, Kompostapplikation, u.a.) mit vielversprechenden Maßnahmen wie Pflanzenkohle kombiniert und getestet werden. Durch die Kombinationen der verschiedenen humusaufbauenden Maßnahmen sollen Wege gefunden werden, den Humusaufbau und damit die Kohlenstoffbindung, d.h. die Funktion des Bodens als Kohlenstoff-Senke zu maximieren | Laufzeit: 05/2023 - 04/2029

Der Straßengüterverkehr trägt zu 35 % der nationalen Treibhausgas-Emissionen bei. Für die Elektrifizierung des Verkehrssektors spielt der Ausbau der Ladeinfrastruktur eine entscheidende Rolle, um die Akzeptanz und Alltagstauglichkeit vollelektrischer Fahrzeuge zu gewährleisten. Während die Bereitstellung von Ladeleistungen von 11 kW für einen normalen Ladevorgang und 120-400 kW für einen Schnellladevorgang im PKW-Bereich ausreichend sind, stellt die schnelle und sichere Bereitstellung elektrischer Energie für Nutzfahrzeuge durch die erforderliche Energiemenge und Ladezeit eine besondere Herausforderung an das Energiesystem und die angeschlossene Ladeinfrastruktur dar. Die Anforderungen an solche Megawatt-Charging-Systeme (MCS) werden maßgeblich durch das Anforderungsprofil der Nutzenden und durch das resultierende Fahrzeugkonzept festgelegt. | Laufzeit: 01/2022 - 05/2025

SMARTLINE-PV, ein von der EU gefördertes Projekt, hat das Ziel, Zinn-Perowskit-Solarmodule mit wählbaren Farben für spezifische Anwendungen zu entwickeln, die durch die flexible MorphoColor®-Technologie des Fraunhofer ISE realisiert werden. Wesentliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen richten sich auf (i) die Modulherstellung auf Glas- und flexiblen PET-Substraten mit minimalen Effizienzverlusten im Vergleich zu einzelnen kleinen Geräten und (ii) deren Integration in Fassadenelemente und Dachziegel. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2027