Laufende Forschungsprojekte

Die Erreichung der Klimaziele erfordert einen wesentlichen Anstieg beim Einsatz erneuerbarer Energien. Obwohl die Kosten für PV gesunken sind, bleibt integrierte PV (IPV) aufgrund fortbestehender Hürden ein Nischenmarkt. Das Projekt »MASS-IPV« bringt zentrale Akteure zusammen, um zu demonstrieren, wie innovative Werkzeuge und Technologien den Weg für die breite Integration kosteneffizienter IPV-Systeme in Gebäuden und Infrastrukturen ebnen können. An fünf unterschiedlichen Bauvorhaben wird die Initiative das Potenzial multifunktionaler und kosteneffizienter IPV-Systeme aufzeigen.| Laufzeit: 11/2023 - 10/2027

In der frühen Produktionsphase von Batteriezellen ist die Ausschussquote besonders hoch, da konventionelle End-of-Line-Prüfungen primär den Gesamtzustand erfassen und kleine Defekte übersehen können. Im Projekt »Quaze« entwickeln wir gemeinsam mit Precitec eine zerstörungsfreie Messmethode, die die räumliche Ausdehnung von Pouchzellen während Lade- und Entladezyklen erfasst und daraus ein aussagekräftiges Ausdehnungsfeld rekonstruiert. Auf diese Weise soll das »gute« Ausdehnungsverhalten eruiert werden, das auf die defektfreien Zellen verweist. Eine KI bewertet die Messdaten, erkennt Abweichungen vom »guten« Referenzmuster und liefert Hinweise auf fehlerhafte Prozessschritte. So werden Korrekturmaßnahmen beschleunigt, Ausschuss und Kosten reduziert und die Umweltbilanz der Zellproduktion insgesamt verbessert. | Laufzeit: 04/2023 - 09/2026

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 Rahmen des Projektes »FoFeBat« erfolgt der Aufbau einer Forschungsfertigung für Batteriezellen. Dabei werden alle Produktionsschritte vom Mischen der Elektrodenmaterialien bis zur Formierung der Zellen abgedeckt. Das Fraunhofer ISE unterstützt in Teilprojekt 1 den Aufbau der Forschungsfertigung u. a. in den Bereichen Formierung und End-of-Line Qualitätssicherung sowie in den Feldern der energetisch effizienten Gebäudebetriebsführung, der Trockenraumauslegung und der techno-ökonomischen Bewertung von Betriebsszenarien. In Teilprojekt 2 ist das Fraunhofer ISE bei Technologiescreening für zukünftige Innovationsmodule sowie der Entwicklung des Pipelineprozesses zur Umsetzung dieser beteiligt. In Teilprojekt 3 wird vom Fraunhofer ISE ein Mini-Environment Teststand geplant und aufgebaut, der Untersuchungen zu optimierten Luftführung und energetisch optimierten Betrieb ermöglicht. | Laufzeit: 10/2019 - 12/2027

Die Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden wird in der Regel als Anlagenschema dokumentiert. Diese Schemata enthalten für Planer der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA), Betreiber und Monitoring-Dienstleister wichtige Informationen über die Komponenten der Anlage sowie über ihre Topologie. Allerdings liegen diese Schemata oft nur in Papierform, als CAD- oder pdf-Datei vor, d.h. die Informationen sind unzureichend digital zugänglich. Im Projekt »DiMASH« entwickeln wir innovative Verfahren, um die in einem Anlagenschema enthaltenen heterogenen Informationen und Zusammenhänge digital zu erfassen und zu verknüpfen. Das digitale Anlagenschema kann anschließend dazu genutzt werden, ein Sanierungsvorhaben oder ein technisches Monitoring zu unterstützen. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2025

Durch das Technisches Monitoring (TMon) kann der Energieverbrauch von Gebäuden um bis zu 20 % gesenkt werden. Fachkräftemangel und manuelle Schritte bremsen jedoch die flächendeckende Umsetzung. Im FuE-Projekt »GraphEET« entwickeln das Fraunhofer ISE und die Hochschule Offenburg zusammen mit Industriepartnern einen datenbasierten TMon-Workflow. Ziel ist es, hybride KI-Verfahren für die Erkennung von Datenpunkten und Anlagentopologien zu entwickeln und die erkannten Objekte und Strukturen in digitalen Zwillingen als Knowledge Graphs abzubilden. Prüftemplates, Fehlerdiagnosen und mobile Messaufgaben sollen somit automatisiert angewendet werden können. | Laufzeit: 07/2025 - 06/2028

Mehrfamiliengebäude sind in den USA und in Deutschland ein weitgehend ungenutztes Potenzial für Energieeinsparung und Netzdienlichkeit. Vor dem Hintergrund rasanter Elektrifizierung, des Wärmepumpenhochlaufs und steigenden Regulierungsdrucks entwickelt das Projekt »ABLM: Automated Building Load Modeling« physik-informierte neuronale Netze, die mit wenigen Eingangsdaten die Lastflexibilität zentraler Verbraucher (Heizung, Trinkwarmwasser, Kälte, E-Mobilität) präzise vorhersagen. Der hybride Ansatz überwindet Grenzen klassischer Simulations- und reiner KI-Modelle und ermöglicht skalierbares, robustes Demand-Side-Management. | Laufzeit: 06/2025 - 06/2027

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

Wie wirtschaftlich ist solarthermische Prozesswärme in Deutschland, welche Rolle spielen etwa die Investitionszuschüsse aus dem Förderprogramm EEW dabei und wie stellt sich die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu fossiler Wärmegestehung dar? Diese Fragen standen im Zentrum unserer Studie zur Dekarbonisierung industrieller Wärme durch solarthermische Prozesswärme. Bewertet wurden verschiedene Kollektortechnologien, Temperaturbereiche und Standorte mittels dynamischer Simulationen und detaillierter Kostenmodelle. Die Ergebnisse zeigen, unter welchen Bedingungen Solarthermie bereits heute eine wettbewerbsfähige und klimafreundliche Alternative zur konventionellen Wärmeerzeugung sein kann. | Laufzeit: 07/2024 - 12/2024

Bis 2050 wird weltweit ein Zubau von etwa 73 Terawatt an installierter Photovoltaik-Leistung erwartet. Für diesen geplanten Ausbau werden große Mengen an Rohstoffen benötigt, unter anderem Kupfer und Aluminium für Kabel und Transformatoren. Die Anhebung der PV-Anlage in die Mittelspannung hat das Potential den Ressourceneinsatz und die Investitionskosten deutlich zu senken. Das Projekt soll anhand von zwei Pilotanlagen zeigen, dass der Schritt in die Mittelspannung für PV-Großanlagen technisch machbar und ökonomisch sinnvoll ist. Das Team wird dabei von je einem Hersteller für alle wichtigen Systemkomponenten vom Mittelspannungs-Kabel bis zum PV-Stecker unterstützt. | Laufzeit: 10/2025 - 09/2028