Laufende Forschungsprojekte

Kommunale Wärmepläne müssen lokale Lösungen mit nationalen Klimazielen verbinden. »KOMpare« untersucht deshalb automatisiert, wie Städte und Gemeinden ihre Wärmeversorgung bis 2045 umbauen und welche Folgen dies für Netze und Energiemärkte hat. Das Verbundprojekt von Öko-Institut, EWI, Fraunhofer ISE, Trianel und digikoo schafft transparente Daten und belastbare Grundlagen für Kommunen, Netzbetreiber und Politik – etwa für den Ausbau der Strom- und Wärmenetze und den Umgang mit Gasverteilnetzen. So werden regionale Unterschiede, Wechselwirkungen und Zielkonflikte der Wärmewende frühzeitig sichtbar. | Laufzeit: 01/2025- 12/2027

Im Zuge der Energiewende nimmt der Anteil stromrichterbasierter Erzeugungsanlagen im Stromnetz rasant zu, während gleichzeitig konventionelle Kraftwerke vom Netz gehen. Dies stellt neue Herausforderungen für die Systemstabilität dar, insbesondere durch den Wegfall netzbildender Anlagen und die Verringerung des effektiven Kurzschlussverhältnisses. Die Roadmap »Systemstabilität« der Bundesregierung sieht vor, dass zukünftig auch stromrichterbasierte Anlagen zur Netzstabilität beitragen müssen. Um frühzeitig praktische Erfahrungen mit NBWR im realen Verteilnetz zu sammeln, wird im Projekt »SUREVIVE – Stabilitäts-Versuche zur Momentanreserve-Erbringung aus Verteilnetz -Anlagen« ein Feldtest mit mehreren dezentralen NBWR durchgeführt. Die Pilotanlagen werden an der HS/MS-Umspannebene angeschlossen – dort, wo ab 2027 die ersten netzbildenden Anlagen über marktliche Beschaffungsprozesse eingeführt werden. | Laufzeit: 07/2024 - 06/2028

Die Industrie sucht nach Wegen zur schnellen, kostengünstigen Dekarbonisierung von Prozesswärme, doch es fehlt an einfachen, ganzheitlichen Methoden. Das Projekt »DekarbBeschleuniger« schließt diese Lücke: Untersucht wird eine durchgängige »Toolbox« zur ökonomisch und ökologisch optimierten Integration von erneuerbaren Energien und Wärmerückgewinnung in industrielle Prozesse. Der Mehrwert: Unternehmen können damit Transformationspfade zur Klimaneutralität künftig mit geringem Aufwand und zu niedrigen Kosten planen, CO₂-Emissionen zeitnah senken und Wettbewerbsvorteile realisieren. | Laufzeit: 08/2026 - 07/2029

Mit dem rasanten Ausbau der Photovoltaik wachsen die Anforderungen an Wechselrichter: Sie müssen Strom nicht mehr nur effizient umwandeln, sondern auch für die Stabilität des Energiesystems sorgen. Das EU-Projekt »IN.SPIRE« entwickelt und demonstriert zwei Prototypen intelligenter Wechselrichter für Nieder- und Mittelspannung, die von innovativer Leistungselektronik und netzbildender Regelung bis hin zu neuartigen Reflexfunktionen im Rahmen der Cybersicherheit reichen. Dreizehn Partner aus Industrie und Forschung realisieren damit zukunftsweisende Lösungen. Diese machen PV-Anlagen technisch leistungsfähiger, kompatibler und ressourcenschonender, um eine sichere europäische Energiewende zu ermöglichen. | Laufzeit: 05/2026 - 10/2029

Sichere, langlebige und wettbewerbsfähige Batteriezellen sind Voraussetzung für Elektromobilität und stationäre Energiespeicher. Beim Hochlauf neuer Fertigungslinien entstehen jedoch hohe Ausschussraten und damit vermeidbare Kosten und CO₂-Emissionen. Im Projekt »BatterSense« überträgt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit V4SMART, PVA TePla AS, VARTA Microbattery und der RWTH Aachen die Scanning Acoustic Microscopy (SAM) auf zylindrische Batteriezellen. Das Ultraschallverfahren blickt zerstörungsfrei in das Zellinnere. Methoden der Künstlichen Intelligenz erkennen darin Fehlermuster und liefern Hinweise zur Prozessoptimierung. | Laufzeit: 07/2026 - 06/2029

Im Projekt »LCR290 - Low charge HP solutions« entwickelte das Fraunhofer ISE gemeinsam mit 20 Unternehmen praxistaugliche Wärmepumpenlösungen mit dem natürlichen Kältemittel Propan (R290). Sie sollen Gas- und Ölheizungen in Bestands-Mehrfamilienhäusern ersetzen – von Etagenheizungen bis zu zentralen Anlagen in Innen- und Außenaufstellung. Die Konzepte berücksichtigen unterschiedliche Gebäude, Wärmequellen und Platzverhältnisse und ebnen den Weg für einen sicheren, effizienten und wirtschaftlichen Hochlauf klimafreundlicher Heiztechnik im Gebäudebestand der Wohnungswirtschaft. | Laufzeit: 01/2023 - 12/2025

Im Zuge des Ausbaus von erneuerbaren Stromquellen wird der Bedarf an stationären Speichern erheblich zunehmen, um die steigende Volatilität in der Stromerzeugung durch den fortwährenden Zubau von regenerativen Energiequellen wie Photovoltaik- und Windkraftanlagen zu minimieren. Dafür bedarf es einer weiteren Steigerung der Attraktivität von elektrochemischen Energiespeichern. Die größten Kritikpunkte sind dabei immer noch die (zu) hohen Anschaffungskosten, insbesondere verursacht durch die hohen Kosten der Batteriezellen sowie die Nachhaltigkeit der Batterien hinsichtlich kritischer Rohstoffe. Alle genannten Aspekte sollen im Vorhaben »StrOboBatt« adressiert werden. Die Aktivmaterialien selbst stehen dabei im Fokus. Ebenso soll die globale Abhängigkeit von bestimmten Rohstoffen durch die genutzten Materialien minimiert und die Nachhaltigkeit der Batteriezellen verbessert werden. | Laufzeit: 06/2024 - 05/2027

Die Wärmewende erfordert eine deutlich effizientere Ausnutzung der mittels Fernwärme an ein Gebäude übergebenen Wärme. Weiterhin gilt es, ein insgesamt niedrigeres Temperaturniveau zu erreichen, um erneuerbare Quellen effektiv für die Erzeugung von Raumwärme sowie Trinkwarmwasser nutzbar zu machen sowie die Kapazitäten von Fernwärmeleitungen möglichst maximal auszunutzen. Der gesetzlich vorgeschriebene hydraulische Abgleich ist hierfür ein wichtiger Schritt. Dieser wird durch Fachpersonal in einem händischen und sehr kleinteiligen Verfahren ausgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, ein Verfahren zu entwickeln, welches mittels Messdaten kontinuierlich die Gebäude ermittelt, in denen tatsächlich ein Handlungsbedarf besteht. Damit soll gewährleistet werden, dass die für die Umsetzung der Wärmewende relevanten Ressourcen an SHK-Fachpersonal gezielter eingesetzt werden können. | Duration: 01/2026 - 12/2029

Für den Sprung vom Labor in die industrielle Fertigung brauchen Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen mehr als hohe Wirkungsgrade: Sie müssen ihre Leistung über Jahrzehnte zuverlässig aufrechterhalten. Obwohl die Technologie Wirkungsgrade von über 30 Prozent ermöglicht, fehlen der Branche bislang belastbare und einfach anwendbare Verfahren, um Alterung frühzeitig zu bewerten und Leistungsverluste gezielt zu vermeiden. Das Verbundprojekt »SOLIDE« untersucht, wie industrierelevante Tandemsolarzellen unter realistischen Betriebsbedingungen altern. Entwickelt werden beschleunigte und standardisierbare Alterungstests, neue Analyseverfahren sowie stabilere Materialien, Grenzflächen und ultradünne Schutz- und Ionenbarrieren. Der Mehrwert für die Branche: »SOLIDE« schafft objektive Qualitätsmaßstäbe, liefert industrienahe Lösungen für langlebigere Tandemzellen und beschleunigt damit den Weg zu leistungsfähigen, zuverlässigen Photovoltaikmodulen und einer wettbewerbsfähigen europäischen PV-Wertschöpfung. | Laufzeit: 06/2026 - 05/2029

Für klimafreundliche Langstreckenflüge braucht die Luftfahrt flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte. Das Projekt »SAFari« verfolgt das Ziel, einen effizienten Herstellungsprozess für nachhaltigen Flugkraftstoff (Sustainable Aviation Fuel, SAF) auf Basis von Methanol zu entwickeln. Unter der Leitung des Fraunhofer ISE entwickelt und testet ein Konsortium aus Forschung und Industrie eine maßgeschneiderte Pilotanlage, die das innovative Methanol-to-Jet-Verfahren im industriell relevanten Maßstab demonstriert. Laufzeit: 12/2022 - 11/2028