Laufende Forschungsprojekte

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  • © Fraunhofer ISE

    Optische Visualisierung von Rissen in einer Katalysatorschicht, aufgebracht mittels Siebdruck auf einer Decalfolie

    Das Projekt »QUALLE« (QUALitätssicherung in der industriellen Produktion von BrennstoffzelLEn-CCMs) ist ein HyFab-Projekt und bringt Partner aus Industrie und Forschung mit diversen Kompetenzen für die Qualitätssicherung (QS) zu PEM-Brennstoffzellen zusammen. Das Projekt unterstützt die Weiterentwicklung der großtechnischen Herstellung der Catalyst Coated Membrane (CCM), des Herzstücks der PEM-Brennstoffzelle, in dem es eine systematische Prüfung ermöglicht und Analysemethoden dafür zur Verfügung stellt. Offline-Qualitätssicherung findet im Anschluss an die Produktion statt, Inline-QS am Band während der automatisierten Produktion und At-line-QS sind Messungen außerhalb der Linie aber mit produktionskompatiblen Messzeiten und -bedingungen. Das Projekt entwickelt und validiert Methoden für jede der Qualitätssicherungsmaßnahmen. Ausführliche Versuchsreihen mit unterschiedlichen Defekten in unterschiedlichen Defektausprägungen sollen dank QUALLE eine valide Einschätzung zu Gutteil-Schlechtteil ermöglichen und somit den Ausschuss signifikant senken. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

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  • © Fraunhofer ISE

    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

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  • © bad & heizung concept AG

    Über die Schritte der digitalen Anlagenerfassung und konfiguration mit mobilen Endgeräten, wie Smartphones und Tablets, soll für den Kunden vor Ort ein Schnellangebot erstellt werden können.

    Im Heizungshandwerk sind Beratung, Bestandsaufnahme, Planung und Angebotserstellung insbesondere bei der Ertüchtigung von Bestandsanlagen ein sehr zeitaufwendiger Prozess. Jede Anlage muss individuell konfiguriert und an die technischen Gegebenheiten des Gebäudes und die Gewohnheiten der Nutzer*innen angepasst werden. Dies gilt besonders bei komplexen und nachhaltigen Systemen, wie z.B. Wärmepumpen, Brennstoffzellen und solarunterstützten Hybridsystemen. Im Projekt »DiBesAnSHK« wird ein Tool entwickelt, das durch Software-Lösungen das Sanitär-, Heizungs- und Klima (SHK)-Handwerk bei der Bestandsaufnahme und Angebotserstellung entlastet. Damit soll der Prozess zum Austausch der Bestandsanlagen verbessert werden, soll die Energiewende unterstützt werden. | Laufzeit: 09/2021 - 08/2024

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  • DIAMOND
    © Fraunhofer ISE

    Schematischer Aufbau einer Perowskitsolarzelle mit einer mittels Rakelbeschichtung abgeschiedenen Graphitelektrode.

    Zur Eindämmung des Klimawandels stellt die Dekarbonisierung des Energiesektors eine zentrale Herausforderung dar. Photovoltaik spielt dabei eine entscheidende Rolle bei der flächendeckenden Einführung einer sauberen und erschwinglichen Energieinfrastruktur. Aufgrund des überwiegenden Imports von außerhalb der EU sowie der Notwendigkeit der energetisch aufwändigen Aufreinigung von Rohmaterialien sind etablierte Photovoltaikmodule mit Lieferrisiken und einem hohen CO2-Fußabdruck verbunden. Die aufkommende Perowskit-PV hat ein enormes Potenzial, diese Probleme zu überwinden und den Energiesektor der EU zu revolutionieren. | Laufzeit: 12/2022 – 11/2025

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  • Schematische Darstellung der Arbeitspakete im Projekt »DeepTrack«.
    © Fraunhofer ISE

    Schematische Darstellung der Arbeitspakete im Projekt »DeepTrack«.

    Wie soll der PV Tracker optimal tracken? Diese Frage wird im Projekt »DeepTrack« gemeinsam mit der PV Zimmermann Tracker GmbH erforscht. Hierbei werden neueste KI- und Kraftwerksimulationsmethoden angewendet, um den Ertrag von komplexen Kraftwerken, wie zum Beispiel Agri-PV Kraftwerken, zu maximieren. Die Methoden werden in einer Pilotanlage auf dem solaren Testfeld in Merdingen implementiert und untersucht. | Laufzeit: 03/2023 - 02/2025

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  • © Fraunhofer ISE

    Links nach konventionellen Grundsätzen geplantes Netz mit vielen Spannungsbandverletzungen (blaue Punkte). Rechts Planung desselben Netzes mit Zeitreihen führt zu erheblich weniger prognostizierten Spannungsbandverletzungen.

    Durch eine räumlich verortete, zeitreihenbasierte Modellierung des Niederspannungsnetzes und die Berücksichtigung von Betriebsführungsmaßnahmen in der Netzplanung soll die Netzbelastung in Folge der Sektorkopplung genauer als derzeit möglich abgeschätzt und damit unnötiger Netzausbau vermieden werden. Ziel des Projektes ist es, die Modellierung repräsentativer Netze mit und ohne Netzbetriebsführung durch Messkampagnen in Reallaboren zu validieren. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

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  • Im Labor für Festkörperbatterien des Fraunhofer ISE, können alle notwendigen Verfahrensschritte von der Fertigung der Elektroden bis hin zum Zellbau unter inerten Bedingungen in der Glovebox durchgeführt werden.
    © Fraunhofer ISE

    Im Labor für Festkörperbatterien des Fraunhofer ISE, können alle notwendigen Verfahrensschritte von der Fertigung der Elektroden bis hin zum Zellbau unter inerten Bedingungen in der Glovebox durchgeführt werden.

    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

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  • Carbon2Chem® Phase 2

    Teilprojekt L-II: Dynamische Methanolsynthese aus Hüttengasen

    Methanol-Miniplant des Fraunhofer ISE
    © Fraunhofer ISE

    Methanol-Miniplant des Fraunhofer ISE während der Dauerversuche im Technikum in Duisburg.

    Die deutschen Stahlwerke sind für ca. 6% der deutschen CO2-Emissionen verantwortlich. Unter dem Sammelbegriff „Hüttengase“ gefasst, entstehen in verschiedenen Teilschritten der Stahlherstellung große Mengen an Prozessgasen, welche reich an Wasserstoff und Kohlenoxiden sind (CO2 und CO). Aktuell werden Hüttengase vor allem thermisch, also zur Strom- und Wärmegewinnung genutzt. Im BMBF‑geförderten Projekt Carbon2Chem® untersuchen Partner aus Industrie und Forschung verschiedene Szenarien, um diese Hüttengase stofflich zu nutzen und den Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Im Teilprojekt L-II untersucht das Fraunhofer ISE die Methanolsynthese aus Hüttengasen. Damit werden zwei wesentliche Bausteine der Energiesystemwende demonstriert: Senkung der Emissionen und Sektorenkopplung. | Laufzeit: 06/2020 - 05/2024

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  • GreenSolarModules

    Ertüchtigung der deutschen PV-lndustrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign Verordnung und des Energielabels der EU

    © KoMoGer

    CO₂-Emissionen von Glas-Folien- und Glas-Glas-Modulen für die verschiedenen Produktionsprozesse (oben) und Anteil von Energie, Prozessen, Komponenten und Transport für die Produktionsstandorte China, Deutschland und die EU (unten). Das gesamte Treibhauspotenzial (GWP) wird als kg CO₂-äq/kWp (oben, schwarz) und g CO₂-äq/kWh (oben, grün) dargestellt.

    Bislang ist die Kaufentscheidung bei Solarmodulen überwiegend preisgetrieben. Bewertungskriterien wie die Recyclingfähigkeit, die CO2-Emission bei der Herstellung oder die Vermeidung umweltbedenklicher Stoffe spielen eine untergeordnete Rolle bei der Kaufentscheidung. Aus diesem Grund wird auf EU-Ebene eine Ökodesign-Verordnung mit einem dazugehörigen Energielabel für Solarmodule vorbereitet, die 2024 in Kraft treten soll . Der Kunde soll Informationen zur Nachhaltigkeit des Solarmodules erhalten. Darüber hinaus sollen Solarmodule vom Markt ferngehalten werden, die gewisse Grenzwerte überschreiten. | Laufzeit: 06/2023 - 05/2026

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  • © Fraunhofer ISE

    Testlabor zur in-situ-Charakterisierung von Membranelektrodeneinheiten für die PEM-Brennstoffzelle.

    Im Projekt »BI-FIT« (Break-In for Fuel Cells Initializing and Testing) untersucht und optimiert das Fraunhofer ISE den Break-In, also den initialen Betrieb der Brennstoffzelle. Dazu wird durch wissenschaftliche, belastbare Analysen und Forschungsarbeiten ein grundlegendes Verständnis der ablaufenden Mechanismen geschaffen und neue Break-In-Konzepte entwickelt, sodass die Dauer des Break-In auf maximal 60 Minuten reduziert werden soll. Das Projekt ist in den Projektverbund »HyFab« eingegliedert, der für die Automobil- und Zuliefererindustrie eine Know-how-Basis schaffen soll, um Technologien zur Brennstoffzellenfertigung erforschen zu können. | Laufzeit: 08/2022 - 07/2025

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