Laufende Forschungsprojekte

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

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

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

Der Hopfenanbau im Gebiet der Hallertau wird in großem Maßstab betrieben: Fast ein Drittel des weltweit produzierten Hopfens wird auf etwa 17.200 ha Fläche in Hallertauer Hopfengärten erzeugt. Als Kultur, die über mehrere Jahre am selben Standort verbleibt, ist Hopfen dabei in besonderem Maß Klimaeinflüssen ausgesetzt. Trockenperioden in den Monaten Juli und August führten zu teilweise erheblichen Ertragseinbußen: In den besonders betroffenen Jahren 2013, 2015 und 2018 lagen die Erträge je nach Hopfensorte um bis zu 40 % niedriger. Hier setzt das Projekt »HoPVen« an, in welchem die weltweit erste Agri-PV-Anlage im Hopfenbau wissenschaftlich untersucht wird. Mit einer Doppelnutzung der Fläche sowohl für die Landwirtschaft als auch für die Energiegewinnung durch Photovoltaik kann die Resilienz gegenüber den Folgen des Klimawandels erhöht und Einkommensströme von Landwirtschaftsbetrieben diversifiziert werden. | Laufzeit: 11/2023 - 10/2026

Einleitungstext | Laufzeit: 01/2023 - 12/2026

Im Rahmen des Projekts LAENDLE wird ein wegweisendes, lösungsmittel- und PFAS-freies Verfahren zur Trockenbeschichtung für Elektroden von Natrium-Ionen-Batterien entwickelt, das den Herausforderungen der herkömmlichen Nassbeschichtung begegnet. Die IKA-Werke GmbH und das Fraunhofer ISE bringen ihre Expertise in der Maschinenbau- und Batterieforschung zusammen, um eine lokale Wertschöpfung in Baden-Württemberg zu fördern. Der Mehrwert für die Branche liegt in der Reduktion von Produktionskosten und Ressourcenverbrauch bei gleichzeitiger Verbesserung der Umweltverträglichkeit. | Laufzeit: 07/2025 - 06/2027

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