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Bei hohen Entladeströmen bleibt die Temperatur im Inneren einer Lithium-Ionen-Zelle messtechnisch meist unzugänglich, üblich sind Messungen am Zellgehäuse. Dabei ist die bei der Entladung entstehende Wärme ausschlaggebend für Sicherheit sowie Lebensdauer und somit auch für die Auslegung des Batteriemanagements. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben gemeinsam mit der Hilti AG ein minimalinvasives Verfahren entwickelt, mit dem Thermoelemente nachträglich im Elektrodenkern kommerzieller Pouchzellen angebracht werden. Die Ergebnisse sind im Journal of The Electrochemical Society frei zugänglich (Open Access) veröffentlicht.

Lithium ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken, gleichzeitig belastet seine Gewinnung die Umwelt und lokale Lebensgrundlagen. Das deutsch-chilenische Forschungsprojekt »PaNaBat« setzt hier an: eine gemeinsame Netzwerkplattform soll die Zusammenarbeit in Forschung, Ausbildung, Technologietransfer und industrieller Kooperation in den Bereichen nachhaltige Batterierohstoffe, Lithiumgewinnung und Batterierecycling stärken. Das Fraunhofer ISE bringt seine umfangreiche Labor- und Forschungsinfrastruktur für die Entwicklung von Batteriematerialien und Zelltechnologien ein.

Forschende der Nachwuchsgruppe Optoelektronische Dünnschichtmaterialien am Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) der Universität Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben eine neue Prozesskette für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen entwickelt, die vollständig ohne Lösungsmittel auskommt. Die Forschungsergebnisse wurden jetzt im renommierten Fachjournal Joule veröffentlicht.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat ein Memorandum of Understanding (MoU) mit der Himachal Pradesh University (HPU) Shimla (Indien) unterzeichnet. Ziel ist es, zusammen an Forschungsprojekten im Bereich Erneuerbare Energien zu arbeiten, die gegenseitige Betreuung von Master- und PhD-Studierenden zu ermöglichen sowie Austauschprogramme anzubieten. Besonderes Augenmerk der Zusammenarbeit liegt auf der Forschung zu schwimmenden Photovoltaikanlagen, der sogenannten Floating PV, sowie Agri-Photovoltaik.

Beim »From Lab to Market Challenge«-Event Ende Juni in Leverkusen belegte das Team »ESILIB« des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE den zweiten Platz. Die Forschenden entwickeln Anoden-Materialien für die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien und setzen dabei auf ein Silizium-Kohlenstoff-Komposit, das nachhaltig ist und gleichzeitig die Reichweite von Elektrofahrzeugen um bis zu 40 Prozent erhöhen kann.

Um Wasserstoff per Elektrolyse aus den Wasser-Molekülen abzuspalten, braucht es Energie, die bestenfalls aus Erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben ein kombiniertes Photovoltaik-/Elektrolyse-Modul entwickelt, das Wasserstoff effizient direkt aus Solarenergie produziert. Dafür wird das Wasser-Molekül mithilfe der hohen Photospannung von Mehrfachsolarzellen gespaltet, die wiederum elektrisch und thermisch mit Elektrolysezellen verbunden sind. Ein im Freien vermessener Demonstrator des Forschungsteams wandelte bis zu 31,3 Prozent der Sonnenenergie in chemische Energie um, bezogen auf den Brennwert von Wasserstoff.

Das Ergebnis einer aktuellen Kurzstudie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE: In Privathaushalten sind Wärmepumpen und Fernwärme über den Lebenszyklus hinweg in der Regel deutlich günstiger als Gasbrennwertheizungen – zumal Gasheizungen künftig steigende Anteile sogenannter grüner Gase gemäß der geplanten „Bio-Treppe“ nutzen müssen. Dies sieht zumindest der Entwurf des Gebäudemodernisierungsgesetzes (GModG) vor.

Die Europäische Union will sich unabhängiger von Rohstoffimporten machen und gleichzeitig die Versorgung mit Materialien sichern, die für die Energiewende gebraucht werden. Hier setzt das europäische Projekt »M-BAT« an: Es wird chemische Verfahren zur Rückgewinnung von Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit entwickeln und Pilotprojekte in Spanien, Polen und England durchführen. Das Fraunhofer ISE bringt seine Expertise im Bereich der direkten Lithiumgewinnung aus geothermalen Solen in das Projekt ein.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, die FENECON GmbH und der OpenEMS Association e. V. entwickeln gemeinsam eine Open-Source-Referenzimplementierung für Energiemanagementsysteme (EMS), die eine sichere und interoperable Kommunikation zwischen Messsystem, Steuerung und dezentralen Energieanlagen ermöglicht. Diese Lösung legt die Grundlage für sichere Stromnetze und den wirtschaftlich optimalen Betrieb von Erzeugern, Speichern und Stromverbrauchern. Die Integration einer am Fraunhofer ISE entwickelten Bibliothek für Kommunikationsprotokolle in das quelloffene Energiemanagementsystem OpenEMS soll die Digitalisierung des Energiesystems vorantreiben.

Die Entwicklungen bei PV-Hybridspeichern und Elektromobilität schreiten rasch voran, und mit ihnen entwickelt sich auch die dafür notwendige Leistungselektronik weiter. In dem vom Fraunhofer ISE koordinierten Verbundprojekt »GaNHypeCharge« werden innovative Technologien für einen PV-Heimspeicher mit bidirektionaler DC-Ladung erforscht und demonstriert. Ziel ist es, ein besonders effizientes und ressourcenschonendes Speichersystem zu entwickeln, das Photovoltaik, stationäre Batteriespeicher sowie die direkte DC-Ladung von Elektrofahrzeugen intelligent koppelt.