Presseinformationen 2018

Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie für den Erfolg der Energiewende, denn sie können den Wärmebedarf effizient und nachhaltig decken. Während der Markt im Bereich der Ein- und Zweifamilienhäuser stetig wächst, ist die Nutzung von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern sowie in der gewerblichen und industriellen Anwendung in Deutschland noch ausbaufähig. Auf der Chillventa, der internationalen Fachmesse für Kälte - Klima - Lüftung – Wärmepumpen, rückt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE daher in einer Sonderpräsentation das Potenzial der Wärmepumpe und aktuelle Herausforderungen in den Fokus. Die Messe findet vom 16. bis 18. Oktober in Nürnberg statt.

Die Photovoltaik boomt weltweit. Betrachtet man die 2017 installierten PV-Kapazitäten, so hat Europa seine Vorreiterrolle verloren und steht inzwischen an vierter Stelle nach China, USA und Indien. Dass Europa aber bei Forschung und Entwicklung an der Weltspitze steht, zeigt die 35. European PV Solar Energy Conference and Exhibition, kurz EU PVSEC, die vom 24.-28.09.2018 in Brüssel stattfindet. Das Fraunhofer ISE ist als größtes europäisches Solarforschungsinstitut mit über 60 Vorträgen, Poster-Beiträgen, Session Chairs und zwei Plenarvorträgen sowie einem Stand auf der Begleitausstellung vertreten.

Die Wasserelektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom entwickelt sich immer mehr zu einer Kerntechnologie der Energiewende. Der steigende Anteil volatilen Wind- und Solarstroms kann in Form von Wasserstoff saisonal gespeichert, rückverstromt oder zu Kraftstoffen und chemischen Grundstoffen weiterverarbeitet werden. Allein für Deutschland wird bis 2050 eine installierte Anlagenleistung im dreistelligen Gigawattbereich prognostiziert, unter der Maßgabe, dass die Klimaschutzziele der Bundesregierung erreicht werden. Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie und Automatisierung IPA und das Beratungsunternehmen E4tech einen Fahrplan für die Etablierung der Wasserelektrolyse in Deutschland entwickelt.

Künstliche neuronale Netze sind, ähnlich dem menschlichen Gehirn, in der Lage, Handlungsstrategien selbstständig anhand von »erlebten« Beispielen (d.h. Trainingsdaten) zu entwickeln. Der Aufbau eines künstlichen neuronalen Netzes orientiert sich dabei an den Erkenntnissen der Neurobiologie über die Funktionsweise des menschlichen Gehirns. Es liegt nahe, solche Netzstrukturen auch für technische Regelungen einzusetzen. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat in dem Projekt »ANNsolar - Neuronale Netzwerke für die Anwendung in der Solarthermie« selbstlernende künstliche neuronale Netze für die Regelung solarthermischer Heizungssysteme entwickelt. Sie erfassen die individuelle thermische Dynamik des Gebäudes, die Wärmebedarfsänderung durch Solarstrahlung auf die Gebäudehülle und den Ladezustand des Speichers in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen. So können die Netze die thermischen Zustände für die Zukunft prognostizieren, ohne dass eine Simulation erforderlich ist. Die neuronalen Netze erlernen die entsprechenden Abhängigkeiten selbstständig.

Als »Forschungsfabrik für Solarzellen« vor zwölf Jahren eröffnet, leistet das Fraunhofer ISE Photovoltaik-Technologie Evaluationscenter PV-TEC einen wichtigen Beitrag zur Pilotierung von kristallinen Siliciumsolarzellen. Dieses einzigartige Dienstleistungszentrum für die gesamte Wertschöpfungskette der Photovoltaik-Industrie trägt dazu bei, die Lücke zwischen Forschung und Industrie zu schließen und ist damit ein zentraler Impulsgeber für den Innovationstransfer. Nach einem Brand im vorigen Jahr ist die Technologie-Plattform PV-TEC nun mit neuer Ausstattung erneut operativ und wird am 9. Juli 2018 eröffnet.

Die Agrophotovoltaik (APV), eine Verbindung von Solarstrom- und landwirtschaftlicher Produktion auf der gleichen Fläche, hat sich bereits in Pilotprojekten in mehreren europäischen Ländern bewährt. So hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Kooperation mit der »Innovationsgruppe APV-RESOLA« an einer 194 kWp großen Forschungsanlage am Bodensee nachgewiesen, dass APV die Landnutzungseffizienz um 60 Prozent steigert. »Im nächsten Schritt geht es nun darum, den ,Proof of Concept‘ der APV-Systemtechnik in Entwicklungs- und Schwellenländern zu etablieren, wo sie ihre Stärken aufgrund der höheren Solareinstrahlung noch besser ausspielen kann. Hier liegt ein enormes Potenzial«, erklärt Stephan Schindele, Projektleiter Agrophotovoltaik am Fraunhofer ISE. Das Institut arbeitet sowohl an einem Transfer der Technologie in andere Klimazonen als auch an neuen Anwendungen.

Neue Drucktechnologien für die ressourcenschonende Metallisierung von Solarwafern, neue Beispiele für bauwerkintegrierte Photovoltaik, hochkompakte und hocheffiziente Wechselrichter sowie ein Spektrum an Qualitätssicherungsinstrumenten und Prüfleistungen und nicht zuletzt einen neuartigen Batteriespeicher für stationäre Anwendungen zeigt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE auf der Intersolar Europe 2018 in München. In Halle A1.540 stellen die Freiburger Solarforscherinnen und -forscher den Fachbesuchern ihre jüngsten Entwicklungen vor.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben einen Wechselrichter zur direkten Einspeisung in das 10 kV-Mittelspannungsnetz entwickelt und erfolgreich in Betrieb genommen. Durch den Einsatz von Hochvolttransistoren aus Siliciumkarbid (SiC) kann die Kopplung mit dem Mittelspannungsnetz ohne zusätzlichen Transformator erfolgen. Der dreiphasige Wechselrichter kann sowohl zur Blindleistungsregelung als auch zur aktiven Filterung von unerwünschten Oberschwingungen im Stromnetz eingesetzt werden und somit zur Stabilität zukünftiger Stromnetze mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien beitragen.

Über 30 international tätige Unternehmen und Forschungseinrichtungen fordern in einem offenen Brief an die Bundesregierung eine industriepolitische Strategie für die Solarindustrie in Deutschland. Es bedürfe »einer gemeinsamen Anstrengung von Politik, Wirtschaft und Forschung, um Investitionen in Forschung und Entwicklung zu unterstützen und gleichzeitig die Nachfrage nach besonders nachhaltigen Solarprodukten zu fördern«, so die Unterzeichner des an das Bundeswirtschaftsministerium gerichteten Schreibens.

Die Photovoltaik (PV) ist eine der Hauptsäulen einer nachhaltigen Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien. Neben der momentan dominierenden Silicium-basierten PV bieten auch alternative Materialien wie Perowskite ein großes Potenzial. Für solch neue Solarzellentypen prüfen Wissenschaftler gänzlich neue Konzepte auf ihre Machbarkeit. Ein sehr innovativer Ansatz, um Solarzellen noch ressourcenschonender herstellen zu können, besteht darin, die Anzahl an Produktionsschritten durch Umkehrung des Herstellungsablaufes drastisch zu reduzieren. Dafür entwickelte das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE das »in-situ«-Konzept für gedruckte Perowskitsolarzellen. Mit einem Rekord-Wirkungsgrad von 12,6 % haben die Forscher hiermit jetzt einen wichtigen Meilenstein für gedruckte Photovoltaik erreicht.