Presseinformationen 2024

Wärmepumpen können mit künstlicher Intelligenz effizienter betrieben werden, da sich fehlerhafte Geräteeinstellungen vermeiden lassen und die Heizsysteme optimiert laufen können. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht an einer neuen Generation von intelligenten Wärmepumpen, die sich mithilfe von künstlichen neuronalen Netzen an ihre Umgebungsbedingungen anpassen, bei verändernden Bedingungen dazulernen und dadurch Energieeffizienz und Nutzerkomfort steigern. Umfangreiche Simulationsergebnisse versprechen ein Energieeinsparungspotenzial von 5 bis 13% bei erhöhtem Komfort, was durch einen ersten Feldtest in einem realen Gebäude bestätigt werden konnte.

Fraunhofer ISE und Fraunhofer UMSICHT haben ein vorgefertigtes Fassadenelement mit Integrierter Photovoltaik entwickelt, das Stromgewinnung, Wetterschutz und Wärmedämmung in sich vereint. Durch den Wegfall einer zusätzlichen Unterkonstruktion für die Solarmodule werden große Mengen an Material eingespart. Gleichzeitig lässt sich dadurch bei der Sanierung von Gebäudehüllen die Montage beschleunigen. Besucherinnen und Besucher der »BAU« können zwei Varianten der BIPV-Fassadenelemente vom 13. bis 17. Januar 2025 am Stand der Fraunhofer Allianz Bau auf der Messe München besichtigen. Das Fassadenelement entstand im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts »BAU-DNS«.

Die Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen bestehend aus stabilen Materialien und gefertigt mit skalierbaren Produktionsverfahren ist die Voraussetzung für den nächsten Technologiesprung der Photovoltaik-Industrie. Über einen Zeitraum von fünf Jahren haben sechs Fraunhofer-Institute im Fraunhofer-Leitprojekt »MaNiTU« ihre Kompetenzen vereint, um möglichst nachhaltige Wege für die Markteinführung dieser Tandem-Solarzellen aufzuzeigen. Dabei konnten sie zeigen, dass hohe Wirkungsgrade mit industrienahen Prozessen realisierbar sind. Hohe Effizienzen konnten jedoch nur mit bleihaltigen Perowskiten erzielt werden. Daher entwickelten die Forschenden geeignete Recycling-Konzepte, um die Nachhaltigkeit zu sichern.

Zur Deckung seines Bedarfs wird Deutschland einen Großteil des grünen Wasserstoffs und der wasserstoffbasierten Syntheseprodukte importieren müssen. Im Projekt »HYPAT« hat daher ein Konsortium aus Wissenschaft und Entwicklungszusammenarbeit einen globalen Wasserstoff-Potenzialatlas entwickelt, der nachhaltige Standorte für die grüne Wasserstoffwirtschaft der Zukunft identifiziert und analysiert. Er zeigt erstmals umfassend mögliche Partnerländer Deutschlands für eine kooperative Entwicklung inklusive der potenziellen Handelsvolumina, Produktions- und Transportkosten jeweils für 2030 und 2050 auf.

Das Institut für Psychologie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben gemeinsam eine Studie zur sozialen Akzeptanz bauwerkintegrierter Photovoltaik (PV) durchgeführt. Dabei kamen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum Schluss, dass die Akzeptanz von Photovoltaik im urbanen Raum generell sehr hoch ist. PV an modernen Gebäuden wird positiver bewertet als an historischen Gebäuden. Eine farbliche Anpassung von PV-Anlagen an das Gebäude erhöht diese Akzeptanz weiter, bis zu dem Punkt, dass bei einer unsichtbaren Integration von Photovoltaik keine Akzeptanzunterschiede mehr für unterschiedliche Gebäudetypen feststellbar sind.

Eine neue Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE zeigt, wie auf der Ebene der Bundesländer die Transformation des Energiesystems hin zur Klimaneutralität im Jahr 2045 technologisch aussehen könnte. Mithilfe des sektorenübergreifenden Energiesystemmodells REMod wurden kostenoptimierte Entwicklungspfade für die Bereiche Energiewirtschaft, Verkehr, Industrie und Gebäude – einschließlich der notwendigen Infrastrukturen – quantifiziert. Dabei wurden verschiedene mögliche Szenarien betrachtet. Die Studie bestätigt die zentrale Rolle der Elektrifizierung für eine möglichst kosteneffiziente Transformation, wobei Wasserstoff ergänzend in Industrie, Bereichen des Verkehrs und Kraftwerken benötigt wird. Für den Transport von Strom und Wasserstoff aus dem Norden in die Verbrauchszentren im Westen und Süden ist ein stärkerer Netzausbau nötig. Für ein Energiesystem mit hohem Anteil erneuerbarer Energien müssen zudem Erzeugung und Verbrauch flexibilisiert werden.

Batterien sind ein Kernbaustein einer erfolgreichen Energiewende – ob für die Elektrifizierung des Verkehrs, die Stabilisierung des Stromnetzes oder den Ausgleich fluktuierenden Grünstroms. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht seit Jahren entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Batterien. Mit seinem neuen »Zentrum für elektrische Energiespeicher«, das heute eingeweiht wird, stehen ihm nun modernste Labors für internationale Spitzenforschung zur Verfügung. Im Mittelpunkt der aktuellen Forschung steht die Verbesserung von Nachhaltigkeit, Sicherheit und Performance von Batteriespeichern.

Für klimaneutrale Industrieprozesse sind grüner Wasserstoff und darauf basierende Power-to-X-Produkte unverzichtbar. Neben der Wasserstoffproduktion in Deutschland ist daher ein kosteneffizienter Import von Power-to-X-Produkten notwendig. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat im Auftrag des Bundesverbands der Deutschen Industrie (BDI) und des World Energy Council (WEC) die Produktions- und Bereitstellungskosten von Wasserstoff in und aus Kolumbien untersucht. Drei Regionen (Cartagena/Barranquilla, La Guajira, Valle del Cauca) sind demnach besonders geeignet. Neben den rein techno-ökonomischen wurden auch sozio-ökonomische Kriterien berücksichtigt, wie die Einbindung der lokalen Bevölkerung oder bestehende Schutzgebiete. Die Studie ist seit heute online verfügbar.

Im Projekt »LC R290« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE einfach anwendbare und reproduzierbare Lösungen für den Ersatz von Gas- und Ölheizungen in Bestands-Mehrfamilienhäusern. Dabei setzt das Fraunhofer ISE auf das Kältemittel Propan (R290). Mit einem Konsortium von zwanzig Firmen aus der Heizungsbranche und Wohnungswirtschaft hat das Forschungsinstitut erste Umsetzungskonzepte erarbeitet, die auf der Messe Chillventa vom 8. bis 10. Oktober in Nürnberg einem Fachpublikum präsentiert werden.

Die Neuauflage der Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE zu den Stromerzeugungskosten verschiedener Kraftwerke belegt, dass Photovoltaik-Anlagen mittlerweile auch in Kombination mit Batteriespeichern deutlich günstiger Strom produzieren, als Kohle- oder Gaskraftwerke. Das Fraunhofer ISE berechnet die sogenannten Stromgestehungskosten – also die durchschnittlichen Erzeugungskosten pro Kilowattstunde Strom – für Deutschland seit 2010 in regelmäßigen Abständen. Die neue Analyse beinhaltet zum ersten Mal auch die Stromgestehungskosten für Agri-Photovoltaik, Wasserstoffkraftwerke und neue Kernkraftwerke. Neben dem Ist-Stand für 2024 geben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch eine Prognose für die Kostenentwicklung bis 2045 ab.