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.

Auf Gewässern installierte Photovoltaik-Anlagen – sogenannte Floating-PV – boomt weltweit. In Deutschland sind bisher 21 Megawatt Peak installierte PV-Leistung auf Gewässern in Betrieb, weitere 62 Megawatt Peak in Genehmigung oder Konstruktion. Eine Analyse von RWE und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ergab nun, dass das Potenzial schwimmender Photovoltaik-Anlagen damit bei weitem nicht gehoben ist: Selbst bei strengen technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Vorgaben kommt das Team auf 1,8 Gigawatt Peak (Südausrichtung der Solarmodule), beziehungsweise 2,5 Gigawatt Peak (Ost-West-Ausrichtung) PV-Leistung, die auf Deutschlands künstlichen Seen installiert werden könnten. Um noch mehr Gewässerfläche für den Ausbau der Solarenergie zu nutzen, müsste die 15 Prozent-Belegungsgrenze gelockert werden.

Kann Deutschland seinen Strombedarf aus erneuerbaren Energien decken? Wie viel Atom- und Kohlestrom wird importiert? Führt eine Sonnenfinsternis zu einem Blackout? Um die Diskussion zur Energiewende zu versachlichen, stellte das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE vor zehn Jahren die Datenplattform »Energy-Charts« online. Die Webseite bietet heute ausführliche interaktive Daten rund um die deutsche Stromerzeugung, Klimadaten, Emissionen und Preise sowie Stromerzeugungs- und Börsendaten für 42 europäische Länder. Sie ist damit eine der umfangreichsten Datenplattformen zum Energiemarkt in Europa.

Im ersten Halbjahr 2024 wurde in Deutschland mit 140 Terawattstunden so viel erneuerbarer Strom erzeugt wie noch nie zuvor. Sein Anteil an der öffentlichen Nettostromerzeugung lag bei 65 Prozent. Die Erzeugung aus fossilen Energieträgern ist weiterhin rückläufig. Auch die Börsenstrompreise setzen ihren Abwärtstrend fort. Das geht aus den Halbjahresdaten zur öffentlichen Nettostromerzeugung hervor, die das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE heute vorgestellt hat. Basis der Auswertung ist die Datenplattform energy-charts.info.

Prof. Dr. Andreas Bett und Prof. Dr. Christian Doetsch treten zum 01. Juli 2024 als neue Doppelspitze das Amt der Sprecher der Fraunhofer-Allianz Energie an. Beide sind Institutsleiter an ihren Heimatinstituten, dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem ISE in Freiburg und dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen. Prof. Dr. Hans-Martin Henning, der das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Prof. Andreas Bett führt, stellte sich nach sieben Jahren erfolgreicher Amtszeit nicht erneut zur Wahl.

Für den Umbau des Energiesystems sind enorme Rohstoffen-Mengen nötig, z.B. Kupfer und Aluminium für Leitungen zur Anbindung von erneuerbaren Erzeugern ans Netz. Ein vielversprechender Ansatz zur Einsparung von Rohstoffen ist, bei erneuerbarer Energieproduktion statt in der Niederspannungs- in der Mittelspannungsebene zu agieren. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sieht insbesondere bei Photovoltaik-Großkraftwerken ein enormes Ein-sparpotenzial durch höhere Systemspannungen. Das Institut plant erste Pilot-Kraftwerke und strebt gemeinsam mit der Industrie eine breite Markteinführung an. Zum Launch seines neuen Forschungsleitthemas »Mittelspannung – ressourceneffizient vernetzt« zeigt das Fraunhofer ISE auf der Smarter E in München (19.-21. Juni) den weltweit ersten Mittelspannungs-PV-Stringwechselrichter und einen Mittelspannungs-Batteriewechselrichter.

Das Jahr 2024 ist durch eine substanzielle Reduktion der Fördermittel des Bundes für die Projektforschung gekennzeichnet. Die Energieforschung ist davon besonders betroffen. Es zeichnet sich eine Kürzung der verfügbaren Mittel für neue Projekte in Höhe von 30 % im Vergleich zum Vorjahr ab. Der Verbund »Energietechnologien und Klimaschutz« der Fraunhofer-Gesellschaft warnt vor diesem Hintergrund vor einem massiven Rückgang der Innovationsfähigkeit der deutschen Industrie bei Technologien für die Energiewende. In dem Verbund sind neun Institute der Fraunhofer-Gesellschaft organisiert, die die anwendungsorientierte Energieforschung maßgeblich vorantreiben.

Die Energiewende in Deutschland, Europa und weltweit sorgt für eine große Nachfrage nach Photovoltaikmodulen. Neben einem hohen Energieertrag spielen dabei auch Ästhetik und Akzeptanz eine zunehmend wichtige Rolle. Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE hat daher ein neuartiges solares Fassadenelement entwickelt, das sich nahezu unsichtbar und ohne nennenswerten Wirkungsgradverlust in eine Gebäudehülle integrieren lässt. Mit der Entwicklung der MorphoColor®-Beschichtungstechnologie haben die Experten einen wichtigen Beitrag für den Ausbau der integrierten Photovoltaik in Deutschland geschaffen. Für dieses zukunftsweisende Projekt werden sie mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2024 ausgezeichnet.

Wärmepumpen können nicht nur in Wohngebäuden effizient zum Einsatz kommen, sondern auch in Industrieprozessen mit Wärme- und Kälteanforderungen. Zu diesem Ergebnis kam ein Forschungsteam, an dem das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE im Rahmen des Verbundprojekts »ETA im Bestand« beteiligt war. Die Anwendung einer Wärmepumpe mit Propan-Kältekreis in einer industriellen Reinigungsmaschine führte zu erheblichen Einsparungen an Strom und CO2.

Am 15. April 2023 ging in Deutschland mit der Abschaltung der letzten drei Atomkraftwerke Emsland, Neckarwestheim und Isar die Ära der Kernkraft zu Ende. Am ersten Jahrestag des Ausstiegs zieht das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Bilanz. Die Kernkraft wurde durch die gestiegene Erzeugung aus erneuerbaren Energien energetisch ersetzt. Auch die Erzeugung aus fossilen Energien ging zurück, was durch Stromeinsparung, Eigenstromerzeugung aus Photovoltaik, eine reduzierte Last und Importe kompensiert wurde. Die Strompreise fielen auf das Niveau von 2021. Grundlage der Auswertung ist die Datenplattform energy-charts.info

Im Rahmen des Forschungsprojekts »Modellregion Agri-Photovoltaik für Baden-Württemberg« baut und beforscht ein Konsortium aus 13 Projektpartnern unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE unterschiedliche Agri-Photovoltaik (PV) Pilotanlagen in Baden-Württemberg. Erste Zwischenergebnisse zeigen, dass nicht nur die unter den Anlagen gebauten Kulturen von der teilweisen Verschattung profitieren, sondern auch die PV-Module dank der Kühlung durch die Pflanzen mehr Strom produzieren als vorab angenommen. Heute eröffnete Dr. Andre Baumann, Staatssekretär im Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft die fünfte Anlage des Projekts auf dem Obsthof Vollmer in Oberkirch-Nussbach. Im Fokus des Forschungsteams ist dort die Kombination von Kern- und Beerenobst mit unterschiedlich nachgeführten PV-Modulen.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat die dritte Auflage einer Kurzstudie zum Ausbau der Photovoltaik und Batteriespeicher in Deutschland vorgelegt. Zu den wichtigsten aktuellen Trends gehört der beschleunigte Zubau von Balkon- und Mini-PV-Anlagen bis 2 Kilowatt-Peak (kWp) Leistung sowie der Zuwachs bei Batteriespeichern durch gekoppelte Installation mit PV-Anlagen. Basis der Kurzstudie ist das Marktstammdatenregister (MaStR), in dem seit Januar 2019 alle an das allgemeine Versorgungsnetz angeschlossenen Stromerzeugungseinheiten eingetragen sein müssen.

Kein sauberes Wasser, kein funktionsfähiges Stromnetz, keine medizinische Grundversorgung – ein Szenario, das in abgelegenen Gebieten der Subsahara-Region nicht selten ist. Die Ausgründung der Fraunhofer-Institute für Schicht- und Oberflächentechnik IST und für Solare Energiesysteme ISE »S Mile Solutions (Pty) Ltd« will dies ändern. Das in Stellenbosch, Westkap, Südafrika ansässige StartUp stellt intelligente, kleine und netzunabhängige Infrastrukturlösungen bereit, die auf handelsübliche Pick-ups montiert werden und so Unternehmen und Institutionen die Möglichkeit bieten, mit ihren Produkten auch ländliche und abgelegene Gebiete zu erreichen.

Bundeskanzler Olaf Scholz besuchte am heutigen Dienstag, 27. Februar, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg. Am größten europäischen Solarforschungsinstitut informierte er sich insbesondere über neue Technologien für energieeffiziente Gebäude und klimaneutrales Wohnen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer ISE erläuterten aktuelle Forschungsergebnisse zu Wärmepumpen, Fassaden- oder Fahrzeugintegrierter Photovoltaik sowie zur Ladeinfrastruktur für die Elektromobilität. Begleitet wurde der Kanzler durch Baden-Württembergs Ministerin für Landesentwicklung und Wohnen, Nicole Razavi, und Freiburgs Oberbürgermeister Martin Horn.

PV-Modulhersteller können sich aus einer großen Auswahl an Solarzellen, Verbindungstechnologien, Einkapselungsmaterialien und -prozessen für ihre Solarmodule bedienen. Gleichzeitig stehen sie vor der Herausforderung, möglichst hocheffiziente, langlebige und recyclingfähige sowie speziell für integrierte Anwendungen angepasste PV-Module auf den Markt zu bringen. Damit Hersteller bei der Erprobung neuer Modulkonzepte die dafür benötigten Anlagen und Materialien nicht gleich selbst anschaffen müssen, entwickelt und testet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE neue Produktideen für sie. Heute eröffnete das Institut sein auf über 1.000 Quadratmeter neu aufgestelltes »Module-TEC«. In der PV-Modul-Entwicklungs- und Fertigungsumgebung können Prototypen bis hin zu Kleinserien auf Industrieanlagen gefertigt und getestet werden.

Für den Markthochlauf der Elektromobilität in Deutschland spielt auch eine gut ausgebaute Ladeinfrastruktur eine wichtige Rolle – gerade in Großstädten mit vielen Mehrfamilienhäusern und Nichtwohngebäuden bleibt das Laden über Nacht aber für viele eine Herausforderung. Eine neue Studie der Fraunhofer-Institute ISI und ISE im Auftrag von Transport & Environment (T&E) untersucht, welche Bedarfe und Potenziale Mehrfamilien- und Nichtwohngebäude für die Ladeinfrastruktur bieten – gerade auch mit Blick auf die Novelle des Gebäude-Elektromobilitätsinfrastruktur-Gesetzes (GEIG). Zwischen dem geplanten Ausbau und dem Bedarf an Ladepunkten droht demnach bis 2030 eine relevante Lücke.

Photovoltaik-Module auf Basis von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen haben das Potenzial deutlich höhere Wirkungsgrade zu erzielen als heutige Silizium-PV-Module. Ein Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE fertigte nun aus Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen von Oxford PV ein PV-Modul mit einem Wirkungsgrad von 25 Prozent und einer Leistung von 421 Watt auf einer Fläche von 1,68 Quadratmetern. Es ist das effizienteste Silizium-Perowskit-Tandem Solarmodul der Welt im industriellen Format. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzten für die Herstellung Anlagen im Module-TEC des Fraunhofer ISE, die bereits in der Massenproduktion Anwendung finden und optimierten die Prozesse für die Tandemtechnologie.

Die Entscheidung für den Austausch oder Ersatz eines Heizsystems ist eine, die für mehr als ein Jahrzehnt getroffen wird. Oftmals berücksichtigen Verbraucherinnen und Verbraucher dabei vor allem die einmal anfallende Einbau-Investition. Die Kosten über den gesamten Lebenszyklus sind deutlich schwerer zu ermitteln und unsicher, daher werden sie häufig zu wenig in die finanzielle Überlegung mit einbezogen. In einer neuen Analyse haben Forschende des Energiewende-Projekts Ariadne berechnet, wie hoch die Kosten für verschiedene Heiztechniken in bestehenden Wohngebäuden über einen Zeitraum von 20 Jahren angesichts zukünftiger Energieträgerpreise sowie der zu erwartenden CO2-Preisentwicklung sind. Ihr Fazit: Wird jetzt neu in einen Heizungsaustausch investiert, sind Wärmepumpen und Fernwärme nicht nur klima-schonender, sondern langfristig auch kostengünstiger als das Heizen mit Gas.

Baden-Württemberg plant bis zum Jahr 2040 klimaneutral zu sein. Der Ausbau der Erneuerbaren Energien muss in dem Bundesland allerdings schneller vorankommen, um den bis zum Jahr 2040 stark steigenden Strombedarf zu decken. Doch selbst wenn die aktuellen Ziele der Landesregierung für den Erneuerbaren-Ausbau umgesetzt werden sollten, bleibt ein erheblicher Importbedarf für Strom. Das sind zentrale Ergebnisse der »BW-Stromstudie«, die im Auftrag der Industrie- und Handelskammern (IHKs) in Baden-Württemberg durch das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg erstellt wurde.

Die öffentliche Nettostromerzeugung hat 2023 einen Rekordanteil erneuerbarer Energien von 59,7 Prozent erreicht. Der Anteil an der Last lag bei 57,1 Prozent. Das geht aus einer Auswertung hervor, die das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE heute vorgelegt hat. Bei Wind- und Solarstrom wurden 2023 neue Bestwerte erzielt. Die Erzeugung aus Braunkohle (-27 Prozent) und Steinkohle (-35 Prozent) ging dagegen stark zurück. Beim Ausbau der Erzeugungskapazitäten stach die Photovoltaik hervor: Mit ca. 14 Gigawatt war der Zubau erstmals zweistellig und übertraf das gesetzliche Klimaschutzziel der Bundesregierung deutlich. Quelle der Daten ist die Plattform energy-charts.info