Sustainable Development Goals

Beitrag zur Agenda 2030 und den Sustainable Development Goals#

Die Agenda 2030 wurde 2015 auf einem Gipfel der Vereinten Nationen von allen Mitgliedsstaaten verabschiedet. Sie schafft die Grundlage für die Gestaltung eines weltweiten wirtschaftlichen Fortschritts, der im Einklang mit sozialer Gerechtigkeit und den ökologischen Grenzen der Erde steht. Das Kernstück der Agenda 2030 bilden die 17 Ziele für eine Nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs).

Die Erarbeitung von Lösungsansätzen und Entscheidungsgrundlagen für wichtige gesellschaftliche Herausforderungen ist eine wichtige Aufgabe von Wissenschaft und Forschung. Das Fraunhofer ISE leistet mit seiner Forschungs- und Entwicklungsarbeit einen wichtigen Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung und somit zum Erreichen der »Sustainable Development Goals«. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf den wissenschaftlich-technologischen Entwicklungen in Entwicklungsziel 7 »Bezahlbare und saubere Energie«. Darüber hinaus haben wir im Rahmen unseres Portfolios acht weitere Entwicklungsziele identifiziert, für die unsere Arbeit relevant ist.

Zwischen den SDGs gibt es zahlreiche Wechselwirkungen und Verknüpfungen: Viele Ziele können nur dann erreicht werden, wenn auch bei anderen Zielen Fortschritte erzielt werden. So ergeben sich beispielsweise zwischen dem SDG 7 »Bezahlbare und Saubere Energie«, dem SDG 2 »Hunger« oder dem SDG 6 »Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen« zahlreiche Wechselwirkungen. Forschungsthemen des Fraunhofer ISE wie die Agri-Photovoltaik oder die Wasseraufbereitung und Stofftrennung tragen diesen Wechselwirkungen Rechnung.

Auf diesen Seiten geben wir einen exemplarischen Überblick darüber, wie und in welchen Bereichen das Fraunhofer ISE zur Erreichung der Ziele beiträgt. Diese Übersicht erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sie illustriert jedoch, wie wichtig und umfassend die Rolle der Forschungs- und Entwicklungsarbeit zur Umsetzung der Agenda 2030 ist.

Beitrag des Fraunhofer ISE zu den Sustainable Development Goals SDG
© Fraunhofer ISE
Beitrag des Fraunhofer ISE zu den Sustainable Development Goals SDG.
SDG 2 Kein Hunger

Das Fraunhofer ISE trägt zur Erreichung der Ziele in SDG 2 mit seinen Forschungsthemen Agri-Photovoltaik (Agri-PV) und Aquakultur-Photovoltaik (Aqua-PV) bei.

Agri-Photovoltaik 

Agri-PV beschreibt eine Technologie zur effizienten Doppelnutzung von landwirtschaftlichen Flächen für Nahrungsmittelproduktion bei gleichzeitiger PV-Stromerzeugung. Damit steigert Agri-PV die Flächeneffizienz und ermöglicht PV-Leistung auszubauen bei gleichzeitigem Erhalt fruchtbarer Ackerflächen für die Landwirtschaft. Da Agri-PV-Projekte prädestiniert dafür sind, dezentral von Landwirten, Gemeinden sowie kleinen und mittelständischen Unternehmen getragen zu werden, fördert dies zudem die Wertschöpfung in der Region und somit die ländliche Entwicklung.

Mehr Informationen zur Agri-Photovoltaik

 

Aquakultur-Photovoltaik 

Bei der Aqua-PV werden Photovoltaikmodule über Aquakulturen eingesetzt. Sie können die Flächennutzungsrate steigern, indem sie die Qualität und den Ertrag von Aquakulturen erhöhen.

Mehr Informationen zu Aquakultur-Photovoltaik

SDG 4 Hochwertige Bildung

Das Fraunhofer ISE leistet durch hochwertige Studien- und Weiterbildungsangebote für unterschiedliche Zielgruppen einen Beitrag zur Erreichung des Ziels 4.

 

Studium und Weiterbildung

Das Fraunhofer ISE und die Albert-Ludwigs-Universtität Freiburg kooperieren bei folgenden Studien- und Weiterbildungsangeboten:

Master of Science in Solar Energy Engineering

Renewable Energy Engineering and Management REM

Sustainable Systems Engineering (SSE)

Weiterbildung DAS Energiesystemtechnik

Hervorzuheben ist die internationale Ausrichtung der Studiengänge. Die Studierenden kommen aus aller Welt.

Mehr Informationen

 

Vorlesungen und Seminare

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des Fraunhofer ISE halten an der Universität Freiburg bzw. an anderen Universitäten und Hochschulen regelmäßig Vorlesungen und Seminare. 2020 waren 46 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Institutes neben ihrer Forschungsarbeit auch in der Lehre tätig. An sechs Hochschulen wurden insgesamt 77 Lehrveranstaltungen durchgeführt.

Mehr Informationen

 

Promovierende

Doktorandinnen und Doktoranden tragen wesentlich zur wissenschaftlichen Arbeit im Fraunhofer ISE bei. 2020 waren 128 Promovierende am Fraunhofer ISE beschäftigt. Die »Leitlinie zur Erstellung von Doktorarbeiten und zur Ausbildung von Doktorandinnen und Doktoranden am Fraunhofer ISE im Rahmen von Promotionsverfahren« regelt die Rahmenbedingungen für eine zuverlässige, verantwortungsvolle und qualitativ hochwertige Betreuung sowie die Schaffung einer Atmosphäre wissenschaftlich freien Forschens. Das interne Förderprogramm  »DokInCareer« unterstützt Wissenschaftlerinnen auch während der Promotionsphase.

 

Für Studierende

Studierende können ihre Bachelor- und Masterarbeiten am Fraunhofer ISE durchführen, darüber hinaus bieten wir Praktika und Stellen für Studentische Hilfskräfte an. 

Mehr Informationen

 

Für Schülerinnen und Schüler

Die Angebote für Schülerinnen und Schüler umfassen unter anderem Schülerpraktika und den Girl`s Day.

 

Berufliche Ausbildung

Das Fraunhofer ISE bietet Ausbildungsberufe aus Elektronik, IT, Technik, Labor und Verwaltung sowie Duale Studienangebote.

Mehr Informationen

SDG 6 Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen

Das Fraunhofer ISE leistet unter anderem folgenden Beitrag zur Erreichung des Ziels 6:

 

Wasseraufbereitung und Stofftrennung

Am Institut arbeiten wir daran, energieeffiziente und nachhaltige Verfahren zu entwickeln, um Rohwasser aufzubereiten und Abwasser zu recyceln. Damit wollen wir helfen, die Kluft zwischen Wasserverbrauch und natürlicher Regeneration von Wasserressourcen verringern.

Bei der Vielzahl an Themen, die wir abdecken, liegt unser Fokus auf Projekten zum Wasser-Energie-Nexus, zur Stofftrennung – also der Gewinnung von Mineralien und Flüssigkeit aus Abwasser – sowie zur Membrantechnologie.

Mehr Informationen zu Wasseraufbereitung und Stofftrennung

SDG 7 Bezahlbare und Saubere Energie

Der umfassendste Beitrag des Fraunhofer ISE zu den SDGs liegt bei den wissenschaftlich-technologischen Entwicklungen in Entwicklungsziel 7 »Bezahlbare und saubere Energie«.

Wir forschen für die Energiewende und leisten damit einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige, wirtschaftliche, sichere und sozial gerechte Energieversorgung weltweit. Unser Zukunftsziel ist eine Energieversorgung, die auf der ausschließlichen Nutzung von erneuerbaren Energien basiert. Diesen Ansatz verfolgen wir konsequent in allen unseren Geschäftsfeldern. Diese sind:

 

Photovoltaik

Die Photovoltaik-Technologie ist eine zentrale Säule für die Transformation unseres Energiesystems hin zu erneuerbaren und nachhaltigen Quellen. Analysen und Modelle des Fraunhofer ISE zeigen eindeutig, dass die Energiewende nicht realisierbar ist, ohne das enorme Potenzial der Photovoltaik zu nutzen. Daher ist die technologische Weiterentwicklung der Photovoltaik unerlässlich.

Mehr Informationen zum Geschäftsfeld Photovoltaik

 

Energieeffiziente Gebäude

Über 40 Prozent der Endenergie entfallen auf den Gebäudesektor. Hierfür betrachten wir den Lebenszyklus der Gebäude, um den Energiebedarf zu senken und sie mit erneuerbaren Energien zu versorgen. Damit verbundene Zukunftsfragen lösen wir durch systemische Integration, digitale Methoden und Technologieentwicklung in den Bereichen Gebäudehülle, Wärme- und Kälteversorgung und Energiespeicher.

Mehr Informationen zum Geschäftsfeld Energieeffiziente Gebäude

 

Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher

In diesem Geschäftsfeld bieten wir FuE-Leistungen zur Erzeugung, Wandlung sowie thermochemischen Weiterprozessierung von Wasserstoff. Im Geschäftsfeldbereich Batteriematerialien, -zellen, -module und -systeme umfasst unser Angebot FuE-Leistungen, die auf gängigen und zukünftigen Technologien basieren.

Mehr Informationen zum Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher

 

Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse

In sonnenreichen Regionen liefern solarthermische Kraftwerke (Concentrated Solar Power, CSP) schon heute bedarfsgerecht erneuerbaren Strom durch den Einsatz großer thermischer Speicher. Gemeinsam mit unseren Partnern forschen wir an Materialien, Komponenten, Kollektoren und Systemen, um die Effizienz weiter zu erhöhen und Herstellungskosten weiter zu senken. Auch der kosteneffiziente und ressourcenschonende Betrieb der Anlagen ist Gegenstand aktueller Arbeiten. Thermische Speicher bieten auch in industriellen Prozessen große Chancen, Prozesse effizienter und Energieflüsse flexibler zu gestalten. Neben konkreten Speicherlösungen und Energieeffizienzmaßnahmen arbeiten wir an der Einbindung solarer Prozesswärme in die Wärmeversorgung industrieller Prozesse.

Mehr Informationen zum Geschäftsfeld Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse

 

Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme

Im Geschäftsfeld »Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme« befassen wir uns überwiegend mit Forschungsthemen aus dem Bereich Elektrizität. Wir arbeiten daran, das Zusammenspiel zwischen der effizienten Gewinnung erneuerbarer Energien, der sicheren Versorgung der Verbraucher, der Energiespeicherung und dem stabilen Stromnetzbetrieb zu optimieren. Darüber hinaus stellt die Sektorenkopplung – z. B. dem Verkehrs- oder Gebäudesektor – einen weiteren, wichtigen Schwerpunkt unserer Aktivitäten dar.

Mehr Informationen zum Geschäftsfeld Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme

SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur

Das Fraunhofer ISE trägt zur Erreicherung des SDG 9 wie folgt bei:

 

Sustainable PV Manufacturing in Europa

Wir entwickeln weltweit fortschrittlichste Technologien, wie beispielhaft die Tandemsolarzellen, die die Wirkungsgrade von Siliciumsolarzellen übertreffen. Dabei etablieren wir umweltfreundliche Produktionstechnologien und berücksichtigen Aspekte wie Kreislaufwirtschaft und Recycling. So unterstützen wir die europäische Forschungsindustrie bei der Herstellung qualitativ hochwertiger, ressourcenschonender und nachhaltiger Solarmodule.

In 2018 haben wir die Initiative »10GWGreenFab« gestartet, das auch von Unternehmen mit getragen wird. Diese Initiative wurde führte zur Gründung von europäischen Bündnissen wie »Solar Europe Now» und »ESMC - European Solar Manufacturing Council«. Gemeinsam fordern wir die europäischen Institutionen auf, den strategischen Wert der Photovoltaik bei den kommenden Klima-, Forschungs- und Innovationsinitiativen sowie nachhaltigen Finanzinitiativen stärker zu berücksichtigen.

Mehr Informationen zu Sustainable PV Manufacturing in Europe – An Initiative for a 10GW GreenFab sowie die Presseinformation »Europäische Solarforschung und -industrie besorgt über fehlende Signale für die Branche im Rahmen des EU Green Deals«

 

Energiesystemanalysen

Erneuerbare Energien, besonders Photovoltaik und Windenergie, haben sich in den vergangenen Jahren dank fallender Preise rasant entwickelt und tragen nun zu weitreichenden Ver- änderungen im Energiesystem bei. Um die Schwankungen in der Stromproduktion auszugleichen, müssen Möglichkeiten gefunden werden, Erzeugung und Bedarf einander anzupassen.

Im Themenkomplex Energiesystemanalyse beschäftigen wir uns mit techno-ökonomischen Analysen für den Umbau des Energiesystems

Mehr Informationen zu Energiesystemanalyse

 

Industrieprozesse und Prozesswärme

Die meisten installierten solarthermischen Anlagen dienen der Trinkwassererwärmung und der solaren Raumheizung. Für Landwirtschaft, Gewerbe und Industrie wird jedoch auch zunehmend die Nutzung von Prozesswärme aus solarthermischen Großanlagen attraktiv, zumal durch Kopplung mit solarthermischer Stromerzeugung oder solarer Kühlung (Polygeneration) bisweilen eine bessere Gesamtwirtschaftlichkeit erzielt werden kann. Ein Großteil der Endenergie für industrielle Prozesse könnte daher in Zukunft solar erzeugt werden.

 

Lüftung, Klima, Kälte

Effiziente Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik leistet einen entscheidenden Beitrag zur energetischen Optimierung von Gebäuden und industriellen Prozessen. Schwerpunkte unserer Arbeiten sind die Komponentenentwicklung im Kältekreis, die Nutzung von natürlichen Kältemitteln wie u.a. Propan, die Optimierung von Wärmeübertragern sowie energieeffiziente Lüftungskonzepte für Wohn- und Bürogebäude.

Mehr Informationen zu Lüftung, Klima, Kälte und zu effizienten Wärmeübertragern

SDG 11 Nachhaltige Städte und Gemeinden

Im Folgenden geben wir einen Überblick über den Beitrag des Fraunhofer ISE zur Erreichung der Ziele in SDG 11.

 

Smart Energy Cities, Quartierskonzepte und Wärmenetze

Das Fraunhofer ISE unterstützt Städte und Gemeinden bei der Entwicklung und Umsetzung zukunftsfähiger Energiesysteme durch innovative Technologien und Systemlösungen. Der Bedarf seitens der Kommunen ist dabei deutlich gestiegen, da sie aktuell einem hohen Veränderungsdruck unterliegen. Die Gründe hierfür sind u.a. Luftverschmutzung, Staus und Parkplatzknappheit, eine vielfach veraltete Infrastruktur, Extremwetterereignisse durch Klimawandel, steigende Energiepreise, demographischer Wandel und ein verschärfter Wettbewerb um Unternehmen, Arbeitsplätze und gut ausgebildete Mitarbeitende.

Mehr Informationen zu Smart Energy Cities, Quartierskonzepte und Wärmenetze und die Entwicklung von Smart-City-Technologien in Reallaboren

 

Energieagenten und Quartiersmanagement

Mit dem zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energien steigt der Bedarf an intelligenten Energiemanagementlösungen. Auf unterster Ebene optimieren wir daher gebäudeinterne Energiesysteme. Mit sinkender Einspeisevergütung für Strom aus Photovoltaikanlagen wird es für Privatpersonen immer interessanter den Eigenverbrauch im Gebäude zu erhöhen. Dies gilt für Einfamilienhäuser, aber in Zukunft auch verstärkt für Mieterstromobjekte. Auf der nächsthöheren Ebene beschäftigen wir uns mit der Optimierung ganzer Quartiere.

Mehr Informationen zu Energieagenten und Quartiersmanagement

SDG 12 Nachhaltiger Konsum und Produktion

Das Fraunhofer ISE trägt zur Erreicherung des SDG 12 unter anderem wie folgt bei:

 

Am Institut entwickeln und optimieren wir – häufig gemeinsam mit unseren Partnern aus der Industrie – ressourcenschonende, energieeffiziente und schadstofffreie Produktionsprozesse, Produkte und Technologien Dabei betrachten wir sowohl einzelne Produktionsphasen als auch gesamte Produktlebenszyklen, wie die folgenden Projektbeispiele demonstrieren. In dem Projekt »SiTaSol – Anwendungsrelevante Validierung von c-Si basierten Tandemsolarzellenprozessen mit 30 % Zielwirkungsgrad« entwickelt das Fraunhofer ISE höchsteffiziente siliciumbasierten Mehrfachsolarzellen mit hoher Effizienz, sinkendem Ressourcenverbrauch und ökologischerem Fußabdruck entwickelt. 

Im Fraunhofer-Leitprojekt »MaNiTU« entwickelt das Institut Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen. Im Mittelpunkt des Projekts stehen die Perowskit-Solarzellen, die innerhalb der letzten zehn Jahre eine Wirkungsgradsteigerung von 3,8 Prozent auf 24,2 Prozent verzeichnen  konnten. Problematisch ist, dass die hocheffiziente Perowskitsolarzellen auch Blei enthalten. In »MaNiTU« kommen deshalb mithilfe modernster materialwissenschaftlicher Methoden neue bleifreie Perowskit-Absorberschichten sowie darauf abgestimmte Kontakt- und Passivierungsschichten zum Einsatz, wobei kritische und giftige Stoffe von Anfang an ausgeschlossen werden.

SDG 13 Maßnahmen zum Klimaschutz

Die folgenden Themen geben einen Überblick zum Beitrag des Fraunhofer ISE zum Ziel 13.

 

Der Ausbau der Solarenergie ist unabdingbar, um das EU-Ziel der Klimaneutralität bis 2050 erreichen zu können. Mit unserer Forschung schaffen wir die Grundlage für die technische und ökonomische Umsetzbarkeit der Solarenergie und klimaschonender Technologien. Diesen Beitrag leisten wir durchgängig in allen unserer fünf Geschäftsfeldern. Desweiteren tragen wir durch den Transfer von Forschungsund Entwicklungsergebnissen in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft zum Diskurs über die Energiewende bei und schaffen Voraussetzungen für politische  Entscheidungen und Maßnahmen, wirtschaftliche Umsetzungsmöglichkeiten und gesellschaftliche Akzeptanz. 

Die Studie »Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem – Die deutsche Energiewende im Kontext gesellschaftlicher Verhaltensweisen« liefert ein Beispiel für die Leistung des Fraunhofer ISE zur Erreichung der Ziele in SDG 13. 

Die Studie untersucht Entwicklungspfade des deutschen Energiesystems, die zu einer Reduktion der energiebedingten CO2-Emissionen zwischen 95 und 100 Prozent bis 2050 führen. Das Erreichen dieser Klimaschutzziele in der Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien ist  demnach aus technischer und systemischer Sicht machbar. Gesellschaftliches Verhalten erweist sich dabei allerdings als ein maßgeblicher Faktor für den Weg, den die Energiewende durchläuft und für die Kosten, die beim Systemumbau entstehen.

SDG17 Partnerschaften zur Erreichung der Ziele

Das Fraunhofer ISE verfolgt die Ziele des SGD 7 in seiner Arbeit in diesen Themen:

 

Globale Zusammenarbeit und Vernetzung

In über 700 laufenden Projekten arbeiten wir mit führenden Partnern (davon rund 400 Ertragspartner) aus Forschung, Wirtschaft und Industrie international zusammen, um gemeinsam zu einer weltweiten nachhaltigen Energiegewinnung und -versorgung beizutragen. Diese Zusammenarbeit reicht von Kooperationen mit lokalen Forschungsinstitutionen über die Durchführung von internationalen Projekten bis hin zur Neugründung von Arbeitsgruppen und Forschungseinrichtungen.

Mehr Informationen über unser Engagement in den unterschiedlichen Gremien

 

Inter- und Transdisziplinarität

Bei den aktuellen Fragestellungen zur Energiewende spielt eine breite fachliche Vielfalt eine wichtige Rolle. Wir verfügen am Fraunhofer ISE wir über eine große Bandbreite wissenschaftlicher Disziplinen, Kompetenzen und Fachrichtungen. Darüber hinaus finden transdisziplinäre Forschungsansätze verstärkt Einzug in die Forschungsprojekte des Fraunhofer ISE.