2023

Zahllose IoT-(Internet of Things) Geräte sind heutzutage in viele Lebensbereiche, die Industrie und kritische Infrastrukturen vorgedrungen. Da diese permanent vernetzten smarten Geräte sehr sensible Daten verarbeiten, ist die Aktualität ihrer Soft- und Firmware essentiell, um Schwachstellen zu schließen und die Cybersicherheit zu erhöhen – vor allem in Zeiten täglicher Hackerangriffe, des Datenmissbrauchs oder Industriespionage. In diesem Kontext hat eine neue Studie des Fraunhofer ISI Daten von 52 Milliarden Geräten analysiert und dabei geklärt, wo die Geräte installiert sind, wie aktuell ihre installierte Firmware ist und ob sich hierbei seit Inkrafttreten der europäischen Datenschutz-Grundverordnung etwas verbessert hat. Die Ergebnisse zeigen, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis es zu schwerwiegenden Cyberangriffen kommen könnte.

In Stadtteilen laufen die Sektoren Wärme, Strom und Verkehr zusammen. Moderne Wohn- und Gewerbegebiete integrieren nicht nur Energieformen, sondern auch verschiedenste Verbraucher und Erzeuger gleichermaßen. Diese Komplexität erfordert sorgfältige Machbarkeitsstudien, die aktuelle Technologien und langfristige Rahmenbedingungen gleichermaßen berücksichtigen, um zukunftsfeste Lösungen zu entwickeln. Mit diesem Know-how unterstützt Fraunhofer IEG nun den Kölner Energieversorger und Quartiersentwickler RheinEnergie.

Eine neue Roadmap des Fraunhofer ISI zu Lithium-Ionen-Batterien konzentriert sich auf die Skalierungsaktivitäten der Batterieindustrie bis 2030 und betrachtet mögliche technologische Optionen, Ansätze und Lösungen für die Bereiche Materialien, Zellen, Produktion, Systeme und Recycling. In der Studie werden insbesondere drei Trends untersucht: Die Produktion von leistungsoptimierten, kostengünstigen und nachhaltigen Batterien.

Als Innovationspartner in Sachen Wärmewende für Industrie und Kommunen stellt sich das Fraunhofer IEG auf der internationalen Fachmesse GeoTHERM vor. Mit der aktuellen Buchung einer Ausstellungsfläche in der EDEKA-Arena der Messehalle fällt der Startschuss für die Planung, um am 29. Februar 2024 die neusten Konzepte für die kommunale Wärmeplanung und nachhaltige Prozesswärme in Offenburg vorzustellen: Zu den Themen Quartiersentwicklung, Wärmenetze, Wärmepumpen, Transformationsberatung sowie tiefe und oberflächennahe Geothermie werden Expertinnen und Experten des Fraunhofer IEG informieren.

Erst vor einigen Wochen wurde das Gebäudeenergiegesetz im Deutschen Bundestag verabschiedet. Doch wie sieht die Zukunft der Wärmeerzeugung in der Industrie aus? Eine neue Studie des Fraunhofer ISI und des IOB der RWTH Aachen betrachtet nun erstmals detailliert die andere Hälfte der Wärmewende und gibt einen Überblick über den Stand der Technik der klimaneutralen Alternativen. Die Herausforderungen sind komplex, denn es geht um Anlagen im Dauerbetrieb, Temperaturen von oft über 1.000 Grad Celsius und sehr hohe Energiedichten. Die Studie im Auftrag des Umweltbundesamts zeigt, wo sich Alternativen wie Wasserstoff oder Elektrifizierung durchsetzen könnten und welche Herausforderungen zuerst durch Staat und Unternehmen gelöst werden müssen.

Wärmenetze sind ein zentraler Hebel für den Klimaschutz im Gebäudesektor. Um dort erneuerbare Energien und Abwärme effizient einbinden sowie die Wärmenetze optimal betreiben zu können, ist eine Digitalisierung der Infrastrukturen nötig. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE hat zusammen mit internationalen Forschungspartnern ein Handbuch erstellt, das aufzeigt, was bei der Digitalisierung bestehender und neue Fernwärmesysteme zu beachten ist. Dabei stellen die Experten und Expertinnen sowohl die technologische als auch die ökonomische und rechtliche Seite dar. Zahlreiche Fallbeispiele belegen: Digitalisierung ist eine essenzielle Technologie für die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung und mit den Anforderungen an Flexibilität, der Einbindung erneuerbarer Energien und der daraus erwachsenden Komplexität der Anlagen geradezu notwendig.

Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE ebnet zusammen mit Partnern den Weg für den Aufbau einer großskaligen Produktion von grünem Wasserstoff und seinen Folgeprodukten in Chile. Kern des vom BMBF geförderten Projekts ist die Forschung zu den Herstellungspotenzialen von Wasserstoff und flüssigen Kraftstoffen aus Solarenergie. Neben den technischen Fragen untersuchen die Forschenden die wirtschaftlichen, logistischen und sozio-ökonomischen Aspekte der Skalierung. Dabei unterstützen sie außerdem die Installation einer Pilot-Produktionsstätte für Methanol und Dimethylether im Land.

Einen marktfähigen, vollständig bio-basierten und nicht-toxischen Weichmacher für den Einsatz in Elastomeren und Thermoplasten will das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS gemeinsam mit Partnern entwickeln. Mit Rapsöl als Ausgangsprodukt sollen so etwa nachhaltigere Lösungen für Reifen und Verpackungen möglich werden. Die Projektpartner wollen im Rahmen des Projekts »Biocerine« auch eine entsprechende Pilotanlage in Mitteldeutschland konzipieren.

Das Institut für Energieeffizienz in der Produktion EEP der Universität Stuttgart erhebt seit 2013 halbjährlich aktuelle und geplante Aktivitäten der deutschen Industrie zur Energieeffizienz. Der EEI wird in Zusammenarbeit mit der Deutschen Energie-Agentur (dena), dem Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI), dem Fraunhofer IPA und dem TÜV Rheinland sowie weiteren Partnern erstellt. Über 820 Teilnehmer haben sich im aktuellen Erhebungszeitraum zu den drei Teilindizes geäußert. Im Fokus standen aktuell das neue Energieeffizienzgesetz sowie der Brückenstrompreis in Deutschland.

Das Forschungsprojekt MobileCityGame und die darin entwickelte MobileCity-App sind mit dem Deutschen Mobilitätspreis ausgezeichnet worden. Unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI hatte ein rund 30-köpfiges Team einen einzigartigen Simulator für die Planung von nachhaltigen Mobilitätssystemen in Städten entwickelt. Die App macht die Verkehrswende, die zur Erreichung der Klimaziele nötig ist, spielerisch für jede und jeden verständlich und erlebbar.

Für den Ausbau der Erneuerbaren Energien müssen in Deutschland nicht nur genug Flächen vorhanden sein – auch die Bereitschaft der Menschen vor Ort Windräder, Stromtrassen und Solar-Felder in ihrem Lebensumfeld zu akzeptieren, ist für die erfolgreiche Transformation notwendig. Und auch wenn der Zuspruch zum Ausbau seit Jahren steigt, treffen nicht alle aus technischer Sicht idealen Standorte auf die Zustimmung der Bürgerinnen und Bürger vor Ort. Forschende des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kopernikus-Projekts Ariadne haben jetzt die verschiedenen Perspektiven von Gesellschaft und Wissenschaft zusammengebracht. Ihr Fazit: Es sind zahlreiche Optionen vorhanden, um den Bedarf an Ausbauflächen zu decken und dabei gleichzeitig gesellschaftlich priorisierte Standorte für Windräder und Solarparks zu berücksichtigen.

Acht Partnereinrichtungen, unter ihnen das Fraunhofer IEG, schließen einen Kooperationsvertrag, um CO2-arme und importunabhängige Energieversorgung voranzubringen. Die Allianz veröffentlicht zeitgleich ein Positionspapier zur Wärmeversorgung durch Geoenergie in Berlin und Brandenburg.

Das SKZ und das Fraunhofer IPA haben gemeinsam im Forschungsprojekt »ProBayes« eine Prozessüberwachung und -regelung für das Spritzgießen auf Basis Bayes’scher Netze entwickelt. An einer vollvernetzten Spritzgießzelle im Technikum des SKZ demonstrieren die Wissenschaftler im Live-Betrieb ein System, das Abweichungen der Produktqualität selbstständig erkennt, die wahrscheinlichste Ursache identifiziert und konkrete Handlungsempfehlungen an den Maschinenbediener ausgibt.

Welche Potenziale bietet das Metaverse für Unternehmen in Baden-Württemberg? Dieser Frage nahmen sich das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Fraunhofer IPA und dem Virtual Dimension Center im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus an. Im Rahmen des »Innovationsforums Metaverse« veröffentlichten sie nun die Studie »CyberLänd« und den »Metaverse-Kompetenzatlas« für Baden-Württemberg und präsentierten, welche Chancen und Handlungsempfehlungen sich durch das Metaverse für Unternehmen ergeben.

In dem vom BMWK geförderten Projekt »PV-MoVe« haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE in Kassel gemeinsam mit ihren Industriepartnern Infineon Technologies AG und SUMIDA Components & Modules GmbH von 2019 bis 2023 untersucht, wie sich Methoden zur aktiven Reduktion von Schaltverlusten dazu nutzen lassen, Photovoltaik-Stromrichter kleiner, leichter und kosteneffizienter herzustellen. Durch neuentwickelte Zusatzbeschaltungen konnten in einem 50 kW Photovoltaik-Wechselrichter die Schaltfrequenzen in der DC-Eingangsstufe um den Faktor 2,5 bis 3 und der Wechselrichter-Ausgangsstufe um den Faktor 10 bis 12,5 gesteigert werden.

Für seine Dissertation »Parasitäre Oxide an vergrabenen Grenzflächen in modernen Silizium-Solarzellen« ist Stefan Lange vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale) mit dem mit 500 Euro dotierten Heinz-Bethge-Preis für Materialwissenschaften der Heinz-Bethge-Stiftung für angewandte Elektronenmikroskopie ausgezeichnet worden. Seine Erkenntnisse können dazu beitragen, die grundlegenden Eigenschaften der Schichtsysteme in einer Solarzelle und die damit verbundenen elektronischen Eigenschaften besser zu verstehen.

Die Elektrifizierung von aktuell mit Verbrennungsmotoren betriebenen Land- und Baumaschinen ist ein unumgänglicher Beitrag zur Reduzierung von Emissionen. Durch den voranschreitenden Ausbau von regenerativen Energiequellen können klimaschädliche Emissionen perspektivisch vollständig vermieden werden. Das Ziel des Forschungsprojektes MUSiCel war daher die Erforschung und Erprobung von innovativen Komponenten und Methoden für eine effiziente, lokal emissionslose Energieversorgung von Land- und Baumaschinen. Herzstück des Versorgungssystems ist ein mobiler und kompakter Hochleistungs-Gleichspannungswandler, der in das Fahrzeug integriert wird.

Hocheffizient und energieflexibel – herstellerunabhängig und standardisiert: Das Fraunhofer IPA hat zusammen mit 39 renommierten Partnern ein Systemkonzept entwickelt, das die Einführung von Gleichstromnetzen in Fabriken ermöglicht.

Tiefe Geothermie kann zuverlässig, bezahlbar und nachhaltig Wärme für Kommunen und Industrie liefern. Sie nutzt Thermalwasser aus tiefen geologischen Schichten als lokale Wärmequelle. Um das volle Potenzial der Tiefengeothermie in der Wärmewende auszuschöpfen, ist es notwendig, die regionale Geologie und ihre Herausforderungen verstanden zu haben. Dadurch wird es möglich, Thermalwasser aufzufinden und Standorte und Betriebsstrategien zu wählen, die induzierte Seismizität unwahrscheinlich machen. Genau hier setzt das Grundlagen-Projekt »SIEGFRIED« an, welches von den Projektpartnern Fraunhofer IEG, Ruhr-Universität Bochum, RWE Power AG und RWTH Aachen gemeinsam bearbeitet wird. Das BMWK fördert das Vorhaben über einen Zeitraum von drei Jahren mit insgesamt 1.845 Mio Euro.

Bremerhaven, 10.11.2023 - Senatorin Kristina Vogt und Oberbürger-meister Melf Grantz starten gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES den Probebetrieb am Hydrogen Lab Bremerhaven (HLB). Damit ist die Infrastruktur bereit für die Forschungsaktivitäten, die sich in Bremerhaven auf das Zusammenspiel von Windenergieanlagen mit der elektrolytischen Wasserstofferzeugung konzentrieren. Das HLB wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie des Landes Bremen mit insgesamt 16 Mio. € gefördert.

Die Stromnachfrage wird durch Elektromobilität und Wärmepumpen steigen. Damit muss auch die Zahl der Windenergie- und Photovoltaik-Anlagen wachsen. Was bedeutet das für die Stromnetze, auch mit Blick auf Lastspitzen und die Wetterabhängigkeit der Erzeugungsanlagen? Das untersuchen das Fraunhofer IEE und die Universität Kassel jetzt in dem vom BMWK geförderten Projekt “Dekarbonisierung Verkehr – Rückkopplung Energiesystem” (DeV-KopSys-2) mit Fokus auf den Mobilitätssektor. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stellen ihre Ergebnisse in einem räumlich und zeitlich hochaufgelösten, interaktiven Transformationsatlas dar. Damit sind auch individuelle Abfragen unter diesem Link kostenfrei möglich.

Damit sich neue Werkstoffe und Sensoren für Unterwasser-Anwendungen rascher und flexibler testen lassen, hat die Fraunhofer-Forschungsgruppe »Smart Ocean Technologies« (SOT) eine mobile Plattform für den Einsatz in Seen, Flüssen und Meeren entwickelt. Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme steht »Minilab« nun interessierten Partnern aus Wirtschaft und Forschung für vielfältigste Testszenarien zur Verfügung.

Die Bedeutung und Herausforderungen bei der Wärmewende stand im Mittelpunkt eines Diskussionsabends zwischen rund 160 Bürgerinnen und Bürgern aus Aachen sowie Expertinnen und Experten aus der Energiewirtschaft und Wissenschaft. Neben Oberbürgermeisterin Sibylle Keupen erläutern Prof. Dr. Rolf Bracke. Leiter des Fraunhofer IEG, Dr. Christian Becker, Vorstand der STAWAG sowie Sven Becker, Sprecher der Geschäftsführung Trianel GmbH, die anstehenden Herausforderungen und Lösungsansätze. Veranstaltungsort waren die Räume der Trianel-Zentral auf der Krefelder Straße in Aachen.

Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) im privaten und beruflichen Umfeld nimmt kontinuierlich zu. Gleichzeitig werden auf europäischer Ebene Regulierungen durch KI-Zertifizierung und -Absicherung diskutiert. Die Fraunhofer-Institute IAO und IPA haben deshalb die aktuellen Regulierungsmaßnahmen analysiert und Anforderungen sowie Bedürfnisse seitens Unternehmen in einem neuen Whitepaper zusammengefasst.

Für die Zuverlässigkeit eines Solarmoduls spielen die Qualität und die Verarbeitung der Verkapselungs- und Rückseitenfolien eine bedeutende Rolle. Nur wenn die Qualität, Verarbeitung und Kompatibilität der Folien stimmen, ist ein Schutz der verschalteten Solarzellen vor Umwelteinflüssen gewährleistet und das Modul für Jahrzehnte einsatzbereit. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP untersucht zusammen mit Partnern neuartige Verkapselungs- und Rückseitenfolien für PV-Module, die eine Lebensdauer von mindestens 40 Jahren vorweisen sollen.

Geht es um besonders verlustarme Halbleiterbauelemente und hocheffiziente Ein Forschungsteam der Rigaku SE und des Fraunhofer IISB hat gemeinsam eine einzigartige, industrietaugliche Charakterisierungsmethode für Halbleitermaterialien realisiert. Dabei wurde erstmalig der Aufbau des Röntgentopographiesystems mit der Entwicklung entsprechender Algorithmen zur Fehlererkennung und -quantifizierung kombiniert. Das Verfahren eignet sich optimal für Siliziumkarbid (SiC) – ein exzellenter Halbleiter für Bereiche wie Elektromobilität und Transport, nachhaltige Energierversorgung, industrielle Infrastruktur bis hin zu Sensoren und Quantentechnologien. Die Wissenschaftler Dr. Kranert und Dr. Reimann vom Fraunhofer IISB sowie Dr. Hippler, Geschäftsführer Rigaku Europe SE, wurden für diese Leistung mit dem Georg-Waeber-Innovationspreis 2023 des Förderkreises für die Mikroelektronik e.V. ausgezeichnet.

Unter Leitung des Fraunhofer ISI begleitete das BOLD-Projekt drei Feldversuche und zwölf weitere Forschungsprojekte zu elektrischen Oberleitungs-Lkw. Darin analysierten das ifeu-Institut für Energie und Umweltforschung, das Öko-Institut und das Fraunhofer ISI gemeinsam die Technologieakzeptanz, Chancen und Hindernisse für die Industrie sowie das politische Umfeld. Auch wurden im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz finanzierten Projekt klima- und umweltbezogene Auswirkungen der Oberleitungstechnologie untersucht. Ein Abschlussbericht fasst die wichtigsten Erkenntnisse der Projekte zusammen und bewertet das Potenzial zur Einführung der Technologie.

Die Produktionsprozesse der chemischen Industrie verändern sich derzeit rapide. Die Anforderungen sind hoch: Einsatz nachhaltiger Rohstoffe, Integration von Prinzipien der Kreislaufwirtschaft oder auch die Wahrung der Wettbewerbsfähigkeit bei steigenden Energiepreisen und strengeren Umweltauflagen. Die vielfältigen Lösungen, die dafür in der Branche entstehen, müssen dabei nicht nur im kleinen Maßstab funktionieren, sondern auf industriellem Niveau – das wird möglich durch Pilotanlagen, die bei der Skalierung von Herstellungsprozessen unterstützen. Beim Fraunhofer-Technologietag »Scale up Green Chemistry – NOW« am 29. November 2023 in Leuna diskutieren Fachleute aktuelle Herausforderungen und neue Möglichkeiten im Bereich der »grünen« Chemie – von biotechnologischen Prozessen und nachhaltigen Polymersynthesen über die Anwendungsmöglichkeiten von grünem Wasserstoff bis zum Leichtbau mit biobasierten Kunststoffen. Die Teilnehmenden besuchen zudem drei hochmoderne Fraunhofer-Pilotanlagen im mitteldeutschen Chemiedreieck.

Die Bohrkrone arbeitet sich langsam, aber sicher in den Untergrund vor: Rund 100 Meter tief wird die Bohrung reichen, die ein Team von RWE Power in Kooperation mit dem Fraunhofer IEG zurzeit vor dem Kraftwerk Weisweiler niederbringt. Sie dient der Erkundung des Untergrundes und bereitet die Suche nach Wärme aus großen Tiefen, also geothermaler Energie, vor. Die Bohrung ist Teil des internationalen Interreg-Forschungsprojekts DGE-ROLLOUT.

Die vollautomatisierte Messung biophysikalischer Eigenschaften hunderter Zellproben in nur wenigen Tagen ist Ziel des Kooperationsprojekts »AutoRAPID«, an dem Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts (MPL) Erlangen und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Mannheim standortübergreifend zusammenarbeiten. Dazu haben die Wissenschaftler erstmals die einzelnen Komponenten der Biophysiker und der Automatisierungsingenieure erfolgreich in Erlangen aufgebaut.