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Energie

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Im Geschäftsfeld »Energie« stehen die Zukunftsthemen Batterien, Smart Energy in Production sowie Energieeffizienz mit der Fokussierung auf industrielle Nutzbarkeit im Vordergrund.

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Joachim Montnacher
Geschäftsfeldleiter Energie
T +49 711 970-3712
joachim.montnacher@ipa.fraunhofer.de

Was hat Ihr Institut mit dem Thema Energie zu tun?

Seit mehr als 50 Jahren steht das Fraunhofer IPA für Produktionstechnik und Automatisierung. Zukünftig werden Nachhaltigkeit und ressourcenschonende Produktion die industriellen Prozesse bestimmen, hierzu gehört auch der verantwortliche Umgang mit Energie. Energiespeicher und die energieflexible Produktion sind Schwerpunkte, die von uns bearbeitet werden. Darüber hinaus sind Qualitätsmanagement zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Offshore-Windenergieanlagen und die Nutzung von produktionstechnischem Optimierungspotenzial bei der Herstellung von Windenergieanlagen gefragte Themen.

Welche Trends sehen Sie in der Energie?

Energiewirtschaftliche Themen werden die Produktionstechnik noch lange beschäftigen. Wir stehen erst am Anfang der Energiewende. Um uns gegen die harte Konkurrenz aus Fernost in allen Produktionsbereichen zu behaupten, müssen wir unseren technologischen Vorsprung weiter ausbauen und ergänzend zu Forschung und Entwicklung auch die Produktion am Standort Europa energieoptimiert und attraktiv gestalten.

An welchen Projekten arbeiten Sie gerade?

Wir entwickeln aktuell Hochleistungsmaterialien für Batterien und Superkondensatoren sowie Produktionstechniken für die Herstellung von Batteriezellen. In weiteren Projekten unterstützen wir die PV-Industrie, die aktuell durch Kampfpreise aus Fernost eine schwierige Zeit durchmacht. Im Bereich der Windkraftanlagen helfen wir mit eigenen Qualitätssicherungstools und forschen auf dem Gebiet der Enteisung.

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Forschung für die Praxis

Schnelle Konkurrenz für Batterien

Bislang speichern Rekuperationssysteme zurückgewonnene Energie hauptsächlich in Batterien, gelegentlich auch in Kondensatoren. Optimal ist weder das eine noch das andere. So können Batterien zwar deutlich mehr Energie aufnehmen als Kondensatoren, brauchen dafür aber relativ viel Zeit zum Laden, während Kondensatoren in der Lage sind, Ladungen sehr schnell aufzunehmen und wieder abzugeben. Doch selbst leistungsstarke Kondensatoren mit einer hohen Energiedichte, sogenannte Supercaps, können die aufgenommene Energie nicht sehr lange halten. Zudem reicht ihre Speicherkapazität nicht an die von Batterien heran.

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»Im Projekt FastStorageBW haben wir uns deshalb zum Ziel gesetzt einen Hybrid-Speicher zu entwickeln, der die Vorteile von Batterien und Superkondensatoren in sich vereint«, erklärt Montnacher, »eine hohe Leistungsdichte, gepaart mit einer hohen Energiedichte und einer extrem hohen Zyklenfestigkeit.« Die Umsetzung des Projekts FastStorageBW wurde durch die Förderung des Ministeriums für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg ermöglicht.

Weltweite Marktführerschaft

Die ersten Versuche wurden bereits erfolgreich abgeschlossen. Der nächste Schritt ist geplant: die Entwicklung von Materialkomponenten und Fertigungsverfahren. Ein wichtiger Partner dabei ist die Varta Microbattery GmbH. Varta will die in FastStorageBW entwickelte PowerCaps-Technologie zur Serienreife führen und am Standort Ellwangen in Serie produzieren. »PowerCaps schließen die Lücke zwischen Superkondensatoren und Batterien. Die PowerCap-Technologie eröffnet uns die Chance auf eine weltweite Marktführerschaft in diesem Segment. Selbst in Asien sind bis jetzt noch keine vergleichbaren Produkte auf dem Markt«, berichtet Edward Pytlik von der Varta Microbattery GmbH in Ellwangen.

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Der Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung sieht für den neuen Speicherzellen-Typ vor allem Vorteile hinsichtlich Energiedichte, Sicherheit, Lebenserwartung und Kosten. »Das Marktpotenzial ist erheblich«, so Pytlik. »Bereits heute liegt es bei zirka einer halben Milliarde Euro und in vier bis sechs Jahren könnten es zwei bis drei Milliarden Euro sein«, schätzt er. Vor allem die besonderen Anforderungen bei der Energierückgewinnung – sei es in industriellen Anwendungen oder in Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugen – verlangten, so Pytlik, nach der neuen Speichertechnologie: Je schneller und aufnahmefähiger der Speicher, desto mehr Energie lasse sich rückgewinnen.

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