Referenzprojekte des Fraunhofer IST

Der Klimawandel und die wachsende Weltbevölkerung stellen die Landwirtschaft vor enorme Herausforderungen. Sinkende Erträge, zunehmende Wetterextreme und Schädlingsbefall bedrohen die globale Ernährungssicherheit. Gleichzeitig erfordert die nachhaltige Nutzung von Ressourcen eine gezieltere Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen. Der Einsatz hyperspektraler Bildgebung bietet hier neue Lösungen: Sie liefert wertvolle Informationen und ermöglicht damit z.B. eine präzisere Düngung und Bewässerung. Im Projekt RAINBOW arbeitet das Fraunhofer IST an einem neuen Ansatz für hyperspektrale Fernerkundung.

Ziel des Fraunhofer Projektzentrums ZESS ist es, mobile und stationäre Energiespeichersysteme der nächsten Generation an die industrielle Reife heranzuführen. Im Bereich mobiler Lithium-Festkörperbatterien wird das ZESS zu einem einzigartigen nationalen Kompetenzzentrum entwickelt werden. Das Fraunhofer IST unterstützt durch seine Beteiligung die Weiterentwicklung von Energiespeichertechnologien durch interdisziplinäre Lösungsansätze unter Berücksichtigung der gesamten Wertschöpfungskette.

Dichtungslose Wälzlager, die unter Medienschmierung verwendet werden können, besitzen ein hohes Potential für den Einsatz in energieeffizienten und ressourcenschonenden Anwendungen. Standardwälzlagermaterialien sind unter diesen hohen tribokorrosiven Bedingungen nur sehr begrenzt einsetzbar. Im Rahmen des Projekts POSEIDON II werden kostengünstige neuartige Stähle durch Randschichtbehandlungen mittels angepasster Niedertemperatur-Plasmadiffusionsbehandlung optimiert.

Papierbasierte Konstruktionsmaterialien sind in Form von Verpackungsmitteln ein fester Bestandteil unseres alltäglichen Lebens. Um Papier für diese und neuartige Anwendungsgebiete nutzbar zu machen, muss die Ausstattung des Werkstoffes mit hydrophoben und antimikrobiellen Eigenschaften verbessert werden. Im Gegensatz zu aktuell eingesetzten Prozessen für die Modifikation der Papiereigenschaften soll im Produktionsprozess die Plasmapolymerisation zum Einsatz kommen. Im Rahmen des Projekts BioPlas4Paper wurde ein neuartiges Plasma­quellenkonzept entwickelt, mit dem unter Atmosphärendruck eine reproduzierbare Prozessumgebung geschaffen werden kann, die die Einflüsse der Umgebungsluft auf ein Minimum reduziert und so homogene, reproduzierbare Beschichtungs­ergebnisse erreicht.

Im Begleitforschungsprojekt HySecunda bündeln neun Fraunhofer-Institute ihre Kompetenzen und arbeiten an praxisrelevanten, skalierbaren technologischen und kapazitiven Lösungen für einen Markthochlauf von grünem Wasserstoff in der gesamten SADC-Region (South Africa Development Community). Dabei liegt der Fokus auf den drei Schlüsselbereichen »Aus- und Weiterbildung«, »Zertifizierung und Markt für grünen Wasserstoff und Marktentwicklung« sowie »Technologien zur Grundlagenforschung«.

Der Wasserstoff Campus Salzgitter soll durch Stadt, Land, Industrie- und Forschungspartner getragen werden und langfristige Wertschöpfung und Beschäftigung in der Region schaffen und sichern. Hierzu sind nachhaltig tragbare Geschäftsmodelle, marktreife Produkte, eine industrielle Wasserstoffinfrastruktur sowie eine Ausbildungsplattform für Fach- und Führungskräfte zu entwickeln und umzusetzen.

Die Transformation zur Elektromobilität gilt als wichtiger Baustein zum Erreichen einer klimaneutralen Mobilität bis spätestens 2050. Für Elektrofahrzeuge ist die Karosserie nach der Batterie der größte Faktor für CO2-Emissionen. Das Konsortium des Leitprojektes »FutureCarProduction« entwickelt daher ganzheitliche Lösungsansätze für die Bewertung neuer Karosseriekonzepte der Automobilindustrie.

Der Energieimport nach Deutschland deckte 2019 ca. 74 % des deutschen Primärenergieverbrauchs und wird durch fossile Energieträger wie Steinkohle dominiert. Durch die Energie­wende wird der Seehafenstandort Wilhelmshaven in Rekordzeit einen Transformationsprozess durchlaufen und sich zu einem Hub für kohlenstoffarme und erneuerbare Energieträger wie Wasserstoff entwickeln müssen (Energy Hub). »Transformation Wilhelmshaven« soll dabei helfen, den lokalen Wandel in der Industriestruktur und der Energiewirtschaft zu stärken, um die Wertschöpfung in der Region zu steigern und damit die Lebensqualität nachhaltig zu verbessern. Dabei begleitet das Fraunhofer IST diesen Prozess mit seiner Expertise im Bereich der Energiespeicher und -systeme als wissenschaftlicher Partner.

Das steigende Umweltbewusstsein der Bevölkerung erfordert zur Erreichung zukünftiger Klimaziele eine stetige Reduktion von CO2 über die gesamte Wertschöpfungskette und über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Innovative Leichtbaumaterialien, -materialkombinationen, Fertigungstechnologien und multifunktionale Strukturen können hierfür einen signifikanten Beitrag zur Erreichung der Ziele und Stärkung des Innovationsstandorts Deutschland leisten. Im Fokus des Projekts stehen die Entwicklung, Optimierung und Skalierung von Leichtbaumaterialien und -technologien. Um die einzelnen Entwicklungen zusammenzuführen und hinsichtlich Ressourceneffizienz und Leichtbau zu bewerten, wird das Batteriesystem eines Elektrofahrzeugs als Anwendungsbeispiel und Demonstrator gewählt. Diese Batteriesysteme stellen eine zentrale Innovationskomponente nachhaltiger Mobilität dar und sind entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit elektrisch angetriebener Fahrzeuge Made in Germany.

Der Wandel zu emissionsfreien Fahrzeugen erfordert vergleichbare und verlässliche Lebenszyklusanalysen. Bisher sind LCAs uneinheitlich und erschweren fundierte Entscheidungen für Industrie, Politik und Verbraucher. Das Projekt TranSensusLCA entwickelt daher mit Partnern einen harmonisierten Rahmen, der reale Daten, ökologische, soziale und wirtschaftliche Aspekte integriert. So entstehen vergleichbare Ökobilanzen als Grundlage für wirksame EU-Regelungen und transparente Verbraucherinformationen.