Институт Фраунгофера систем солнечной энергии

Институт Фраунгофера систем солнечной энергии
Основатель(и)	Адольф Гетцбергер
Учредил	1981
Фокус	Солнечная тепловая технология, прикладная оптика и покрытия, фотоэлектрическая энергия, строительные технологии, технология водородных и топливных элементов.
Директор	Андреас Бетт, Ханс-Мартин Хеннинг
Персонал	1400
Адрес	Хайденхофштрассе 2
Расположение	Фрайбург , Германия
Веб-сайт	http://www.ise.fraunhofer.de/en

Институт Фраунгофера систем солнечной энергии ISE (или Fraunhofer ISE) является институтом Fraunhofer -Gesellschaft . Расположенный во Фрайбурге, Германия , институт проводит прикладные научные и инженерные исследования и разработки во всех областях солнечной энергетики . Fraunhofer ISE имеет три внешних филиала в Германии, которые занимаются разработкой солнечных элементов и полупроводниковых материалов: Лаборатория и сервисный центр (LSC) в Гельзенкирхене , Технологический центр полупроводниковых материалов (THM) во Фрайберге и Центр кремниевой фотоэлектрической энергии Фраунгофера. (CSP) в Галле . ^[1] С 2006 по 2016 год Эйке Вебер был директором Fraunhofer ISE. Fraunhofer ISE, в котором работает более 1100 сотрудников, является крупнейшим институтом прикладных исследований солнечной энергии в Европе. Операционный бюджет на 2012 год, включая инвестиции, составил 74,3 миллиона евро. ^[2]

История

Fraunhofer ISE была основана в 1981 году Адольфом Гетцбергером во Фрайбурге, Германия. Это было первое неуниверситетское учреждение, занимающееся прикладными исследованиями солнечной энергии в Европе. Первыми областями внимания были флуоресцентный коллектор FLUKO, прозрачная изоляция и первые шаги к высокоэффективным кремниевым и солнечным элементам III-V, кремниевым тонкопленочным солнечным элементам и исследованиям материалов. ^[3]

Уже в 1983 году был разработан первый полностью электронный так называемый «инвертор ISE» для использования в автономных фотоэлектрических системах. ^{[ нужна ссылка ]} В 1986 году было выпущено первое серийное изделие, использующее в качестве источника питания люминесцентные коллекторы. ^{[ нужна ссылка ]} В рамках программы малых фотоэлектрических устройств было разработано множество других успешных продуктов. Когда в 1989 году «чистая комната» была введена в эксплуатацию, началось производство высокоэффективных солнечных элементов. В 1998 году селективные покрытия поглотителя солнечной энергии, разработанные на Fraunhofer ISE для солнечных тепловых коллекторов, были запущены в промышленное производство. ^{[ нужна ссылка ]}

В 2011 году Fraunhofer ISE отметила свое 30-летие. С момента своего основания ученые получили множество престижных премий и наград за результаты исследований в этой области. ^{[ который? ]}

Исследования и разработки

Исследования солнечной энергии на Fraunhofer ISE создают технические предпосылки для эффективного и экологически чистого энергоснабжения как промышленных, так и развивающихся стран. Институт стремится отказаться от ископаемого топлива и ядерной энергетики и перейти к 100% возобновляемым источникам энергии с целью предоставления доступных решений для преобразования энергии.

С этой целью институт разрабатывает материалы, компоненты, системы и процессы для фундаментальных исследований и не только. Области специализации включают разработку технологий производства и прототипов, настройку и мониторинг демонстрационных систем, а также эксплуатацию центров тестирования и калибровки внутри и снаружи. ^[2]

Различные области исследований Fraunhofer ISE подразделяются на следующие бизнес-направления:

Энергоэффективные здания
В Fraunhofer ISE энергоэффективные здания являются одним из основных направлений исследований. Объединившись с архитекторами, экспертами-проектировщиками и представителями промышленности, исследователи Fraunhofer ISE оптимизируют характеристики существующих зданий и разрабатывают здания будущего с учетом экономических аспектов, энергоэффективности и комфорта пользователей. Благодаря своему участию в Международном энергетическом агентстве (МЭА) Институт вносит свой вклад в установление международных граничных условий для реализации этих концепций. В этой сфере бизнеса объединяются многие дисциплины: от исследования материалов и разработки покрытий до разработки компонентов и систем и, наконец, необходимых испытаний. ^[2]

Прикладная оптика и функциональные поверхности
Солнечные энергетические системы преобразуют солнечное излучение, падающее на Землю, в тепловую, электрическую или химическую энергию. Чтобы лучше передавать, отражать, поглощать, фильтровать, перенаправлять или концентрировать входящее излучение, Fraunhofer ISE разрабатывает оптические компоненты и системы. Это направление деятельности представляет собой междисциплинарную область и обслуживает многие области солнечных технологий: окна и фасады, солнечные тепловые коллекторы, системы концентраторов для фотоэлектрических и солнечных электростанций, а также технологии фотоэлектрических модулей. ^[2]

Солнечные тепловые системы
Эта сфера деятельности охватывает рынки низко- и высокотемпературных применений. Солнечные тепловые коллекторы и коллекторные системы с плоскими или вакуумными трубчатыми коллекторами находят в практике множество применений. К ним относятся системы технологического водоснабжения и солнечного отопления, системы охлаждения и вентиляции, а также системы опреснения морской воды. Также реализуются коллекторы, встроенные в фасад. С помощью линейных концентрирующих коллекторов достигаются рабочие температуры от 150 °C до более 400 °C. Как лотковые, так и параболические коллекторы используются не только для производства солнечной тепловой энергии на крупных электростанциях, но также в более простых и экономичных установках для производства технологического тепла, технологического пара и движущего тепла для абсорбционных холодильных машин. ^[2]

Кремниевая фотогальваника
Роль фотоэлектрических систем становится все более важной, особенно благодаря программам внедрения на рынок Японии и Германии. Более 85% солнечных элементов, производимых в мире, основаны на кристаллическом кремнии. Соотношение цены и качества, долгосрочная стабильность и потенциал снижения затрат указывают на то, что этот лидер на рынке наземных фотоэлектрических систем сохранит свое место лидера рынка дольше, чем в следующем десятилетии. Опыт Fraunhofer ISE охватывает всю цепочку создания стоимости фотоэлектрических элементов из кристаллического кремния, начиная с разработки материалов и кристаллизации и заканчивая обработкой солнечных элементов и технологией фотоэлектрических модулей. ^[2]

Фотоэлектрические модули и системы
Модульная технология превращает солнечные элементы в прочный продукт для надежной работы на фотоэлектрических электростанциях. Fraunhofer ISE поддерживает разработку продукции, уделяя особое внимание повышению эффективности, снижению затрат и достижению высочайшей надежности. Кроме того, институт предлагает свои услуги по обеспечению качества модулей и силовых установок. ^[2]

Альтернативные фотоэлектрические технологии
Помимо кремниевой фотоэлектрической энергии, исследования солнечных элементов на Fraunhofer ISE также распространяются на другие фотоэлектрические технологии: с помощью полупроводников на основе III-V, таких как фосфид галлия, фосфид индия, арсенид алюминия-галлия или арсенид галлия, сегодня может быть достигнута самая высокая эффективность. Технология солнечных элементов на красителях вышла далеко за пределы лабораторной стадии, и органические солнечные элементы привлекательны, особенно из-за ожидаемых низких производственных затрат. ^[2]

Возобновляемый источник питания
Строительство систем, подключенных к сети, сегодня является крупнейшим рынком для фотоэлектрической отрасли. Институт предоставляет консультационные услуги по системному планированию, характеризует солнечные модули и проводит технический анализ и тестирование производительности фотоэлектрических систем. ^[2]

Автономные источники питания также являются предметом текущих исследований института. Людям, живущим в отдаленных сельских районах, бесчисленному количеству телекоммуникационных систем, технике измерения окружающей среды, а также портативным электронным устройствам требуется автономное электропитание, независимое от сети. Для этой цели Fraunhofer ISE разрабатывает системы возобновляемой энергии. ^[2]

Fraunhofer ISE также проводит исследования в области силовой электроники и систем управления. Сюда входит разработка и тестирование инверторов в современной лаборатории силовой электроники, а также исследования в области управления энергопотреблением, включая интеллектуальные измерения и интеллектуальные сети. ^[2]

В будущем транспортные средства будут частично или полностью работать на электричестве и получать энергию из сети (электрической и подключаемой к сети). Fraunhofer ISE работает над интерфейсом между транспортными средствами и сетью над концепциями экологически приемлемого электроснабжения и оптимальной интеграции транспортных средств в электросеть, включая системы измерения и выставления счетов. ^[2]

Водородные технологии
В топливном элементе водород реагирует с кислородом и высвобождает полезную энергию в виде электричества и тепла. Поскольку водород не существует в природе в чистом виде, его необходимо производить из одного из многочисленных химических соединений. На Fraunhofer ISE в области водородных технологий исследования сосредоточены на инновационных технологиях получения водорода и процессах высокоэффективного преобразования водорода в электричество и тепло с использованием самого современного оборудования. Совместно с партнерами из промышленности и науки разрабатываются компоненты и полные системы топливных элементов для автономного, портативного и мобильного применения. ^[1]^[2]^[4]

Сервисные подразделения

В настоящее время услуги по тестированию и калибровке лабораторий предоставляют следующие сертифицированные испытательные лаборатории:

Солнечные тепловые системы TestLab
Солнечные фасады TestLab
Фотоэлектрические модули TestLab
Фотоэлектрические элементы CalLab
Фотоэлектрические модули CalLab

Другими обслуживающими учреждениями при лабораториях являются:

Обеспечение качества фотоэлектрических электростанций
Фотоэлектрическая силовая электроника
Инверторная лаборатория
Лаборатория тестирования аккумуляторов
Лаборатория освещения
Лаборатория парокомпрессионных тепловых насосов
Лаборатория материалов с фазовым переходом (PCM)
Испытательная лаборатория адсорбционных и пористых материалов
Топливные элементы TestLab

Сотрудничество

Институт является одним из основателей и ответственным членом Энергетического альянса Фраунгофера, в который входят шестнадцать институтов Фраунгофера, специализирующихся в области энергетических технологий и энергетических исследований.

Институт является членом ForschungsVerbund Erneuerbare Energien (FVEE) и Европейского агентства по исследованиям в области возобновляемых источников энергии (EUREC), а также других альянсов.

Институт поддерживает тесное сотрудничество с Центром материаловедения Фрайбургского университета , который помогает институту в проведении фундаментальных исследований. Директор института занимает должность профессора физики и прикладных наук в этом университете .

Спин-оффы

На сегодняшний день на основе результатов прикладных исследований Fraunhofer ISE было основано 12 дочерних компаний. ^[5] Среди них следующие:

В 1999 году была основана компания PSE AG для предоставления услуг и экспертизы в области солнечной энергии. Помимо составления исследований и отчетов, компания предоставляет контрольно-измерительную технику и лабораторное оборудование, изготовленное на заказ.
В 2001 году была основана компания Holotools GmbH (ныне temicon GmbH – holotools) для разработки и производства функциональных поверхностей для управления светом. Например, одним из конкретных направлений деятельности является производство однородных микроструктур большой площади для оптических поверхностей.
В 2002 году компания SorTech AG (переименованная в Fahrenheit AG с марта 2017 года) была выделена для использования источников тепла для производства холода, таким образом используя низкотемпературное тепло в качестве источника энергии вместо электричества. В результате компания Fahrenheit усовершенствовала базовую технологию адсорбционного охлаждения и производит чиллеры, которые используют остаточное тепло из различных источников для экономичного производства холода.
Компания Soitec Solar, основанная в 2005 году, вывела на рынок инновационную фотоэлектрическую технологию, использующую концентрированный солнечный свет. С помощью этой технологии разрабатываются, производятся и устанавливаются фотоэлектрические электростанции мощностью от 100 кВт до нескольких мегаватт.
В 2014 году была выделена компания Enit Energy IT Systems GmbH для разработки и продвижения систем управления энергопотреблением для предприятий среднего бизнеса. Эти системы помогают клиентам получить большую прозрачность в отношении потребления электроэнергии, тепла и газа. Кроме того, продукты компании обеспечивают интеллектуальное управление системой и более эффективную работу.
NexWafe GmbH . Один из вкладов внесла компания Fraunhofer ISE в июне 2015 года, основав NexWafe GmbH в качестве дочерней компании для переноса в производство разработанного на Fraunhofer ISE производственного процесса для эпитаксиального выращивания кремниевых пластин («технология пластин без прорезей»). Продукты NexWafe будут обслуживать многомиллиардный рынок высокопроизводительных пластин.
SolarSpring GmbH, базирующаяся во Фрайбурге, Германия, была основана в феврале 2009 года как дочерняя компания Fraunhofer ISE.
Mondas GmbH была основана в апреле 2018 года как дочернее предприятие Института солнечных энергетических систем Фраунгофера ISE, PSE AG и Университета прикладных наук Бибераха. Компания предоставляет системную платформу IoT, с помощью которой пользователи могут собирать и анализировать данные от многих аналогичных энергетических и производственных объектов, контролировать их и использовать систему управления вводом в эксплуатацию зданий, позволяющую экономить время и деньги.
HighLine Technology разрабатывает и коммерциализирует высокоэффективные технологии дозирования, которые принесут пользу будущим производственным отраслям благодаря инновациям в области ресурсосбережения.

Персонал, инфраструктура и финансирование

В лаборатории работает 1139 человек, из них 439 занимают постоянные должности. (по состоянию на 04.2012).

Научно-исследовательский институт имеет чистую площадь 21 000 м², на которой расположены офисы, лаборатории и испытательные площадки. В настоящее время строятся новые лаборатории и офисные помещения.

Операционный бюджет на 2011 год составил 61,3 миллиона евро. Всего пять процентов оперативного бюджета составляло базовое финансирование, 90% - из федеральных фондов Германии и 10% - из государственных фондов Германии. Около 50% пришлось на исследования по контракту с промышленностью; остальная часть поступила из государственных и других источников. В 2011 году ежегодные инвестиции составили 7,7 млн евро. (по состоянию на 04.2012) ^[2]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с «Руководство по фотоэлектрической энергии» (PDF) . Баден-Вюртемберг Интернэшнл, Агентство международного экономического и научного сотрудничества . Проверено 13 июня 2012 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот «Годовой отчет Fraunhofer ISE за 2011 год» (PDF) . Институт Фраунгофера систем солнечной энергии ISE, Фрайбург/Германия . Проверено 13 июня 2012 г.
^ Янцинг, Бернвард (2011). Солнечные времена . Фрайбург/Германия: Бернвард Янцинг. ISBN 978-3-9814265-0-2 .
^ Франке, Вольф Д. Сборник возобновляемых источников энергии . Франкфурт-на-Майне/Германия: FAZ Inst. для менеджмента, рыночной и медиа-информации, 2009. ISBN. 978-3-89981-215-2 .
^ «Спин-оффы — Fraunhofer ISE» . www.ise.fraunhofer.de . Проверено 31 мая 2016 г.

Внешние ссылки

[bwi-1] Jump up to: ^а ^б ^с «Руководство по фотоэлектрической энергии» (PDF) . Баден-Вюртемберг Интернэшнл, Агентство международного экономического и научного сотрудничества . Проверено 13 июня 2012 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[ise-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот «Годовой отчет Fraunhofer ISE за 2011 год» (PDF) . Институт Фраунгофера систем солнечной энергии ISE, Фрайбург/Германия . Проверено 13 июня 2012 г.

[Janzing-3] Янцинг, Бернвард (2011). Солнечные времена . Фрайбург/Германия: Бернвард Янцинг. ISBN 978-3-9814265-0-2 .

[faz-4] Франке, Вольф Д. Сборник возобновляемых источников энергии . Франкфурт-на-Майне/Германия: FAZ Inst. для менеджмента, рыночной и медиа-информации, 2009. ISBN. 978-3-89981-215-2 .

[5] «Спин-оффы — Fraunhofer ISE» . www.ise.fraunhofer.de . Проверено 31 мая 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Базы данных авторитетного контроля
Международный	ЯВЛЯЮТСЯ ВИАФ
Национальный	Германия