Leistungszentrum Nachhaltigkeit Freiburg

Das Leistungszentrum Nachhaltigkeit Freiburg (LZN) bietet Unternehmen, öffentlichen Einrichtungen und gesellschaftlichen Akteuren einen direkten Zugang zu exzellenter Forschung, modernster Technologieentwicklung und interdisziplinärem Know-how. Durch die enge Zusammenarbeit der fünf Freiburger Fraunhofer‑Institute und der Universität Freiburg entstehen Lösungen, die wissenschaftlich fundiert, praxisnah und zukunftsorientiert sind.

Unsere Leistungen im Überblick

1. Forschungs- und Entwicklungskooperationen

• Gemeinsame Projekte in den Schwerpunkten – Nachhaltige Energiesysteme – Nachhaltige Materialien, Komponenten und Produkte – Resiliente Infrastruktur und Lebensräume
• Entwicklung neuer Technologien in neun anwendungsorientierten Themenfeldern
• Zugang zu modernsten Laboren, Testumgebungen und wissenschaftlicher Expertise

2. Vertragsforschung für individuelle Fragestellungen

• Maßgeschneiderte Lösungen für technische, ökologische und ökonomische Herausforderungen
• Analyse, Bewertung und Optimierung von Produkten, Prozessen und Systemen
• Wissenschaftlich fundierte Entscheidungsgrundlagen für Unternehmen und öffentliche Akteure

3. Transfer von Wissen und Technologien

• Unterstützung beim Technologietransfer entlang der Fraunhofer‑Transferpfade
• Workshops, Schulungen und Fachdialoge für Mitarbeitende und Führungskräfte
• Vermittlung von Expertinnen und Experten („Transfer über Köpfe“)

4. Innovationsförderung und Ausgründungsbegleitung

• Beratung und Unterstützung bei der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle
• Begleitung von Ausgründungen aus der Forschung
• Zugang zu Netzwerken, Förderprogrammen und strategischen Partnern

5. Vernetzung und Community-Building

• Aufbau und Moderation von Fach-Communities in allen Forschungsschwerpunkten
• Initiierung von Konsortialprojekten und Kooperationen
• Austauschformate zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft

Der Climate Resilience Building Calculator (CliReB-Calculator) ist ein softwaregestütztes Prognosetool, das die Widerstandsfähigkeit von Gebäuden gegenüber Extremwetterereignissen wie Hochwasser oder Sturm bewertet. Es ermöglicht Immobilienbesitzern, Kommunen, Versicherungen und weiteren Akteuren, potenzielle Schäden frühzeitig einzuschätzen und wirksame, kostensparende Schutzmaßnahmen abzuleiten – ohne spezielles Expertenwissen.

Um die Technologie breit nutzbar zu machen, wird eine informative Homepage mit interaktiven Demonstrationen und Suchmaschinenoptimierung aufgebaut. Zusätzlich entsteht eine Lizenzierungsstrategie, bei der der Calculator als API in bestehende Software integriert werden kann. Ein flexibles Preismodell soll unterschiedliche Nutzergruppen adressieren.

Das Pilotprojekt wird von 2025 bis 2027 durch das LZN gefördert.

Fraunhofer IPM hat seine digital‑holographische Messtechnik so weiterentwickelt, dass nun auch großflächige Bauteile wie Bipolarplatten und kohlenstoffbeschichtete Membranen mit sub‑Mikrometer‑Genauigkeit und im sub‑Sekundentakt vollflächig vermessen werden können. Diese Fortschritte basieren unter anderem auf Erkenntnissen aus den LZN‑Projekten LongPower und LongPower 4.0.

Ein industrieller Einsatz des Systems würde erstmals eine frühzeitige und vollständige Qualitätssicherung bei der Produktion kritischer Komponenten für Brennstoffzellen und Elektrolyseure ermöglichen – mit deutlichen Effizienzgewinnen in Energie‑ und Ressourcenverbrauch sowie in der Leistungsfähigkeit der Endprodukte.

Im Transferprojekt HoloQS‑FC soll das Messsystem nun für den Einsatz an flexiblen Handlingssystemen wie Industrierobotern qualifiziert werden, was insbesondere für die Elektrolyseur‑Fertigung essenziell ist. Für die Vermarktung existieren bereits erste Materialien, jedoch fehlen noch belastbare Vergleichsmessungen, um das System öffentlichkeitswirksam zu präsentieren und auf weitere Anwendungsfelder – etwa die Batteriefertigung – zu übertragen. Sobald diese vorliegen, können zielgruppenspezifische Produktblätter und ein Werbefilm erstellt werden.

Das Pilotprojekt SAVIS (System-Analyse für Verkehrssicherheit und inklusive Stadtmobilität) adressiert zentrale Herausforderungen der urbanen Mobilität: Viele Städte berücksichtigen die Bedürfnisse von Menschen mit eingeschränkter Mobilität unzureichend, was zu Barrieren und Sicherheitsrisiken im Straßenraum führt. SAVIS entwickelt daher präzise Analyseverfahren, um Barrieren und Gefährdungspotenziale systematisch zu erfassen und zu bewerten.

Mithilfe moderner Sensortechnologien, Stereo-Matching-Verfahren und simulationsgestützten Sicherheitsanalysen sollen Tiefenkarten und 3D-Modelle des Stadtbilds entstehen, die als Grundlage für alternative Infrastrukturmaßnahmen und Handlungsempfehlungen für inklusive Mobilität dienen. So trägt das Projekt dazu bei, Verkehrssicherheit und Barrierefreiheit in Städten gezielt zu verbessern.

SAVIS ist im Forschungsschwerpunkt „Resiliente Infrastruktur und Lebensräume“ des Leistungszentrums Nachhaltigkeit verankert und bindet frühzeitig Partner aus Industrie und Verwaltung ein, um eine praxisnahe Technologieentwicklung sicherzustellen. Gefördert wird das Projekt vom LZN im Zeitraum 2025–2027.

Der weltweite Kühlbedarf wächst rasant – bis 2050 wird voraussichtlich mehr Energie für Kühlung als für Heizung benötigt. Herkömmliche Kompressionskältemaschinen sind zwar effizient, benötigen jedoch laute mechanische Kompressoren und teils klimaschädliche oder brennbare Kältemittel.

Das Fraunhofer IPM und das Fraunhofer IAF entwickeln daher elektrokalorische Technologien weiter, die leise, effiziente und vollständig fluidefreie Kühl- und Wärmepumpensysteme ermöglichen. Frühere Projekte haben bereits die hohe Energieeffizienz, Leistungsdichte und Wettbewerbsfähigkeit des Fraunhofer‑Systemansatzes belegt. Im neuen ECO‑KÜHL‑Projekt wird diese Forschung vertieft.

Zentrale Ziele sind die Herstellung optimierter elektrokalorischer Polymerkomponenten mit SiOx‑Beschichtung (IPM) sowie die Entwicklung leistungsfähiger GaN‑auf‑Saphir‑Transistoren mit 1,7 kV Sperrspannung (IAF), um den elektrokalorischen Effekt weiter zu steigern.

Das Projekt FoTraBox des Leistungszentrums Nachhaltigkeit adressiert die häufige Diskrepanz zwischen wissenschaftlicher Forschung und den tatsächlichen Bedarfen von Wirtschaft und Industrie. Forschende stehen zunehmend unter Druck, ihre Arbeit an wechselnde Förderbedingungen, wirtschaftliche Anforderungen und Transfermöglichkeiten wie Industrieaufträge, Lizenzen oder Ausgründungen anzupassen.

FoTraBox entwickelt dafür eine methodische Toolbox, die praxiserprobte Methoden bündelt und Forschende befähigt, frühzeitig Marktanforderungen zu erkennen und ihre Forschung strategisch marktorientiert auszurichten.

Gefördert wird das Projekt im Rahmen der Innovationssprint‑Förderlinie des DATIpilot (BMBF) und umgesetzt in Kooperation mit der Grünhof 3000 GmbH (machn).

Das Projekt untersucht, wie Floating‑PV‑Anlagen (FPV) die ökologischen Eigenschaften europäischer Seen beeinflussen – insbesondere vor dem Hintergrund des Klimawandels, der die thermische Struktur und Stabilität vieler Gewässer verändert. Da solche Veränderungen aquatische Ökosysteme und die Rolle der Seen als Kohlenstoffsenken beeinträchtigen können, analysiert das Projekt verschiedene FPV‑Konfigurationen, um naturverträgliche und zugleich effiziente Anlagenplanungen zu ermöglichen.

Im Fokus stehen Effekte auf Abschattung, Windreduktion, Wasserqualität und Biodiversität. Die Messungen zeigen je nach Standort und Systemdesign stark variierende Werte (z. B. 50–95 % Verschattung, 39–95 % Windreduktion), jedoch keine gravierenden negativen Auswirkungen auf Wasserqualität oder beobachtete Arten. Aussagen zur langfristigen Wirkung auf Flora und Fauna bleiben aufgrund der begrenzten Stichprobe vorläufig.

Zur praktischen Nutzung der Ergebnisse wurden zwei Werkzeuge entwickelt:

• ein hydrodynamisches Modell (GLM‑AED2), das FPV‑Einflüsse detailliert simuliert und Planungs‑ sowie Umweltprüfprozesse unterstützt

• ein Optimierungstool, das ökologische, ökonomische und soziale Kriterien kombiniert, um nachhaltige Flächenbelegungen für FPV‑Anlagen abzuleiten. Befragungen zeigen unterschiedliche Prioritäten zwischen Experten und Nicht‑Experten, dennoch liefert das Tool konsistente Empfehlungen.

Insgesamt zeigt das Projekt, wie FPV‑Anlagen so gestaltet werden können, dass sie energieeffizient sind und gleichzeitig aquatische Ökosysteme schützen.

Das Projekt WEiteR adressiert die wachsende Bedeutung von Wasserstoff als zentralem Energieträger der Energiewende und die damit verbundene steigende Produktion von CFK‑Druckbehältern. Da Carbonfasern energieintensiv hergestellt werden und weltweit nur begrenzt verfügbar sind, braucht es nachhaltige Strategien für die Nutzung, Wiederverwendung und hochwertige Rückgewinnung dieser Tanks, um ökologische und ökonomische Anforderungen zu erfüllen.

WEiteR baut dafür ein Freiburger Kompetenzzentrum auf, getragen von Fraunhofer EMI, Fraunhofer IWM und dem INATECH. Entwickelt werden Methoden zur Zustandsüberwachung und Lebensdauerprognose von CFK‑Tanks, um deren Nutzungszeit zu verlängern oder alternative Einsatzmöglichkeiten zu erschließen.

Ein Schwerpunkt ist ein innovatives Peel‑Verfahren, das Carbonfaser‑Tapes ohne Faserverkürzung zurückgewinnt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Recyclingverfahren, die meist zum Downcycling führen, ermöglicht dieses Verfahren die Rückgewinnung hochwertiger Endlosfasern. Ergänzend entsteht eine numerische Methode zur Bestimmung der optimalen Prozessparameter für unterschiedliche Materialkombinationen.

Damit schafft WEiteR die Grundlage für eine nachhaltige, ressourcenschonende und wirtschaftlich tragfähige Kreislaufstrategie für CFK‑Wasserstofftanks.