El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE (o Fraunhofer ISE) es un instituto de Fraunhofer-Gesellschaft . Ubicado en Friburgo, Alemania , el Instituto realiza investigación y desarrollo científico y de ingeniería aplicados para todas las áreas de la energía solar . Fraunhofer ISE tiene tres sucursales externas en Alemania que realizan trabajos en el desarrollo de células solares y materiales semiconductores: el Laboratorio y Centro de Servicios (LSC) en Gelsenkirchen , el Centro Tecnológico de Materiales Semiconductores (THM) en Freiberg, y el Centro Fraunhofer de Silicio Fotovoltaico (CSP) en Halle . [1]Desde 2006, el Prof. Dr. Eicke R. Weber es el director de Fraunhofer ISE. Con más de 1.100 empleados, Fraunhofer ISE es el instituto más grande de investigación aplicada en energía solar en Europa. El presupuesto operativo de 2012, incluidas las inversiones, es de 74,3 millones de euros. [2]
Fundador (es) | Adolf Goetzberger |
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Establecido | 1981 |
Enfocar | Tecnología solar térmica, óptica aplicada y recubrimientos, fotovoltaica, tecnología de la construcción, tecnología de hidrógeno y pilas de combustible. |
Director | Andreas Bett, Hans-Martin Henning |
Personal | 1163 |
Localización | Friburgo , Alemania |
Sitio web | http://www.ise.fraunhofer.de/en |
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Historia
Fraunhofer ISE fue fundada en 1981 por Adolf Goetzberger en Friburgo, Alemania. Fue el primer establecimiento no universitario de investigación aplicada en energía solar en Europa. Las primeras áreas de atención fueron el colector fluorescente FLUKO, el aislamiento transparente y los pasos iniciales hacia las células solares de silicio de alta eficiencia y III-V, las células solares de película fina de silicio y la investigación de materiales. [3]
Ya en 1983, se desarrolló el primer "inversor ISE" totalmente electrónico para su uso en sistemas fotovoltaicos autónomos. [ cita requerida ] En 1986, se produjo el primer producto en serie que utiliza colectores fluorescentes como fuente de alimentación. [ cita requerida ] Dentro del programa de dispositivos pequeños fotovoltaicos, se desarrollaron muchos otros productos exitosos. Cuando la sala limpia se puso en funcionamiento en 1989, comenzó la producción de células solares de alta eficiencia. En 1998, se introdujeron en la producción a escala industrial revestimientos absorbentes solares selectivos, que se desarrollaron en Fraunhofer ISE para colectores solares térmicos. [ cita requerida ]
En 2011, Fraunhofer ISE celebró su 30 aniversario. Desde su fundación, los científicos han recibido numerosos premios y reconocimientos prestigiosos por sus resultados de investigación en el campo. [ cual? ]
Investigación y desarrollo
La investigación sobre energía solar en Fraunhofer ISE establece los requisitos técnicos previos para un suministro de energía eficiente y respetuoso con el medio ambiente tanto para los países industriales como para los países en vías de desarrollo y los umbrales. El instituto tiene el compromiso de alejarse de los combustibles fósiles y la energía nuclear y avanzar hacia un suministro de energía 100% renovable con el objetivo de brindar soluciones asequibles para la transformación energética.
Con este propósito, el instituto desarrolla materiales, componentes, sistemas y procesos para la investigación básica y más allá. Las áreas de especialización incluyen el desarrollo de técnicas de producción y prototipos, configuración y monitoreo de sistemas de demostración y operación de centros de prueba y calibración en interiores y exteriores. [2]
Las diversas áreas de investigación en Fraunhofer ISE se clasifican en las siguientes áreas comerciales:
Edificios energéticamente eficientes
En Fraunhofer ISE, los edificios energéticamente eficientes son una de las principales áreas de investigación. Trabajando en equipo con arquitectos, planificadores expertos y la industria, los investigadores de Fraunhofer ISE optimizan el rendimiento de los edificios existentes y desarrollan los edificios del mañana teniendo en cuenta los aspectos económicos, la eficiencia energética y la comodidad del usuario. A través de su participación en la Agencia Internacional de Energía (AIE), el Instituto contribuye al establecimiento de las condiciones límite internacionales para la realización de estos conceptos. En esta área de negocio, confluyen muchas disciplinas: desde la investigación de materiales y el desarrollo de recubrimientos hasta el desarrollo de componentes y sistemas y finalmente las pruebas necesarias. [2]
Óptica aplicada y superficies funcionales
Los sistemas de energía solar convierten la radiación solar incidente en la tierra en energía térmica, eléctrica o química. Para transmitir, reflejar, absorber, filtrar, redirigir o concentrar mejor la radiación entrante, Fraunhofer ISE desarrolla componentes y sistemas ópticos. Esta área de negocio sirve como campo interdisciplinario y atiende a muchas áreas de la tecnología solar: ventanas y fachadas, colectores solares térmicos, sistemas concentradores para plantas fotovoltaicas y solares, así como tecnología de módulos fotovoltaicos. [2]
Sistemas solares térmicos
Esta área de negocio cubre los mercados de aplicaciones de baja y alta temperatura. Los colectores solares térmicos y los sistemas colectores con colectores de tubos planos o de vacío encuentran numerosas aplicaciones en la práctica. Estos incluyen sistemas de calentamiento solar y de agua de proceso, sistemas de refrigeración y ventilación y sistemas de desalinización de agua de mar. También se implementan colectores integrados en fachada. Con los colectores concentradores lineales, se alcanzan temperaturas de funcionamiento de 150 ° C a más de 400 ° C. Tanto los colectores cilindro-parabólicos como los colectores parabólicos no solo se utilizan para la producción de energía solar térmica en grandes centrales eléctricas, sino también en plantas más sencillas y rentables para la producción de calor de proceso, vapor de proceso y calor de conducción para enfriadores de absorción. [2]
Energía fotovoltaica de silicio
Especialmente debido a los programas de introducción al mercado en Japón y Alemania, el papel de la energía fotovoltaica está ganando cada vez más importancia. Más del 85% de las células solares producidas en todo el mundo se basan en silicio cristalino. La relación precio-rendimiento, la estabilidad a largo plazo y el potencial de reducción de costos indican que este líder en el mercado fotovoltaico terrestre mantendrá su lugar como líder del mercado durante más tiempo que la próxima década. La experiencia de Fraunhofer ISE abarca toda la cadena de valor de la energía fotovoltaica de silicio cristalino, desde el desarrollo de materiales y la cristalización hasta el procesamiento de células solares y la tecnología de módulos fotovoltaicos. [2]
Módulos y sistemas fotovoltaicos La
tecnología de módulos convierte las células solares en un producto robusto para un funcionamiento fiable en plantas de energía fotovoltaica. Fraunhofer ISE apoya el desarrollo de productos concentrándose en aumentar la eficiencia, reducir los costos y lograr la mayor confiabilidad. Además, el Instituto ofrece sus servicios de aseguramiento de la calidad de módulos y centrales eléctricas. [2]
Tecnologías fotovoltaicas alternativas
Además de la fotovoltaica de silicio, la investigación de células solares en Fraunhofer ISE también se extiende a otras tecnologías fotovoltaicas: con semiconductores basados en III-V como el fosfuro de galio indio, el arseniuro de aluminio y galio o el arseniuro de galio, se pueden alcanzar las mayores eficiencias en la actualidad. La tecnología de las células solares de tinte se ha desarrollado mucho más allá de la etapa de laboratorio y las células solares orgánicas son atractivas, especialmente debido a los bajos costes de fabricación previstos. [2]
Suministro de energía renovable
La construcción de sistemas conectados a la red es el mercado más grande para la rama fotovoltaica en la actualidad. El Instituto ofrece servicios de consultoría para la planificación de sistemas, caracteriza módulos solares y realiza el análisis técnico y las pruebas de rendimiento de los sistemas fotovoltaicos. [2]
Las fuentes de alimentación fuera de la red también son un foco de la investigación en curso en el instituto. Las personas que viven en áreas rurales remotas, la innumerable cantidad de sistemas de telecomunicaciones, la tecnología de medición ambiental y los dispositivos electrónicos portátiles requieren una fuente de alimentación autónoma, independiente de la red. Fraunhofer ISE desarrolla sistemas de energía renovable para este propósito. [2]
Fraunhofer ISE también realiza investigaciones en el área de controles y electrónica de potencia. Esto incluye el desarrollo y las pruebas de inversores en un moderno laboratorio de electrónica de potencia, así como la investigación en el campo de la gestión de la energía, incluida la medición inteligente y las redes inteligentes. [2]
En el futuro, los vehículos funcionarán parcial o totalmente con electricidad y extraerán su energía de la red (eléctrica y enchufable). Fraunhofer ISE está trabajando en la interfaz entre los vehículos y la red en conceptos para un suministro de energía ambientalmente aceptable y la integración óptima de los vehículos en la red eléctrica, incluidos los sistemas de medición y facturación. [2]
Tecnología del hidrógeno
En una pila de combustible, el hidrógeno reacciona con el oxígeno y libera energía útil en forma de electricidad y calor. Dado que el hidrógeno no existe en su forma pura en la naturaleza, debe producirse a partir de uno de sus muchos compuestos químicos. En Fraunhofer ISE, en el área de la tecnología del hidrógeno, la investigación se centra en tecnologías innovadoras para la generación de hidrógeno y en procesos para la conversión altamente eficiente de hidrógeno en electricidad y calor utilizando los equipos más modernos. Junto con socios de la industria y la ciencia, se desarrollan componentes y sistemas completos de pilas de combustible para aplicaciones autónomas, portátiles y móviles. [1] [2] [4]
Unidades de servicio
Actualmente, los siguientes laboratorios de pruebas certificados brindan servicios de prueba y calibración en los laboratorios:
- Sistemas térmicos solares TestLab
- TestLab Solar Fachadas
- Módulos fotovoltaicos TestLab
- Células fotovoltaicas CalLab
- Módulos fotovoltaicos CalLab
Otros establecimientos de servicios en los laboratorios son:
- Garantía de calidad de plantas de energía fotovoltaica
- Electrónica de potencia fotovoltaica
- Laboratorio de inversores
- Laboratorio de pruebas de baterías
- Laboratorio de iluminación
- Laboratorio de bombas de calor de compresión de vapor
- Laboratorio de Materiales de Cambio de Fase (PCM)
- Laboratorio de pruebas para materiales de adsorción y materiales porosos
- TestLab Fuel Cells
Cooperación
El Instituto es uno de los miembros fundadores y miembro a cargo de Fraunhofer Energy Alliance, que comprende dieciséis institutos Fraunhofer con experiencia en tecnología energética e investigación energética.
El Instituto es miembro de ForschungsVerbund Erneuerbare Energien (FVEE) y de la Agencia Europea de Centros de Investigación de Energías Renovables (EUREC), así como de otras alianzas.
El Instituto mantiene una estrecha cooperación con el Centro de Investigación de Materiales de la Universidad de Friburgo , que ayuda al Instituto con la investigación fundamental. El director del instituto ocupa un puesto docente en esa Universidad como profesor de física y ciencias aplicadas .
Spin-Offs
Hasta la fecha, se han fundado siete empresas derivadas a partir de los resultados de la investigación aplicada en Fraunhofer ISE. [5] Entre ellos se encuentran los siguientes:
- En 1999, se fundó PSE AG para proporcionar servicios y experiencia en energía solar. Además de recopilar estudios e informes, la empresa proporciona tecnología de medición y control y equipos de laboratorio a medida.
- En 2001, se fundó Holotools GmbH (ahora temicon GmbH - holotools) para desarrollar y fabricar superficies funcionales para la gestión de la luz. Una experiencia particular, por ejemplo, es la producción de microestructuras homogéneas de gran superficie para superficies ópticas.
- En 2002, SorTech AG (rebautizada como Fahrenheit AG en marzo de 2017) se escindió para explotar fuentes de calor para producir frío, utilizando así calor a baja temperatura como fuente de energía en lugar de electricidad. Como resultado, Fahrenheit avanzó la tecnología subyacente, el enfriamiento por adsorción, y produce enfriadores que utilizan el calor residual de una variedad de fuentes para generar frío de manera económica.
- Soitec Solar, fundada en 2005, trajo al mercado una tecnología fotovoltaica innovadora que utiliza luz solar concentrada. Con esta tecnología, se desarrollan, fabrican e instalan centrales fotovoltaicas desde 100 kW hasta varios megavatios.
- En 2014, Enit Energy IT Systems GmbH se escindió para desarrollar y comercializar sistemas de gestión de energía para empresas medianas. Estos sistemas ayudan a los clientes a obtener más transparencia sobre su consumo de electricidad, calor y gas. Además, los productos de la empresa permiten un control inteligente del sistema y una operación más eficiente.
Personal, infraestructura y financiamiento
El laboratorio cuenta con 1139 empleados, de los cuales 439 ocupan puestos permanentes. (a partir de 04/2012).
El instituto de investigación tiene una superficie neta de 21.000 m² que contiene oficinas, laboratorios y campos de prueba. Actualmente se están construyendo nuevos laboratorios y oficinas.
El presupuesto operativo de 2011 ascendió a 61,3 millones de euros. Solo el cinco por ciento del presupuesto operativo fue financiación básica, el 90% de fondos federales alemanes y el 10% de fondos estatales alemanes. Aproximadamente el 50% fue de investigación por contrato con la industria; el resto provino de fuentes públicas y otras. En 2011, las inversiones anuales ascendieron a 7,7 millones de euros. (a partir de 04/2012) [2]
Referencias
- ^ a b c "Guía fotovoltaica" (PDF) . Baden-Württemberg International, Agencia para la Cooperación Científica y Económica Internacional . Consultado el 13 de junio de 2012 .
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o "Informe anual 2011 de Fraunhofer ISE" (PDF) . Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE, Friburgo / Alemania . Consultado el 13 de junio de 2012 .
- ^ Janzing, Bernward (2011). Solare Zeiten . Friburgo / Alemania: Bernward Janzing. ISBN 978-3-9814265-0-2.
- ^ Franke, Wolf D. Kompendium Erneuerbare Energien . Fráncfort del Meno / Alemania: FAZ-Inst. für Management-, Markt- und Medieninformationen, 2009. ISBN 978-3-89981-215-2.
- ^ "Spin-offs - Fraunhofer ISE" . www.ise.fraunhofer.de . Consultado el 31 de mayo de 2016 .
enlaces externos
- Página de inicio de Fraunhofer ISE (alemán)
- Página de inicio de Fraunhofer ISE (inglés)
- Página de inicio de PSE AG
- Página de inicio de temicon GmbH - holotools
- Página de inicio de Fahrenheit AG
- Página de inicio de Soitec Solar
- Página de inicio de Enit Energy IT Systems GmbH