Institutsleiter Fraunhofer IWESManaging Director Fraunhofer IWES
Komm. Institutsleiterin Fraunhofer IWESActing Managing Director Fraunhofer IWES
Liebe Leserinnen und Leser,
Dear readers,
die Jahre 2022 und 2023 boten erneut ein komplexes Umfeld: Die politischen Weichenstellungen für mehr erneuerbare Energien sind erfreulicherweise gestellt, jedoch gibt es nach wie vor zahlreiche Herausforderungen.
Insbesondere die Forschungsförderung für die Windenergie gestaltet sich unübersichtlich, da wir in einem starken Wettbewerb mit anderen Energiethemen stehen. In diesem Kontext hat das Fraunhofer IWES im Jahr 2022 den Wasserstoffbereich ausgebaut. Drei Hydrogen Labs sind in der Errichtung, um mit Projektpartnern sowie der Industrie an Wasserstofferzeugungssystemen zu arbeiten. Im Rahmen unseres Strategieprozesses fokussieren wir uns auf unsere Kernkompetenzen Offshore, Prüfinfrastruktur, Wasserstoff sowie Digitalisierung und arbeiten engagiert für das Gelingen der Energiewende.
Wir sind uns sicher, dass wir mit dem Thema »Windenergie und Wasserstoff zusammen denken« auf dem richtigen Weg sind und wünschen Ihnen mit diesem Jahresbericht ein interessantes digitales Erlebnis.
2022 and 2023 once again offered a complex environment: The political course for more renewable energies has thankfully been set, but there are still a wide range of challenges. In particular, research funding for wind energy is proving confusing, as we face strong competition from other energy fields. In this context, Fraunhofer IWES expanded its work in the field of hydrogen in 2022. Three hydrogen labs are currently under construction, aiming to allow us to cooperate with project partners as well as industry on hydrogen production systems. As part of our strategy process, we are focusing on our core competencies of offshore, test infrastructure, hydrogen, and digitalization and are working with passion and commitment for the success of the energy transition. We are certain that we are on the right track with the topic «Thinking wind energy and hydrogen together” and hope that you enjoy an interesting digital experience with this annual report.
GESCHÄFTSJAHR 2022
2022 fiscal year
Mit der Integration eines großen Teils der Wasserstoffaktivitäten des Fraunhofer IMWS hat das Fraunhofer IWES seine wissenschaftliche Expertise im Bereich Wasserstoff weiter ausgebaut. Zudem hat das Institut in den vergangenen Jahren – gemeinsam mit Partnern und Fördermittelgebenden – mehrere Millionen Euro in eine einmalige Prüfinfrastruktur investiert. Zum Portfolio zählen jetzt neben Prüfständen für die Windenergie auch Testfelder für Systeme und Komponenten zur Erzeugung von Wasserstoff auf Basis erneuerbarer Energien.
With the integration of a large share of Fraunhofer IMWS’ hydrogen activities, Fraunhofer IWES has expanded its scientific expertise in the field of hydrogen even further. In addition, the institute has invested millions of euros in a unique test infrastructure in recent years in cooperation with partners and funding bodies. Alongside test rigs for wind energy, the portfolio now also includes test sites for systems and components for the production of hydrogen on the basis of renewable energies.
»Das IWES setzt seinen stabilen Wachstumskurs seit seiner Gründung auch im Jahr 2022 fort. Wir bedanken uns bei unseren Kunden, Projektpartnern, Förderern und Freunden für das entgegengebrachte Vertrauen und die Unterstützung.«
»In 2022, IWES continued the steady growth curve it has been following ever since its founding. We would like to thank all our clients, project partners, funding organizations, and friends for the confidence they have shown in us and their continued support.«Jenny KuballVerwaltungsleiterinAdministrative Director
Die Entwicklung des Betriebshaushalts 2012–2022
Development of the Operating Budget 2012–2022
Das Fraunhofer IWES ist weiter auf Wachstumskurs. Der Markenkern des Fraunhofer IWES ist die Windenergie. Hier konnte insbesondere die Baugrunderkundung stark ausgeweitet werden – ein wichtiges Forschungsgebiet mit großem Wachstumspotenzial, besonders im Hinblick auf die Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen. Die wissenschaftliche Kompetenz im Bereich Wasserstoff wurde an den Standorten Bremerhaven, Leuna und Görlitz ausgebaut.
Fraunhofer IWES is continuing its growth curve. Wind energy is the core of the Fraunhofer IWES brand. Here, subsurface investigation was greatly expanded in particular – an important research area with great growth potential, especially where the installation of offshore wind turbines is concerned. The institute’s scientific competence in the field of hydrogen was further expanded at the Bremerhaven, Leuna, and Görlitz sites.
ZUSAMMENSTELLUNG DES HAUSHALTS
COMPOSITION OF THE BUDGET
Der Betriebshaushalt des Fraunhofer IWES in Höhe von 39.472.010 Euro setzt sich aus 60 % Personalaufwand und 40 % Sachaufwand zusammen. Im Jahr 2022 konnten zusätzlich weitere große Investitionen umgesetzt werden. Insbesondere erfolgten Baumaßnahmen am Rotorblattprüfstand 115m+ sowie an den Hydrogen Labs Leuna und in Bremerhaven. Auch in den nächsten Jahren rechnet das Fraunhofer IWES mit einem Ausbau der Forschungsinfrastruktur.
Fraunhofer IWES’ operating budget totaling €39,472,010 comprises 60 percent personnel expenses and 40 percent material expenses. In 2022, it also proved possible to implement further major investments. In particular, construction measures were carried out on the 115m+ rotor blade test rig in Bremerhaven and at the hydrogen labs in Leuna and in Bremerhaven. Fraunhofer IWES expects to continue expanding the research infrastructure in the coming years.
WIRTSCHAFTSERTRÄGE
BUSINESS EARNINGS
Den außergewöhnlichen Anstieg aus dem vorletzten Jahr konnte das Fraunhofer IWES im Jahr 2022 nicht halten. Mit 13,8 Mio. Euro liegt das Fraunhofer IWES rund 1,6 Mio. Euro unter dem Vorjahreswert. Dennoch konnte die wichtige interne Fraunhofer-Kennzahl »RhoWi« (Verhältnis Industrieerträge zum Betriebshaushalt) in Höhe von 35 % erreicht werden und damit alle Vorgaben der Fraunhofer-Gesellschaft erfüllen.
Fraunhofer IWES was not able to maintain the exceptional increase from the year before last in 2022: with €13.8 million, Fraunhofer IWES was around €1.6 million below the figure from the previous year. Nevertheless, the important internal Fraunhofer key figure «RhoWi” (ratio of business earnings to operating budget) of 35% was reached and thus all of the Fraunhofer-Gesellschaft’s targets met.
HERKUNFT DER ERTRÄGE
ORIGIN OF EARNINGS
Neben den Aufträgen aus der Industrie konnte das Fraunhofer IWES erfolgreich öffentliche Fördergelder beim Bund und bei den Ländern sowie aus EU-Mitteln einwerben. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) stellt den größten Fördermittelgeber dar.
In addition to contracts from industry, Fraunhofer IWES also successfully acquired public funding from the German federal and state governments as well as EU funds, with the largest provider of funding being the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWK).
WISSENSCHAFTLICHE INNOVATIONEN
SCIENTIFIC INNOVATIONS
Wissenschaftliche Exzellenz ist von zentraler Bedeutung, um als attraktiver Kooperationspartner Kunden zu gewinnen und zu halten sowie um von der Politik und von Fördermittelgebern als ausgezeichneter Akteur im deutschen Wissenschaftssystem wahrgenommen zu werden.
Das Fraunhofer IWES arbeitete im Jahr 2022 an insgesamt 89 öffentlich national- und EU-geförderten Projekten und trägt zum technologischen Fortschritt und zur Innovationskraft von Unternehmen mit acht Erfindungsmeldungen sowie neun Patentanmeldungen bei.
84 Master- und Diplomarbeiten wurden abgeschlossen, neun forschungsstarke Doktorand*innen haben promoviert, und von IWES-Mitarbeitenden wurden 67 wissenschaftliche Publikationen veröffentlicht.
Scientific excellence is key to securing and retaining customers as an attractive cooperation partner and being viewed as an excellent player in the German science system by politicians and funding bodies. In 2022, Fraunhofer IWES worked on a total of 89 nationally and EU-funded public projects, contributing to technological progress and the innovative strength of companies with eight invention disclosures and nine patent applications.
84 master’s and dissertation theses were completed, nine research-focused doctoral students earned their doctorates, and IWES employees published 67 scientific publications.
84 Master- und Diplomarbeiten wurden abgeschlossen, neun forschungsstarke Doktorand*innen haben promoviert und von IWES-Mitarbeitenden wurden 67 wissenschaftliche Publikationen veröffentlicht.
84 master’s and dissertation theses were completed, nine research-focused doctoral students earned their doctorates, and IWES employees published 67 scientific publications.
Das Team wächst
THE TEAM IS GROWING
Am Fraunhofer IWES arbeiten Spezialistinnen und Spezialisten in interdisziplinären Teams eng zusammen mit Kolleginnen und Kollegen aus internen Servicebereichen am wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Erfolg. Mit mehr als 300 Expertinnen und Experten aus den unterschiedlichsten Fachbereichen an neun Standorten kann das Fraunhofer IWES ein kontinuierliches Wachstum in einem inspirierenden Umfeld mit einer modernen Infrastruktur aufweisen.
At Fraunhofer IWES, specialists work together closely in interdisciplinary teams with colleagues from internal service areas to achieve both scientific and economic success. With more than 300 experts from a wide range of disciplines at nine different locations, Fraunhofer IWES can boast continuous growth in an inspiring environment with a modern infrastructure.
Mitarbeitende: Wir sind ein Team
Employees: We are a team
Mariel BuschLeiterin People & Development
Mariel BuschHead of People & Development
Personalwachstum 2022
PERSONNEL GROWTH IN 2022
Das IWES wächst kontinuierlich in den Bereichen Wissenschaft, Technik und Verwaltung. Durch die chancengerechte Recruiting-Strategie, die moderne Kommunikation mit den Bewerbenden, ein attraktives und flexibles Arbeitsumfeld sowie die wissenschaftliche Vernetzung mit Hochschulen gelingt es uns, junge Talente und qualifizierte Fachkräfte zu gewinnen und zu halten.
IWES is continuously growing in the fields of science, technology, and administration. Our equal-opportunities recruitment strategy, modern communication with applicants, an attractive and flexible work environment, and extensive networking with universities and colleges make it possible for us to secure and retain young talent and qualified specialists.
Neueinstellungen 2022
NEW HIRES IN 2022
Eine Vielzahl neuer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter startete im Jahr 2022 an den unterschiedlichen Standorten am Fraunhofer IWES. Für das Institut ist es strategisch wichtig, die Diversität durch die Neueinstellungen zu erhöhen. So konnten beispielsweise im wissenschaftlichen Bereich 36 % der offenen Stellen mit Frauen besetzt werden.
A large number of new employees started work at Fraunhofer IWES’ various locations in 2022. Increasing diversity via new hires is of strategic importance to the institute. For example, 36 percent of the vacancies in the scientific sector were filled by women.
Anzahl Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter 2022
NUMBER OF EMPLOYEES IN 2022
Die Mitarbeitenden am Institut sind das höchste Gut. Deshalb legt das Fraunhofer IWES besonders viel Wert auf ein positives Arbeitsumfeld durch guten Personalservice sowie vielfältige Weiterbildungs- und Entwicklungsmöglichkeiten.
The employees at the institute are our most valuable asset. That is why Fraunhofer IWES attaches particular emphasis to a positive working environment with a great People and Development service as well as a wide range of Continuing Professional Development opportunities.
Aktiv für eine nachhaltige Zukunft
Active for a sustainable future
Das Fraunhofer IWES setzt sich aktiv für erneuerbare Energien ein. Tag für Tag unterstützen und fördern die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter die Weiterentwicklung von Technologien in den Bereichen der Windenergie und des Wasserstoffs. Das Fraunhofer IWES schafft ein umfassendes Verständnis von Nachhaltigkeit, bietet ein Arbeitsumfeld, in dem die Mitarbeitenden sich gleichberechtigt und fair behandelt fühlen, und möchte das vorhandene Wissen aktiv und verständlich vermitteln.
Fraunhofer IWES is actively committed to renewable energies. Day after day, the employees support and promote the further development of technologies in the fields of wind energy and hydrogen. Fraunhofer IWES creates a comprehensive understanding of sustainability, offers a working environment in which employees feel they are treated equally and fairly, and aims to communicate existing knowledge in an active and comprehensible manner.
Wissenstransfer: Kompetenz mit starken Allianzen
Knowledge transfer: Competence with strong alliances
Nachhaltigkeit: Unser Beitrag
Sustainability: Our contribution
New Work@IWES:
Zusammenarbeit aktiv gestalten
New Work@IWES:
Actively shaping cooperation
Wissenschaftskommunikation: Forschung vermitteln
COMMUNICATING SCIENCE
WINDENERGIE UND WASSERSTOFF ZUSAMMEN DENKEN:
IWES MACHT´S
THINKING OF WIND ENERGY AND HYDROGEN TOGETHER – IWES DOES IT
Die Weichen für mehr erneuerbare Energien sind gestellt. In den nächsten Jahren erwartet das Fraunhofer IWES großes Wachstum, aber auch große Herausforderungen. Das Institut konzentriert deshalb seine Ressourcen auf seine Kernkompetenzen und schärft so sein Profil. Die Fokusthemen des Fraunhofer IWES sind: Offshore, Prüfinfrastruktur, Wasserstoff und Digitalisierung.
The course for more renewable energies has been set. Fraunhofer IWES expects the coming years to bring with them considerable growth, but also considerable challenges, which is why the institute is focusing its resources on its key competences and sharpening its profile. The focuses at Fraunhofer IWES are offshore, test infrastructure, hydrogen, and digitalization.
Wissenschaftliches Know-how beschleunigt nachhaltig Projekte
Scientific expertise speeds up projects sustainably
Die Realisierung von Offshore-Windparks erfordert umfassende Kenntnisse der Umweltbedingungen am ausgewählten Standort. Das Fraunhofer IWES führt Messungen und Windmodellierungen sowie die Ermittlung geologischer Bodencharakteristika durch. Innovative Technologien, die in Machbarkeitsstudien, Datenanalysen und reellen Offshore-Einsätzen erprobt wurden, werden für belastbare Standortuntersuchungen eingesetzt. Diese Erfahrung bietet das IWES auch für Offshore-Projekte in internationalen Gewässern an.
Gemeinsam mit Partnern entwickelt das IWES darüber hinaus neue Technologien, um effektiv das Potenzial der direkten Offshore-Erzeugung von grünem Wasserstoff und anderen Power-to-X-Produkten langfristig zu nutzen.
Designing and constructing offshore wind farms demands comprehensive knowledge of the environmental conditions at the selected location. Fraunhofer IWES carries out measuring campaigns and wind modeling as well as investigating geological subsurface characteristics. Innovative technologies tried and tested in feasibility studies, data analyses, and actual offshore deployments are employed for sound site investigations. IWES also offers this experience for offshore projects in international waters.
Together with partners, IWES also develops new technologies with the aim of being able to exploit the potential of the direct offshore production of green hydrogen and other power-to-x products effectively in the long term.
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Dr. Bernhard Lange
Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit erhöhen
Increasing availability and reliability
Großprüfstände für die realistische und beschleunigte Lebensdauerprüfung sind das Markenzeichen des Fraunhofer IWES. Neben Prüfständen für Rotorblätter, Blattsegmente, Blattlager, Gondeln, Netzintegration elektrischer Systeme und Tragstrukturen gehören Prüfeinrichtungen für Elektrolyseursysteme und Komponenten zum Portfolio des IWES bzw. sind derzeit im Aufbau. Große Kompositbauteile und mechanische Komponenten werden ebenso betrachtet wie Leistungselektronik im Megawattbereich und die Netzeigenschaften des elektrischen Systems.
Large-scale test rigs for realistic and accelerated life testing are Fraunhofer IWES’ trademark. Alongside test rigs for rotor blades, blade segments, blade bearings, nacelles, the grid integration of electrical systems, and support structures, testing facilities for electrolyzer systems and components also form part of IWES’ portfolio or are currently being developed. Large composite components and mechanical components are being considered as well as power electronics in the megawatt range and the grid properties of the electrical system.
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Prof. Dr.-Ing. Jan Wenske
Grüner Wasserstoff für die Energiewende
Green hydrogen for the energy transition
Die Produktion von grünem Wasserstoff zur Dekarbonisierung und Defossilisierung industrieller Prozesse leistet einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele. Um die Risiken einer Hochskalierung der Wasserstoffproduktion zu minimieren, ist der zuverlässige Betrieb von Elektrolyseuren und Systemen entlang der H2-Wertschöpfungskette ein zentraler Punkt. Das Fraunhofer IWES unterhält drei Hydrogen Labs für Test und Validierung wasserstoffrelevanter Komponenten entlang der Wertschöpfungskette, von der Erzeugung mittels Elektrolyse, über Speicherung und Anwendung in Power-to-X-Prozessen oder Brennstoffzellen – mit einer gesamten Anschlussleistung von mehr als 25 Megawatt.
The production of green hydrogen for the decarbonization and defossilization of industrial processes will make a decisive contribution to the achievement of the climate goals. The reliable operation of electrolyzers and systems all along the H2 value chain is key to minimizing the risks of upscaling hydrogen production. Fraunhofer IWES operates three hydrogen labs for the testing and validation of hydrogen-relevant components along the value chain, from the production via electrolysis to storage and use in power-to-x processes or fuel cells – with a total connected power of more than 25 megawatts.
Nora Denecke
Digitale Lösungen
Digital solutions
Für die komplexen Forschungsthemen des Fraunhofer IWES entwickelt das Institut im Windenergie- und Wasserstoffbereich unter anderem auch digitale Lösungen. Neben Standards wie Data Monitoring, haben auch Themen wie Big Data und der digitale Zwilling Einzug gehalten und werden in vielen unterschiedlichen wissenschaftlichen Themenbereichen genutzt und weiterentwickelt. Ein großer Fokus des Fraunhofer IWES liegt auch auf den virtuellen Prüfständen. Die physischen Prüfstände werden genutzt, um numerische Modelle zu entwickeln und mit experimentellen Tests vollständig zu validieren. Das ermöglicht die Entwicklung neuer virtueller Prüfmethoden. Ein neuer digitaler Schwerpunkt des Fraunhofer IWES liegt auf Open-Source. Hier wurden bereits erste Anwendungen erfolgreich realisiert.
For the complex research topics at Fraunhofer IWES, the institute also develops digital solutions among other things in the fields of wind energy and hydrogen. In addition to standards such as data monitoring, topics such as big data and the digital twin have also found their way in and are being utilized and further developed in many different scientific areas. Virtual test rigs are also a major focus at Fraunhofer IWES. The physical test rigs are used to develop numerical models and validate them fully with experimental tests. This enables the development of new virtual test methods. Open source is a new digital focus at Fraunhofer IWES – the first applications have already been implemented successfully.
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Juliane Burfeind
FORSCHUNG LEISTET ESSENZIELLEN BEITRAG
Research makes an essential contribution
Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Fraunhofer IWES leisten mit ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeit essenzielle Beiträge zur Lösung der großen Herausforderungen unserer Zeit.
Beispielhaft für die Forschungsarbeit stellen wir zwei wichtige Themengebiete vor, an denen das Fraunhofer IWES derzeit arbeitet: »Circular economy – Betrachtung des ganzen Lebenszyklus einer Windenergieanlage« sowie das »Leitprojekt H2Mare – Direkte Herstellung von Grünem Wasserstoff in Offshore-Anlagen aus Windenergie«.
With their research and development work, Fraunhofer IWES’ employees make essential contributions to overcoming the major challenges of our time.
Two key issues that Fraunhofer IWES is currently working on can be found below as examples of the research work:
»Circular economy – Consideration of the whole life cycle of a wind turbine« and »H2Mare flagship project – Direct production of green hydrogen from wind energy in offshore turbines«.
FORSCHUNG FÜR DEN GESAMTEN LEBENSZYKLUS
Research for the whole life cycle
Mit der zunehmenden Anzahl von Windenergieanlagen verlagert sich die Wertschöpfung in der Windenergie weg von der Herstellung und Errichtung der Anlagen und Parks hin zu einer Betrachtung, die den ganzen Lebenszyklus der Anlage einbezieht. Dieser umfasst nicht nur die Planungsprozesse der Windparks, die Entwicklung und den Bau, inklusive der Errichtung der Anlagen, sondern auch den Betrieb, die Überwachung der Anlagen, Reparaturprozesse und schließlich die Entscheidung über die Lebensdauer bis hin zum Abbau und Recycling.
Schon jetzt hat das Fraunhofer IWES in vielen Bereichen mit Lösungen zu dieser Lebenszyklusbetrachtung beigetragen.
In light of the growing number of wind turbines, value creation in the wind energy sector is moving away from the production and setup of turbines and farms toward a more comprehensive take comprising the entire turbine life cycle. This not only includes the planning processes for wind farms, development, and construction, together with the setting up of turbines, but also operation, the monitoring of turbines, repair processes, and, ultimately, decisions on service life through to dismantling and recycling. Fraunhofer IWES has already contributed to this life cycle approach in many areas with its solutions.
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Dr.-Ing. Steffen Czichon
LEITPROJEKT H2Mare: WASSERSTOFF AUF HOHER SEE
H2Mare flagship project: Hydrogen on the high seas
Auf See herrschen beste Bedingungen zur Erzeugung erneuerbaren Stroms. Die direkte Herstellung Grünen Wasserstoffs in Offshore-Anlagen aus Windenergie ohne Netzanbindung kann die Kosten gegenüber der Erzeugung auf Land deutlich senken.
Das Leitprojekt H2Mare erforscht die Offshore-Erzeugung von Grünem Wasserstoff und anderen Power-to-X-Produkten. H2Mare ist eines von drei Wasserstoffleitprojekten, mit denen das Bundesministerium für Bildung und Forschung die Umsetzung der nationalen Wasserstoffstrategie unterstützt.
The best conditions for generating renewable energy can be found at sea. The direct production of green hydrogen from wind energy in offshore turbines without a grid connection can lower the costs considerably compared with onshore generation. The H2Mare flagship project is thus investigating the offshore generation of green hydrogen and other power-to-X products. H2Mare is one of three flagship hydrogen projects via which the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) is supporting the implementation of the National Hydrogen Strategy.
Dr.-Ing. Klaus Litty
www.iwes.fraunhofer.de