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Leistungszentrum Elektroniksysteme

Meister im Stromsparen

Die Metropolregion Nürnberg wird zu einem Top-Standort für die Entwicklung von energieeffizienten Elektroniksystemen ausgebaut.

Internationale Ausstrahlung soll das neue „Leistungszentrum Elektroniksysteme“ (LZE) erreichen, das in Erlangen errichtet wird. Beteiligt an dem Projekt sind die Erlanger Fraunhofer-Institute IIS und IISB, die Universität Erlangen-Nürnberg, die Siemens AG sowie weitere Unternehmen und Forschungseinrichtungen.

Das LZE, für das sich die IHK Nürnberg für Mittelfranken seit Langem eingesetzt hat, wird sich zunächst auf zwei Arbeitsschwerpunkte konzentrieren: zum einen auf die Leistungselektronik zur Wandlung und Verteilung elektrischer Energie, zum anderen auf die sogenannte Low-Power-Elektronik für Anwendungen mit geringstem Energieverbrauch. Die enge Zusammenarbeit mit der Wirtschaft soll sicherstellen, dass die neuen Technologien schnell in die praktische Anwendung kommen. Folgende vier Pilotprojekte stehen in der ersten Phase auf der Agenda des neuen Zentrums:

Energienetze und -speicher der Zukunft: Die Wissenschaftler im Projekt „DC-Backbone mit Strom-Gas-Kopplung“ arbeiten an lokalen Gleichstromnetzen für die Stromversorgung z.B. in Industrie- oder Bürogebäuden. Sie sollen kompakt und effizient sein, außerdem sollen sich erneuerbare Energien (z.B. aus Photovoltaikanlagen), deren Aufkommen je nach Wetterlage schwankt, flexibel in diese Netze integrieren lassen. Möglich wird dies durch ein neues Speichersystem: Kombiniert werden die Netze mit chemischen Energiespeichern für die Langzeitspeicherung (sogenannten Liquid Organic Hydrogen Carrier LOHC) sowie mit Lithium-Ionen-Speichern, die die kurzzeitige Flexibilität des Netzes sicherstellen.

Integrierte Energie- und Datenübertragung für schnell bewegte Systeme: Am LZE werden Systeme entwickelt, mit denen sich sowohl Energie als auch Daten kontaktlos (induktiv) übertragen lassen. In Windkraftanlagen, hoch automatisierten Fertigungsanlagen oder Industrierobotern werden Energie und Informationen bislang über Gelenke hinweg durch Schleifringe oder flexible Kabel übertragen. Diese verschleißen aber mit der Zeit und schränken zudem die Möglichkeiten der Bewegung deutlich ein. Dagegen soll das neue, kontaktlose System des LZE unempfindlich gegenüber Erschütterungen und Umwelteinflüssen (z.B. Schmiermittel, Öl) sein und gleichzeitig einen deutlich größeren Bewegungsraum ermöglichen. Die robusten induktiven Stecker können auch bei der Produktion von Lebensmitteln oder in der chemischen Industrie eingesetzt werden. Außerdem ermöglichen sie eine sichere und einfachere Elektrifizierung von Bau- und Landmaschinen.

Vital- und Bewegungsdaten aus dem T-Shirt: Interessant für Sportler und Trainer, die einen optimalen Trainingsplan erarbeiten wollen, ist das LZE-Projekt „Low-Power-Elektronik für Sport- und Fitnessanwendungen“. Kombiniert werden hierbei Technologien, die über das T-Shirt sowohl Positions- und Bewegungsdaten der Athleten, als auch Vitaldaten wie Puls und Atmung messen und aufzeichnen. Zusätzlich arbeiten die Wissenschaftler an neuartigen Algorithmen zur Interpretation von EKG-Signalen. Die Entwicklung beinhaltet auch Lösungen für das sogenannte Energy Harvesting, d.h. das „Ernten“ von in der Umgebung verfügbarer Energie, und für die Weiterentwicklung der Funklokalisierung.

Strom aus Wärmeunterschieden und mechanischen Erschütterungen: Entwickelt wird ein Ortungssystem, mit dem sich Güter in einer Lagerhalle lokalisieren und nachverfolgen lassen. Dazu werden stromsparende Funkempfänger (WakeUp-Receiver) entwickelt, die nur ein Tausendstel des Stromes einer Leuchtdiode (LED) benötigen. Das erlaubt die vollkommen autonome Stromversorgung durch Energy Harvesting, denn der Strom für die Funkelektronik wird aus Wärmeunterschieden und kleinsten mechanischen Erschütterungen erzeugt.

Das Bayerische Wirtschaftsministerium wird die Pilotphase des LZE in den nächsten zweieinhalb Jahren mit fünf Mio. Euro unterstützen, teilte Wirtschaftsministerin Ilse Aigner bei der Vorstellung des Projekts in München mit. Weitere fünf Mio. Euro kommen aus der Industrie, 4,8 Mio. Euro steuert die Fraunhofer-Gesellschaft bei. „Für uns ist es wichtig, von Anfang an dabei zu sein und die Konzeption des Leistungszentrums aktiv mitzugestalten. Es ist aus unserer Sicht absolut sinnvoll, das Leistungszentrum auch auf dem neuen Siemens-Campus anzusiedeln“, so Siemens-Vorstand Prof. Dr. Siegfried Russwurm, der die Konzeption des LZE gemeinsam mit Prof. Dr. Albert Heuberger (Leiter Fraunhofer IIS), Prof. Dr. Lothar Frey (Leiter Fraunhofer IISB), Prof. Dr. Joachim Hornegger (Präsident Universität Erlangen-Nürnberg) und Prof. Dr. Alexander Verl (Vorstand Fraunhofer-Gesellschaft) vorstellte.

 

WiM – Wirtschaft in Mittelfranken, Ausgabe 07|2015, Seite 18

 
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