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Leistungszentrum Elektroniksysteme

Sparsam mit Energie

2018tt_00748 © Thomas Tjiang

Elektronik-Spezialisten: Dr.-Ing. Christian Forster und Dr.-Ing. Bernd Fischer leiten das LZE in Erlangen.

Auf Forschung in Leistungselektronik und Low-Power-Elektronik ist das LZE in Erlangen-Tennenlohe spezialisiert.

Zu einem deutschen und europäischen Kompetenzzentrum für die angewandte Forschung auf dem Gebiet der Elektroniksysteme hat sich das Leistungszentrum Elektroniksysteme (LZE) in Erlangen-Tennenlohe entwickelt. Es wurde vor drei Jahren als Pilotprojekt gegründet. Im LZE arbeiten die beiden Erlanger Fraunhofer-Institute für Integrierte Schaltungen IIS und für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und mit Partnern aus der Industrie zusammen.

Ein Fokus des LZE liegt auf der Leistungselektronik: Moderne leistungselektronische Komponenten und Systeme sind das Rückgrat für die Energieversorgung der Zukunft. Dazu zählen beispielsweise hocheffiziente Leistungswandler, Speichersysteme oder die Netzanbindung regenerativer Energiequellen. Der andere Schwerpunkt liegt auf der Low-Power-Elektronik, eine wesentliche Herausforderung für die Elektrotechnik: Systeme, die vom Stromnetz unabhängig sind, müssen für einen zuverlässigen Betrieb immer energieeffizienter laufen. Verbraucher kennen die Anforderung von ihren täglichen elektronischen Begleitern („Wearables“) etwa in den Anwendungsbereichen Sport und Gesundheit. Auch im industriellen Umfeld ist zum Beispiel das Internet der Dinge für eine vernetzte Industrie 4.0 von elementarer Bedeutung.

Laut Dr.-Ing. Christian Forster vom Fraunhofer IIS, der die LZE-Geschäftsstelle u. a. mit Dr.-Ing. Bernd Fischer vom Fraunhofer IISB leitet, geht es nicht zuletzt darum, Innovationszyklen zu beschleunigen. Dafür nehme das LZE auch die Gestaltung der gesamten Wertschöpfungskette unter die Lupe, ergänzt Fischer.

Pilotprojekte

Das LZE hat bereits eine Reihe von Pilotprojekten angestoßen. Beim Projekt „DC-Backbone mit Strom-Gas-Kopplung“ geht es um intelligente Netzstrukturen in Verbindung mit elektrochemischen Energiespeichern, um Industrie oder Wohngebäude auch bei unterschiedlichen Stromquellen bedarfsgerechter zu versorgen. Hierfür werden geeignete Speichertechnologien wie z. B. Li-Ion-Batteriespeicher oder chemische Speichersysteme (z. B. Wasserstoff, LOHC) eingebunden.

Im Zuge des Projekts „Kontaktlose Energie- und Datenübertragung“ tüfteln die LZE-Forscher an der Übertragung von Energie und Daten in schnell bewegte Systeme. Ein Beispiel sind Windkraftanlagen mit Elektronik, die in die Rotorblätter integriert ist. Gefragt ist diese induktive Technologie auch in der Automobilindustrie. Hier finden sich laut Forster schon Anwendungen in der Pkw-Serienproduktion.

Beim Projekt „Low-Power-Elektronik für Sport und Fitness“ werden zwei Technologien – eine Echtzeitlokalisierung und ein Fitness-Shirt, in das Sensoren integriert sind – zu einer Anwendung vereint. Aufgenommen werden Positions- und Bewegungsdaten sowie Vitaldaten (z. B. EKG oder Atmung). Zusätzlich werden u. a. neuartige Algorithmen zur Interpretation von EKG-Signalen entwickelt und evaluiert. Forster berichtet auch von einem neuen Sensorprinzip, um Körperschweiß zu analysieren: Auf diese Weise können in Echtzeit körperliche Belastungszustände aufgrund der Ammoniakkonzentration im Schweiß nachgewiesen werden. Bisher mussten dafür die Laktatwerte des Blutes gemessen werden. Hier sei man bereits so weit, dass eine Serienproduktion durch einen Industriepartner in greifbare Nähe rückt.

Das Teilprojekt „Energieautarkes Asset-Tracking-System für Logistikanwendungen“ beschäftigt sich mit dem Auffinden von Waren etwa in Fertigung oder Lager. Das LZE zeigt hier eine leistungsfähige Logistiklösung, die stromsparend bzw. energieautark funktioniert. Die im Projekt erarbeiteten stromsparenden Elektroniklösungen lassen sich vielfältig einsetzen, etwa in Gebäudeautomatisierung, intelligenter Beleuchtung, elektronischen Etiketten oder Fernwartung und Fernsteuerung.

Im vergangenen Jahr hat sich das LZE neu aufgestellt: Zur Jahresmitte gründeten IIS, IISB und FAU den Verein Leistungszentrum Elektroniksysteme (LZE e.V.). Dieser Schritt soll zusätzliche Möglichkeiten für die Verwertung von Technologien eröffnen und den Industriepartnern einen schnelleren Marktzugang ermöglichen. Das LZE setzt beim Technologietransfer auf vier Formen der Kooperation: Mit dem „Wissenschaftlichen Roadmapping“ werden Forschungsstrategien entwickelt. In „Joint Labs“ sollen gemeinsame Forschungsprojekte von LZE und Unternehmen schneller starten können. Zudem motivieren Fraunhofer und FAU ihre Forscher zu Gründungen, wobei ihnen ein Rückkehrrecht eingeräumt wird („Safe Harbored Start-ups“). Und schließlich bringt das Karriereprogramm „Erlangen-Nürnberg Excellence Track“ (Enet) junge Experten mit universitärer, außeruniversitärer und industrieller Erfahrung in Teams zusammen, die gemeinsam mit der Wirtschaft forschen.

Zuletzt wurde im Dezember als eine Art operativer Arm eine LZE GmbH gegründet. Nach dem Auslauf der LZE-Pilotphase soll in diesem Jahr die Phase zwei mit Partnerprogrammen aus der Wirtschaft eingeleitet werden. Gerade angesichts der digitalen Transformation in fast allen Wirtschaftsbereichen sieht Fischer für das LZE gute Perspektiven: „Wir erhöhen die Geschwindigkeit des Technologietransfers.“

Autor/in: 

(tt.)

 

WiM – Wirtschaft in Mittelfranken, Ausgabe 03|2018, Seite 43

 
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