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Helmholtz-Institut

Forschen für die Energie der Zukunft

©Gerber-Architekten_Helmholtz-Institut-Erlangen_HI-ERN_Außenperspektive © Gerber-Architekten

Raum fü die Energieforschung: Das neue Gbäude des Helmholz-Instituts soll im Frühjahr 2020 bezogen werden.

Wasserstoff und Photovoltaik sind die Schwerpunkte des Erlanger Helmholtz-Instituts.

Gleich in mehreren Naturwissenschaften leistete der deutsche Physiker Herman von Helmholtz (1821 bis 1894) Bahnbrechendes. Der Universalgelehrte ist der Namensgeber der Helmholtz-Gesellschaft – der größten deutschen Wissenschaftsorganisation. Deren rund 39 000 Mitarbeiter verfolgen ebenfalls den Anspruch, in verschiedenen Disziplinen wegweisende Innovationen zu entwickeln. Sie sind an 18 unabhängigen Zentren und Instituten tätig und decken eine große Bandbreite ab: Schwerpunktmäßig forschen sie in den Bereichen Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr.

Lange war die Gesellschaft nicht in der Region Nürnberg präsent – ein Umstand, der viele Entscheidungsträger der Region nicht ruhen ließ. Prof. Dr. Joachim Hornegger, der heutige Präsident der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), der frühere FAU-Präsident Prof. Dr. Karl-Dieter Grüske, der ehemalige Erlanger Oberbürgermeister Prof. Dr. Siegfried Balleis und der in Erlangen beheimatete bayerische Innenminister Joachim Hermann gehörten zu denjenigen, die sich nicht mit der "Helmholtz-freien Zone Nordbayern" abfinden wollten. Auch die IHK Nürnberg für Mittelfranken hat sich jahrelang intensiv dafür eingesetzt, ein Helmholtz-Institut in der Region anzusiedeln.

Im Jahr 2013 war es schließlich so weit: Das "Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien" (HI ERN) nahm in Erlangen unter Leitung der Gründungsdirektoren Prof. Dr. Karl Mayrhofer und Prof. Dr. Peter Wasserscheid seinen Betrieb auf. Die derzeit 75 Mitarbeiter konzentrieren sich auf Lösungen für die Wasserstoff-Wirtschaft und auf druckbare Photovoltaik-Zellen. Die Gründe für die Standortwahl lagen auf der Hand: Ausschlaggebend waren die unmittelbare Nachbarschaft der Universität Erlangen-Nürnberg mit ihren Kompetenzen in der Energie-, Material- und Prozessforschung und das weitere wissenschaftliche Umfeld, beispielsweise das im Jahr 2007 gegründete Exzellenzcluster "Engineering of Advanced Materials and Processes" (EAM). Das Institut mit seinem Fokus auf der Erforschung und Entwicklung erneuerbarer Energiesysteme arbeitet also in einem überaus innovativen Netzwerk. "Das Helmholtz-Institut ergänzt unsere Forschungslandschaft in hervorragender Weise", so Dr.-Ing. Robert Schmidt, Leiter des Geschäftsbereichs Innovation | Umwelt der IHK Nürnberg für Mittelfranken. "Die erneuerbaren Energien sind der Schlüssel für die Energiewende und ein weltweiter Wachstumsmarkt. Deshalb gibt unsere Region mit dem HI ERN eine weitere exzellente technologische Visitenkarte ab."

Derzeit entsteht auf dem Gelände der Technischen Fakultät der Universität der Neubau des Helmholtz-Instituts, für den vor Kurzem das Richtfest gefeiert wurde. Im Frühjahr 2020 soll das Gebäude bezogen werden, in dessen Büros und Labors einmal sieben Professoren mit rund 110 Mitarbeitern tätig sein werden. Die Investitionskosten von 32 Mio. Euro trägt der Freistaat. Die Kosten für den laufenden Betrieb werden auf 5,5 Mio. Euro jährlich veranschlagt, wovon die Helmholtz-Gesellschaft 90 Prozent und der Freistaat Bayern zehn Prozent tragen.

Druckbare Solarzellen

Das Erlanger Helmholtz-Institut will insbesondere auf zwei Forschungsfeldern zu einer nachhaltigen Energiewende beitragen: Zum einen arbeiten die Forscher an druckbaren Photovoltaik-Zellen. Hierfür entwickeln sie Halbleiterschichten, die sich aus einer "Tinte" aus Silizium-Nanopartikeln einfach, preisgünstig und in großen Mengen foliendünn drucken lassen. Sie sollen Grundlage für qualitativ hochwertige Solarzellen der Zukunft sein. Zum anderen wollen die Wissenschaftler wichtige Beiträge für Energiespeicherung und Wasserstoffwirtschaft leisten. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie sich gespeicherte Energie abgasfrei in Strom umwandeln lässt – über flüssige, organische Wasserstoffträger ("Liquid Organic Hydrogen Carrier"/LOHC) oder über Elektrokatalysatoren.

Die neuen Professuren, die am Erlanger Institut eingerichtet werden, sollen an der Lösung dieser Fragen wesentlich mitarbeiten. Die Schlüsselprofessur des neuen Instituts beschäftigt sich beispielsweise mit der Elektrokatalyse: Die Entwicklung besserer Elektrokatalysatoren ist sowohl für die Umwandlung von elektrischem Strom in Wasserstoff als auch für die Umwandlung von Wasserstoff zurück in Strom entscheidend. Für die Elektrokatalyse setzt man bislang teure Edelmetallen wie Platin oder Iridium ein, in Zukunft soll sie mit deutlich günstigeren Grundstoffen wie z. B. Mangan oder Cobalt möglich sein.

Mit diesen Forschungsansätzen fügt sich das Institut bestens in das regionale Netzwerk des Exzellenzclusters "Engineering of Advanced Materials and Processes" (EAM) ein. Daran beteiligt sind mehr als 200 Wissenschaftler aus neun verschiedenen Disziplinen, die nicht zuletzt die praktische Anwendung von Forschungsergebnissen verbessern und beschleunigen wollen.

Energiespeicherung

Im EAM-Vorstand sitzt auch Prof. Dr. Peter Wasserscheid, der Gründungsdirektor des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg. Für ihn ist das enge Zusammenwirken von Wissenschaft und Wirtschaft gelebte Praxis: Er ist einer der Gründer der Hydrogenious Technologies GmbH in Erlangen-Bruck – einer der Gewinner des IHK-Gründerpreises 2017 und vor Kurzem unter den "Top 3" des "Deutschen Zukunftspreises". Dort wird jene Innovation industriell realisiert, die der 48-jährige Leibniz-Preisträger und Lehrstuhlinhaber für Chemische Reaktionstechnik vorangetrieben hat: die chemische Energiespeicherung mit Hilfe von Wasserstoff. Auch die Helmholtz-Zentren Jülich und Berlin arbeiten an Energiespeichersystemen und werden im neuen Institut ihre Expertise ebenso beisteuern wie die Friedrich-Alexander-Universität.

Beim Richtfest für den Neubau des HI ERN würdigte Bayerns Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger die Bedeutung der Forschungen und überbrachte Förderbescheide der Staatsregierung in Höhe von insgesamt 34,5 Mio. Euro für die kommenden fünf Jahre. Sie gehen an drei Projekte: Mit 29 Mio. Euro wird die Entwicklung eines Wasserstoffantriebs für den Schienenverkehr gefördert, der auf der LOHC-Technologie basiert. 5,5 Mio. Euro gehen an zwei Forschungsvorhaben im Bereich Photovoltaik, die von Prof. Dr. Christoph Brabec (Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften; Materialien der Elektronik und der Energietechnologie an der FAU) koordiniert werden.

Autor/in: 

ug.

 

WiM – Wirtschaft in Mittelfranken, Ausgabe 01|2019, Seite 16

 
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