Innovationen für die Energieversorgung von morgen

Welcher Luxus: Den Hahn aufzudrehen und frisches, sauberes Trinkwasser genießen können. Doch dieser Luxus ist nicht selbstverständlich und er ist in Gefahr. Die Hitze- und Dürresommer der vergangenen Jahre haben gezeigt, dass die Versorgung mit Trinkwasser vielerorts immer mehr zur Herausforderung wird. Gefragt sind neue Methoden der Wasserbehandlung ebenso wie smartes Wasser-Monitoring und soziale Innovationen, die den Umgang mit einer knapper werdenden Ressource zu ändern vermögen. Antworten auf diese Fragen suchen Forscherinnen und Forscher im Thüringer Wasser-Innovationscluster (ThWIC). Dieses Konsortium aus der Friedrich-Schiller-Universität Jena, dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS sowie der Ernst-Abbe-Hochschule Jena und mehr als 20 weiteren Partnern aus Forschung, Wirtschaft, öffentlichem Sektor und Zivilgesellschaft präsentiert sich vom 17. bis 21. April auf der Hannover Messe. Die Univer­sität Jena ist mit insgesamt fünf Projekten auf dem Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ vertreten (Halle 2, Stand C51).

Ein neuer Sensor misst Schadstoffkonzentrationen in Minutenschnelle  

„Wir wollen Jena zu einem Zentrum der Wasserforschung machen und dafür die einzigartige Kooperationskultur in der Stadt und der Region nutzen“, sagt Prof. Dr. Michael Stelter, einer der Sprecher des ThWIC-Clusters. In Hannover werden Systeme gezeigt, die Schadstoffe wie Medikamenten- und Kosmetikrückstände aus Trink- und Abwasser eliminieren können. Zum Einsatz kommen dabei Kombinationen aus modernen photonischen Technologien wie UV-Dioden und schaumartigen Funktionskeramiken aus dem Fraunhofer IKTS. Diese Systeme erlauben es, erläutert Prof. Stelter, Mikroschadstoffe mit sehr geringem Energieaufwand zu entfernen. Eine weitere Innovation in der Abwassertechnik ist ein neuartiger digitaler Sensor, der an der Universität Jena entwickelt wurde. Minutenschnell misst das Gerät, welche che­misch abbaubaren Schadstofffrachten in industriellen und kommunalen Abwässern enthal­ten sind. Herkömmliche Verfahren benötigen dafür bis zu zwei Stunden. 

Natrium-Batterien bieten Auswege aus der „Lithium-Falle“ 

Ein weiteres Exponat auf der Hannover Messe sind Natrium-Batterien für die stationäre Ener­giespeicherung. Das Spannende dabei: Natrium kommt tausendmal häufiger auf der Erde vor als Lithium. Zudem lässt sich Natrium viel einfacher recyceln. Es sei das Gebot der Stunde, bei der Entwicklung neuer Batterien die Verfügbarkeit von Rohstoffen im Blick zu haben, sagt Michael Stelter. Natrium-Batterien seien ein Ausweg aus der „Lithium-Falle“, der Abhängigkeit etwa von chinesischen Lieferanten. In Hannover präsentieren die Forscher und Forscherin­nen aus Jena die ganze Bandbreite ihrer Arbeit. Darunter eine Natrium-Batterie, die am Fraun­hofer IKTS entwickelt wurde und eine Mitteltemperatur-Batterie von der Größe einer Geträn­ke­dose. Außerdem werde ein Schaubild aus der „bunten Welt der Materialforschung“ gezeigt, so Prof. Stelter. Seien doch Forscherteams aus Jena und Umgebung seit 2011 dabei, neue Batterietypen zu entwickeln. Weit vorn dabei: das Zentrum für Energie und Umweltchemie an der Universität Jena (CEEC Jena). Ziel ist es, stationäre Batterien für verschiedene Einsatz­zwecke zu entwickeln, etwa als Energiepuffer, um Engpässe im Netz abzufedern. Ein weitere Variante sind Powerbooster, die zum Beispiel an Schnellladesäulen eingesetzt werden können.     

Organische Materialien erlauben eine breite Palette an Anwendungen 

Einen anderen Weg der Batterieentwicklung schlägt das Team um Prof. Dr. Ulrich S. Schubert ein. Auf der Hannover Messe werden Organische Batterien gezeigt. Sie seien eine vielver­sprechende Alternative in Zeiten knapper werdender Ressourcen, sagt Ulrich S. Schubert. Die Aktivmaterialien bestehen dabei aus organischen Verbindungen, wodurch potenziell knappes Elektrodenmaterial wie Lithiumkobaltoxid ersetzt werden kann. Wie Dr. Christian Friebe erläu­tert, führen die erhöhte Umweltverträglichkeit, einfache Verarbeitung und mechanische Flexibilität zu einer breiten Palette von Anwendungen: „Von Speichern in Containergröße für Solar- und Windparks bis hin zu kleinen, flexiblen Batterien für intelligente Kleidung oder Verpackungen reicht die Palette möglicher Lösungen.“ 

Den Einsatz von Fahrzeugflotten intelligent steuern 

Den optimalen Einsatz von E-Fahrzeugen durch eine erhöhte Auslastung auf Basis der Kooperation wird im Projekt SMART MULTI-USE LOGISTIK erforscht. Prof. Dr. Nils Boysen von der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist daran beteiligt. Ziel ist es, eine Flotte von E-Fahrzeugen per kooperativer IKT-Systemplattform zu steuern. In Feldversuchen wird die kooperative Paketlogistik erprobt und der Einsatz von mindestens 150 Fahrzeugen geplant, gesteuert und optimiert. Diese Fahrzeuge sollen Pakete zustellen, Medikamente, Zeitungen, Werbematerialien und Post ausliefern. Das Projekt wird im Rahmen des Technologiepro­gramms IKT für Elektromobilität vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

Gründungen Wege ins internationale Geschäft aufzeigen

Wenn junge Unternehmen erste Schritte in den Markt wagen, stellt sich oft die Frage nach Wachstumschancen auf der internationalen Bühne. In Hannover wird der „International Startup Campus“Externer Link präsentiert – eine Agentur, die Gründerinnen und Gründern wertvolle Hilfe bei Ansiedlung und Verankerung im regionalen Startup- und Innovationsökosystem Mittel­deutschland bietet. Zugleich wird schon in der Frühphase der Gründung das Potenzial ausge­lotet, auf den internationalen Markt zu expandieren. Der Fokus liegt dabei auf Ostasien, wo die Universität Jena gut vernetzt ist und den Zugang in diese vielfältigen Netzwerke ermöglicht.