Die Pilotprojekte der zweiten Runde wurden vom Leistungszentrum Nachhaltigkeit im Rahmen eines internen Exzellenz-Wettbewerbs ausgewählt. Insgesamt 15 Projektskizzen hatte ein Gremium aus renommierten externen Fachleuten zu bewerten. Aus diesen durchweg guten Ideen die sechs Projekte zu finden, die den wissenschaftlichen Exzellenzansprüchen des Leistungszentrums am besten entsprechen, war dabei eine knifflige Aufgabe. Denn gleichzeitig müssen die Projektideen auch bereits realistische Chancen auf eine spätere Umsetzung in wirtschaftliche oder gesellschaftliche Innovationen aufweisen. Nachdem die Auswahl nun getroffen wurde, können in den nächsten drei Jahren sechs weitere Projektteams aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und der fünf Freiburger Fraunhofer-Institute gemeinsam an interdisziplinären Fragestellungen aller Art arbeiten.
Im Folgenden möchten wir Ihnen die sechs neuen Pilotprojekte jeweils kurz vorstellen. Ausführlichere Informationen zu jedem der sechs neuen und zu den sechs bereits laufenden Projekten werden Sie in Kürze auf der Homepage des Leistungszentrums finden.
ActiPipe: Nachhaltige Kühlkonzepte - Aktiv-Heatpipes zur umweltfreundlichen und effizienten Kühlung
Experten haben die Kältetechnik als eines der am schnellsten wachsenden Felder für neuen Energiebedarf identifiziert, denn jährlich werden weltweit mehr als 50 Millionen Klimaanlagen installiert. Im Pilotprojekt "ActiPipe" werden die Grundlagen für eine neuartige, robuste, effiziente und umweltfreundliche Kühlmethode gelegt, die Kühlung mithilfe von aktiven Heatpipes unter Ausnutzung des magnetokalorischen Effekts. Durch vollständigen Verzicht auf umweltschädliche Kältemittel, die bisher in Klimaanlagen, Kühlschränken usw. eingesetzt werden, kann das Projekt im Forschungsschwerpunkt Energy Systems einen wesentlichen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten.
GloBe Solar: Globales Belastungs-Klassifikationssystem für solartechnische Materialien
Der naturgemäße Einsatz im Freien, mit hohen Belastungen durch UV-Strahlung, Korrosion, Feuchtigkeit, etc., und die geforderten sehr langen Produktlebensdauern stellen Solaranlagen vor enorme Herausforderungen. Im Rahmen des Pilotprojekts "GloBe Solar" wird daher ein globales Klassifikationssystem der Belastungen entwickelt, denen Solaranlagen standortspezifisch ausgesetzt sind. Damit stehen flächendeckende Informationen über die räumliche Verteilung von klima- und umweltbedingten Risiken zur Verfügung. Diese Art des Resilience Engineering ermöglicht es, eine nachhaltige Nutzung von Materialien in der Solartechnik zu gewährleisten.
G-ONET: Poröse Graphen-Organische Netzwerke für Superkondensatoren
Superkondensatoren werden als Energiespeicher in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Ein typischer Anwendungsfall ist ein Ausgleich von Leistungsspitzen, zum Beispiel beim Anfahren oder Bremsen eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, während die Grundenergieversorgung mit Batterien erfolgt. Im Pilotprojekt "G-ONET" werden daher leistungsfähige funktionelle Graphen-organische Materialien für Superkondensatoren erforscht, die kostengünstig und skalierbar herstellbar sind und gleichzeitig die Kriterien grüner Chemie erfüllen. Damit fügt sich das Projekt direkt in den Forschungsschwerpunkt Sustainable Materials ein.
Resilienzmaße zur Optimierung technischer Systeme
In der Diskussion über die Resilienz gesellschaftlich relevanter Systeme werden bereits verschiedene, einzelne Kenngrößen (Ausfallrate, Reparaturzeit, Redundanz, Datendurchsatz, etc.) verwendet. Ein einheitliches, systematisches und gesamtheitliches Vorgehen, das auf verschiedene technische Systeme sowie auf interdisziplinäre Anwendungen übertragbar ist, existiert bisher jedoch nicht. Ziel dieses Pilotprojekts im Forschungsschwerpunkt Resilience Engineering ist es daher, methodisch abgesicherte, praxistaugliche und validierte Resilienzmaße für technische Systeme bereitzustellen, um diese bereits während der Entwicklung bezüglich Resilienz bewerten und optimieren zu können.
susCOMP: Sortenreine molekulare Verbundwerkstoffe für den nachhaltigen Leichtbau
Unter den Leichtbaumaterialien zeichnen sich Kunststoffe, insbesondere Polyolefine, u.a. durch gute Wiederverwertbarkeit und einen kleinen Kohlenstoff-"Footprint" aus. Um jedoch mit Metallen konkurrieren zu können, müssen Kunststoffe mechanisch verstärkt werden, etwa durch Kohlenstofffasern, was Energie- und Kostenbilanz dramatisch verschlechtert. Deshalb ist die Entwicklung von sortenreinen, sich selbst verstärkenden Kunststoffen von besonderer Bedeutung. Im Pilotprojekt "susCOMP" (Forschungsschwerpunkt Sustainable Materials) werden völlig neue Wege beschritten, um 100%-rezyklierfähige "All-Polyethylene"-Verbundwerkstoffe zu erzeugen.
NaLuWiLeS: Nano-Strukturen zur Lumineszenzverstärkung für die Wirkungsgradsteigerung von LEDs und Solarzellen
Die Steigerung des Wirkungsgrades von Solarmodulen ist ein wichtiger Hebel, um die Stromentstehungskosten weiter zu senken. Ein signifikanter Anteil der Herstellungskosten sind flächenproportionale Kosten. Auch bei LEDs sind die Kosten flächenbezogen. Im Pilotprojekt "NaLuWiLeS" (Forschungsschwerpunkt Energy Systems) werden deshalb vielversprechende neue theoretische Konzepte zur Effizienzsteigerung von Solarzellen und LEDs in die praktische Anwendung gebracht. Dies erlaubt etwa, durch eine Verfünffachung der Hochkonversions-lumineszenz, eine Verfünffachung der durch Hochkonversion in einer Solarzelle erzielten Effizienzsteigerung.