Uniulm intern - Universität Ulm
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Nr. 347 (49. Jg.) I Februar/März 2019
uniulm intern Das Ulmer Universitätsmagazin
Energie für die Mobilität der Zukunft Seite 4
Mission Statement: Wegweiser für die Gleichstellung Seite 24
SFB verlängert: Trauma verstehen, Leben retten Seite 42
Lehre im Fokus: Vom Tutorium bis zum digitalen Coach Seite 52
2 | Editorial
Foto: Eberhardt/kiz
Liebe Leserinnen und Leser, Lehr. In dieser Ausgabe haben wir uns entschlos-
sen, verschiedene Mobilitätsthemen – und was in
endlich fährt sie – zumindest meistens. Gemeint
Zukunft Smartphones, Notebooks oder E-Autos
ist die neue Straßenbahnlinie 2, die seit Dezem-
antreibt – in einem Schwerpunkt zu bündeln. Auf
ber die Universität mit der Ulmer Innenstadt ver-
14 Seiten geht es um brennende Batterien, elektri-
bindet. Voller Hoffnung auf weniger Baustellen-
sche Flugzeuge und darum, wie im Exzellenzclus-
chaos im Jahr 2019 gingen zahlreiche Ulmerin-
ter neue Batteriekomponenten im Labor und am
nen und Ulmer am 8. Dezember mit der Linie 2
Computer erforscht werden. Dieser Schwerpunkt
auf Jungfernfahrt. Das Motto der Inbetriebnah-
zeigt einmal mehr: Energie- und Mobilitätsfor-
me, die von etlichen Aktionen an den Haltepunk-
schung haben sich zu herausragenden Schwer-
ten begleitet wurde: die Mobilität von morgen.
punkten der Universität gemausert. Doch es gibt
Wer trotz ungemütlichem Winterwetter an der
natürlich noch viel mehr Themen, die Forschende
Haltestelle Botanischer Garten ausstieg, konnte
und Lehrende der Universität antreiben. So geht
einen ersten Blick hinter die Kulissen des neuen
es in diesem Heft unter anderem um Traumafor-
Exzellenzclusters POLiS zur Batterieforschung
schung, Quantentechnologie im Weltall und die
werfen. Bei Vorträgen und Laborführungen erfuh-
Bilanz der Gleichstellungsbeauftragten, die mit
ren die Gäste, was uns in Zukunft antreibt – denn
ihrem Team ein Mission Statement erarbeitet hat.
bei der Suche nach neuen Batteriesystemen
Was treibt Sie in diesen Tagen an? Die Redaktion
haben die Forschenden zuallererst Elektromobili-
wünscht Ihnen bis zur Frühlingsausgabe von uni
tät und Energiewende im Sinn. Fast zeitgleich
ulm intern im Mai in jedem Fall viel Energie!
startete in Ulm das europaweite Forschungspro-
jekt ICT4CART, in dem Uni-Ingenieure und ihre
Partner aus der Industrie das automatisierte Fah-
ren auf die nächste Ebene heben. Kurzum: Für die Ihre
Ingenieure beginnt die Mobilität von morgen
weder in der Straßenbahn noch im Batterielabor,
sondern an einer Forschungskreuzung in Ulm- Annika Bingmann
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Inhalt | 3
Inhalt
2 Editorial 30 Heisenberg-Professorin Pamela Fischer-Posovszky
Fettzellen verstehen, Übergewicht bekämpfen
Titelthema 31 Humboldt-Gastprof. David Espinet
4 Was uns in Zukunft antreibt: Vom Streben nach Glück bis zu Gelbwesten
Energie für die Mobilität von morgen 33 Bundesverdienstkreuz für Prof. Braak
4 Doppelter Meilenstein für Ulm Wegweisendes zur Neurodegeneration
Exzellente Batterieforschung & Straßenbahn- 34 Uni-Gesicht Uli Kohler
einweihung Die gute Seele von Senat und Unirat
8 Prof. Fichtner über Mobilität der Zukunft 36 Uni-Alumnus Christian Grupp
Neuer Energiemix gesucht! Von der Unternehmensberatung ins Roxy
10 Batterieforschung im Exzellenzcluster
Zwischen Theorie und Experiment Forschen & entdecken
12 Nie mehr brennende Akkus? 42 Trauma-SFB verlängert
Designprinzipien für sichere Batterien Forschung, die Leben rettet
14 ZET gegründet 46 Automatische Aufmerksamkeitserkennung
Ulmer Kompetenz für die Energieforschung Wie erkennt der Computer Gefühle?
16 Europäisches Mobilitätsprojekt 47 Kniearthrose stoppen
Ulm testet automatisiert-vernetztes Fahren Forschung zu neuen Biomaterialien
48 Immunsystem verjüngt
Campus Blutbildende Stammzellen als Schlüssel
18 Dies academicus 50 Gestörte Embryonalentwicklung
Preisregen und Drittmittelrekord Cholesterolsenker als Risiko
20 Neues DLR-Institut
Quantenforschung für das Weltall Uni (er)leben
22 Accelerate! SÜD gestartet 52 Lehrprojekt PASST! verlängert
Studierende als „Unternehmer“ Unterstützung beim Studieneinstieg
23 Charta der Vielfalt 56 Automatisiertes Modellfahrzeug
Für Akzeptanz und Chancengleichheit Spatzenhirne gewinnen Carolo-Cup
58 DAAD-Preis für internationale Studierende
Persönlich Engagiert bei Tafel und StuVe
24 Bilanz der Gleichstellungsbeauftragten 60 Humboldt-Prof. Ulla Hahn
Mission Statement als Wegweiser Wenn Künstliche Intelligenzen dichten
28 Gleich vier Wrangell-Stipendiatinnen
Erfolg für angehende Professorinnen
Was treibt künftig Autos, Smartpho-
nes oder die Energiewende an? Ant-
worten auf diese Frage suchen Ulmer
Forschende unter anderem im neuen
Exzellenzcluster zur Batteriefor-
schung POLiS. Unsere Titelgrafik zier-
te bereits in etwas modifizierter Form
den erfolgreichen Antrag der Uni bei
der Exzellenzstrategie des Bundes
und der Länder (Collage: Sabine
Geller, Bildquellen: 123RF)
uni ulm intern 347/Februar/März 2019
4 | Rubrik ,Thema, Titel
Doppelter Meilenstein
für die Mobilität der Zukunft
Energie- und Batterieforscher
präsentieren sich bei Jungfernfahrt der Linie 2
Foto: Elvira Eberhardt
uni ulm intern 347/Februar/März 2019
Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen | 5
Fotos: [photodesign armin buhl]
Clustersprecher Prof. Maximi-
lian Fichtner (rechts) bei der
Laborführung im HIU
Mit der Inbetriebnahme der neuen Straßenbahnlinie, der Linie 2, feierte Ulm am 8. Dezember eine neue Le-
bensader der Stadt. Diese verbindet Kuhberg, Innenstadt und Eselsberg und rückt gerade den Oberen Esels-
berg samt der beiden Science Parks näher ans Zentrum. Dieser Meilenstein der Ulmer Verkehrsgeschichte war
ein perfekter Anlass, um einen Blick hinter die Kulissen der hiesigen Batterie- und Brennstoffzellenforschung
zu werfen. Denn in der Wissenschaftsstadt wird auf Spitzenniveau zu nachhaltigen Energietechnologien und
zur Mobilität von morgen geforscht. Mit dem neuen millionenschweren Exzellenzcluster zur Batterieforschung
POLiS wurde jetzt ein weiterer – diesmal globaler – Meilenstein für die Mobilität der Zukunft gelegt.
Tausende von Ulmer machten sich Anfang milian Fichtner, der stellvertretende Direktor des
Dezember – warm eingepackt in Winterjacke und HIU, sowie Professor Axel Groß, der an der Uni-
Mantel – mit der neuen Linie 2 auf den Weg, um versität Ulm das Institut für Theoretische Chemie
ihre Stadt mit der Straßenbahn neu zu erfahren. und eine Arbeitsgruppe am HIU leitet. Beide
Stieg man trotz eisigem Wind an der Haltestelle Wissenschaftler sind Sprecher des neuen Exzel-
Botanischer Garten am Oberen Eselsberg aus, lenzclusters zur Batterieforschung, das Ende
war der Weg nicht mehr weit zu einem der wich- letzten Jahres bewilligt wurde. Unter dem Akro-
tigsten Batterieforschungsstandorte Deutsch- nym POLiS (Post Lithium Storage Cluster of
lands – dem Helmholtz-Institut Ulm (HIU). Dort Excellence) bündeln die Partnereinrichtungen –
sowie am Weiterbildungszentrum für innovative die Universität Ulm, das Karlsruher Institut für
Energietechnologien der Handwerkskammer Technologie (KIT) sowie unter anderem das Zen-
Ulm (WBZU) konnten sich die Fahrgäste bei trum für Sonnenergie- und Wasserstoff-For-
ihrem Zwischenstopp über nachhaltige Energie- schung Baden-Württemberg (ZSW) – ihre For-
konzepte und die Mobilität der Zukunft informie- schung zu Energiespeichern jenseits von Lithi-
ren. um. Gefördert wird das Verbundprojekt im Rah-
men der Exzellenzstrategie des Bundes und der
Auf dem Programm standen Vorträge, Filmvor-
Länder mit rund sieben Millionen Euro jährlich
führungen und Laborbesichtigungen. Dabei ging
für zunächst sieben Jahre.
es um die Batterien der Zukunft, insbesondere
Prof. Axel Groß, stellvertretender Sprecher
für die Mobilität von morgen. Ganz unter dem des POLiS-Clusters, hält einen Vortrag im
Motto: Was kommt nach dem Lithium-Ionen- HIU über die Batterien der Zukunft
Akku? Diese Energiespeichersysteme sind – vom QR-Code: Video Aktionstag Mobilität
Smartphone bis zum E-Auto – heute am häufigs- http://t1p.de/aktionstag-mobilitaet
ten im Einsatz, müssen allerdings auf lange
Sicht ersetzt werden. Denn die benötigten Roh-
stoffe werden in den nächsten Jahren knapp.
Unter den Rednern, die am Aktionstag im HIU
sprachen, waren unter anderem Professor Maxi-
uni ulm intern 347/Februar/März 2019
6 | Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen
Foto: [photodesign armin buhl]
Foto:Irina Westermann
Phantomköpfe
in der Simulationsklinik
Im Mittelpunkt des Clusters – wie auch der Vorträ- mieren. Darunter war Visionäres und Futuristi-
Haben wir genug ge am Aktionstag – steht die Forschung zu Batte- sches, viel Einleuchtendes und mitunter auch
nachhaltig erzeugten rien der nächsten und übernächsten Generation. Fragwürdiges: von unterirdischen Tunnelsystemen
Diese sollen nicht nur leistungsfähiger, leichter zum Waren- und Personentransport, wie sie in der
Strom für den und langlebiger werden, sondern noch dazu Schweiz geplant sind, über autonome Personen-
Nahverkehr? sicherer, günstiger und umweltfreundlicher; alles drohnen aus Südostasien bis zu rohrpostähnli-
in allem ein ehrgeiziges Unterfangen, das einen chen Kapselsystemen für den Personennahver-
langen Atem braucht. Erste vielversprechende kehr auf der arabischen Halbinsel.
Ansätze gibt es bereits. Dazu gehören beispiels-
weise Natrium- oder Magnesium-Batterien, die
auch in Ulm intensiv beforscht werden. Wie man
sich die Arbeit im Labor des HIU vorzustellen hat,
demonstrierten Hausherr Fichtner und weitere
HIU-Wissenschaftler bei den sehr gefragten Labor-
führungen. Von der chemischen und physikali-
schen Charakterisierung der Grundmaterialien für
Zahlen und Fakten
Elektroden und Elektrolyte über das Ausstanzen
und Beschichten von Batteriefolien bis zur Zusam- ■ 269 Millionen Euro betragen die Gesamtkos-
ten des Projekts. Davon bezahlen Bund und
menstellung und Prüfung von Testzellen gab es
Land 128 Mio. Euro. Die Stadt Ulm trägt 107
Einblicke in das breite Spektrum der Batteriefor- Mio. Euro
schung.
■ Für die 12 zusätzlichen Straßenbahnen gibt
Auf der anderen Straßenseite, im WBZU, ging es die SWU Verkehr rund 34 Mio. Euro aus
ebenfalls um Energiekonzepte und Schlüsseltech- ■ 3 Jahre betrug die Bauzeit
nologien für die Mobilität der Zukunft. Die Vorträ- ■ 18 neue Haltestellen wurden dafür gebaut
ge, an denen auch das ZSW beteiligt war, drehten
■ Die Linie 2 bringt dem SWU-Netz einen Fahr-
sich um Fragen wie: „Haben wir genug nachhaltig gastzuwachs von täglich 8300 Passagieren
+
erzeugten Strom für den Nahverkehr?“ und „Wel-
■ 35 Kilometer Schienen wurden verlegt
chen Beitrag können Wasserstoff- und Brennstoff-
■ 9,9 Kilometer lang ist die Strecke
zellen für eine nachhaltige Mobilität leisten?“ Wer
es etwas gemütlicher haben wollte, konnte vom ■ Durch die Linie 2 verkleinert sich der
Fuhrpark um 11 Dieselbusse
Sitzsack aus einer Videofilmschleife folgen und
sich dabei über diverse Konzepte von Unterneh- ■ 100 Tonnen Kohlenstoffdioxid sollen damit
eingespart werden
men und Planern zur Mobilität von morgen infor-
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Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen | 7
Fotos: Elvira Eberhart
Energie für die Zukunft
Starke Kooperationspartner in der Wissenschaftsstadt Ulm
POLiS Post Lithium Storage Cluster of Excellence
Entwicklung neuer Energiespeicher ohne Lithium
CELEST
Zentrum für Elektrochemische Speicherung Ulm & Karlsruhe
-
Helmholtz-Institut Ulm (HIU)
Grundlagenforschung Batterietechnologien
Zentrum für Sonnenenergie - und Wasserstoff-Forschung
(ZSW) Baden-Württemberg
Angewandte Forschung zu Batterie- und Brennstoffzellentechnologien
Universität Ulm
Elektrochemische Grundlagenforschung seit 1989
Für Ulm bedeutet bereits die neue Linie 2 einen ne Premiumstraßenbahnen ersetzt werden, die
großen Schritt in die richtige Richtung. Konnten der Stadt im Jahr mehr als 100 Tonnen Kohlen-
doch allein 11 alte Dieselbusse durch hochmoder- stoffdioxid ersparen. Sowohl mit ihrem Mobilitäts-
konzept als auch mit der exzellenten Energiefor-
schung sind die Ulmer offenbar auf dem richtigen
Das Exzellenzcluster POLiS Weg zur Mobilität der Zukunft. wt
Im Januar hat das Exzellenzcluster POLiS
(Post Lithium Storage Cluster of Excellence)
die Arbeit aufgenommen. Ziel des For-
schungsvorhabens ist die Entwicklung
neuer Energiespeicher ohne Lithium. Mit
Foto: [photodesign armin buhl]
diesem Konzept haben sich die Universität
Ulm und das Karlsruher Institut für Techno-
logie (KIT) mit Partnern wie dem Zentrum für
Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung
Baden-Württemberg (ZSW) bei der hoch-
kompetitiven Exzellenzstrategie des Bun-
des und der Länder durchgesetzt – als ein-
ziges deutsches Cluster zur Batteriefor-
schung. Das Exzellenzcluster, in dem Physi-
ker, Chemiker und Ingenieure tätig sind,
wird für zunächst sieben Jahre mit rund
sieben Millionen Euro jährlich gefördert.
Neben Laboren an der Universität Ulm, am
KIT und selbstverständlich im gemeinsam
gegründeten Helmholtz-Institut Ulm, wer-
den rund 100 neue Clustermitglieder teils in
angemieteten Räumen im Ulmer Science
Park II forschen. ab
Neugierige informieren sich an der
Wasserstofftankstelle des ZSW über
die Betankung eines Brennstoffzel-
lenfahrzeuges
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8 | Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen
Clustersprecher Prof. Maximilian Fichtner zu den Herausforderungen der künftigen Mobilität
„Wir brauchen einen neuen Energiemix!“
Im neuen Exzellenzcluster POLiS (Post Lithium Storage) forschen Wissenschaftler und sche Alb zum Beispiel besteht aus einem
Wissenschaftlerinnen aus Ulm und Karlsruhe gemeinsam an den Batterien der Zukunft. Gemisch aus Magnesium- und Calciumcarbonat,
Diese spielen nicht zuletzt eine Schlüsselrolle für die Mobilität von morgen. Im uui- und Natrium gibt es nicht zuletzt im Meer. Wich-
Gespräch informiert Clustersprecher Professor Maximilian Fichtner über die Entwick- tig ist, dass die Stoffe verfügbar und wiederver-
lung innovativer Speichersysteme und die Herausforderungen bei der Gestaltung der wertbar sind. Von den theoretischen Eigenschaf-
Mobilität der Zukunft. ten und Simulationen ausgehend sind beide
Speichersysteme vielversprechend. Allerdings
geraten Natrium-Akkus wohl größer und schwe-
Foto: [photodesign armin buhl]
Die Elektromobilität gilt als Schlüssel für die
rer als Lithium-Ionen-Akkus. Magnesium-Batteri-
Mobilität der Zukunft. Doch die Herausforde-
en dagegen könnten kleiner und kompakter
rungen sind groß. Eine davon ist die Entwick-
gebaut werden; es ist aber noch unklar, ob das
lung geeigneter Batterien. Welchen Beitrag
in der Praxis auch wirklich gelingt.“
leistet hierzu das neue Exzellenzcluster?
Prof. Fichtner: „POLiS steht für Post Lithium Sto-
Wie sieht es mit der Anwendungsreife aus –
rage. Wir forschen in diesem Exzellenzcluster
Stichwort E-Mobilität?
also zu elektrochemischen Speichersystemen
„Die Natrium-Batterien stehen bereits kurz vor
jenseits der herkömmlichen Lithium-Ionen-
der Kommerzialisierung, das kann noch ein bis
Akkus. Letztere gehören zwar zu den ausgereif-
zwei Jahre dauern. Aufgrund ihrer Größe emp-
testen und leistungsfähigsten Speichertechno-
fiehlt sich der Einsatz in stationären Speichern
logien, doch für die Zukunft brauchen wir Alter-
oder in Bussen oder LKW. Für PKW sind sie wohl
nativen. Denn in diesem Batterietyp wird nicht
eher ungeeignet. Batteriesysteme wie diese
nur Lithium verbaut, das möglicherweise in 20
werden Lithium-Ionen-Akkus nicht von heute auf
bis 30 Jahren zur Neige geht, sondern auch
morgen ersetzen können, aber sie entspannen
Kobalt, das bereits in einigen Jahren knapp
möglicherweise die Ressourcenlage.“
wird.“
Immer wieder gab es in den letzten Jahren Vor-
Prof. Maximilian Fichtner, stellvertre- Die Energiespeicher der nächsten und über-
tender Direktor am Helmholtz-Institut fälle mit explodierenden Lithium-Ionen-Akkus.
nächsten Generation sollen nicht nur leistungs-
Ulm (HIU), ist Sprecher des gemeinsa- Sind Magnesium- und Natrium-Batterien
men Batterieclusters POLiS des KIT fähiger, leichter und langlebiger sein, sondern
sicher?
und der Universität Ulm. Anlässlich auch sicherer, günstiger und umweltfreundli-
„Brennende und explodierende Akkus sind häu-
der feierlichen Eröffnung der neuen cher. Auf der anderen Seite gibt es eine große
Linie 2 sprach er im HIU über „Batteri- fig das Resultat von physikalischen Problemen
Vielfalt möglicher Speichersysteme. Wer blickt
en für die Mobilität der Zukunft“ oder mechanischem Versagen, bedingt durch
da noch durch?
Fehler in der Herstellung oder der Handhabung.
„Das Feld ist gar nicht so groß. Wir berücksich-
Lithium wird heute in der Batterie nicht als rei-
tigen ausschließlich Elemente, die ein sehr
nes Metall verwendet, sondern eingebunden in
hohes Potenzial für die Speicherung haben und
Trägermaterialien wie Graphit. Dabei wird es bis
von denen wir wissen, dass sie verfügbar,
um den Faktor zehn verdünnt. Dies vermindert
umweltfreundlich und sicher sind. Vielverspre-
die Gefahr von Kurzschlüssen durch Dendriten-
chende Kandidaten sind beispielsweise Magne-
bildung deutlich. Gefährlicher sind manche
sium- und Natrium-Batterien. Dort ist die For-
Elektrolyte in Lithium-Akkus. Treten diese bei-
schung am weitesten fortgeschritten. Die Ergeb-
spielsweise bei einem Unfall oder Akku-Scha-
nisse verhelfen uns außerdem zu einem über-
den aus und kommen mit Feuchtigkeit in Kon-
greifenden Verständnis grundsätzlicher Zusam-
takt, entsteht Flusssäure, die bei Hautkontakt
menhänge, was den Ionentransport aber auch
für den Menschen tödlich sein kann.“
die Wechselwirkung mit Wirtsmaterialien
angeht.“
Laut einer aktuellen Studie der Internationalen
Energieagentur, IEA, wird sich die Ölförderung
Was zeichnet Magnesium- und Natrium-Batteri- bereits bis 2025 halbieren, wenn keine neuen
en aus? Ölquellen mehr erschlossen werden.
„Beide Stoffe sind in der Erdkruste verfügbar Werden alternative Energiequellen diese Lücke
und überall auf der Welt zu finden. Die Schwäbi- schließen können?
uni ulm intern 347/Februar/März 2019
Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen | 9
„Tatsächlich wird die Situation bei der Erdölför- Geht die Rechnung für das Unternehmen nicht
derung weltweit immer angespannter – wie der auf, fürchten die Firmenvorstände Schadenser-
letzte ‚World Energy Outlook‘ der IEA angekün- satz. Daher ist es nicht verwunderlich, dass hier
digt hat. Dies macht deutlich schnellere Lösun- Unternehmen die Nase vorn haben, die von
gen notwendig, als wir alle dachten. Dabei sind Einzelpersonen oder als Familienunternehmen
die Herausforderungen gewaltig. Hier ein Bei- geführt werden; oder eben chinesische Firmen,
spiel: Um zehn Millionen Elektrofahrzeuge mit die den Staat im Rücken haben.“
Batterien zu versorgen, sind Bergbauinvestitio-
nen in der Größenordnung von 50 bis 100 Milli- Was kann die Politik tun, um dies zu ändern?
Foto: Heiko Grandel
arden Euro notwendig. Der Aufwand ist enorm. „Die Politik tut hier schon sehr viel. Die deut-
Ein anderes Beispiel aus dem Bereich Wasser- sche und europäische Batterieforschung war in
stoff-Technologie: um eine mittelgroße Tankstel- den 2000er-Jahren noch ein weißer Fleck auf der
le, die pro Tag ungefähr 300 Tankfüllungen ver- Landkarte; und jetzt gehört Deutschland zu den
kauft, mit ausreichend Druckgas zu beliefern, international besten Forschungsstandorten. In
müssten täglich circa zwei bis drei Liefer-LKWs naher Zukunft will die Bundesregierung eine
für Nachschub sorgen. Die Tankstelle würde sich Milliarde Euro in die Batteriefabrikation in
dadurch teilweise selbst lahmlegen. Wir werden Deutschland investieren; vorausgesetzt die
also einen Energiemix brauchen. Benzin ist Industrie steuert eine weitere Milliarde bei. Als
noch immer der leistungsfähigste Energiespei- möglicher Standort ist Ulm im Rennen, neben
cher. Aber im PKW treibt nur ein Fünftel der Braunschweig, Aachen, Dresden und München.
Energie die Räder an, der Rest geht als unnütze Unsere Karten sind auf jeden Fall nicht schlecht!
Wärme verloren; außerdem werden Öl und Ben-
zin irgendwann knapp und teuer. Mittel- bis Außerdem legt die EU aktuell gerade eine neue
langfristig müssen entsprechend kompakte Bat- Flaggschiff-Initiative zur Batterieforschung ‚Bat-
terielösungen für Abhilfe sorgen. LKW, Busse, tery 2030+‘ auf, an der wir uns mit unserer neu
Schiffe und Flugzeuge dagegen könnten mit gegründeten Forschungsplattform CELEST betei-
Brennstoffzellen betrieben werden oder mit syn- ligen, über die wir die Aktivitäten der Standorte
thetischen Kraftstoffen, die aus Kohlendioxid Ulm und Karlsruhe zusammenführen. Die Voran-
und Wasserstoff hergestellt werden.“ tragsphase ist bereits angelaufen. Aber auch
die Landespolitik hat sehr viel für die Batterie-
Für den Energiemix der Zukunft
Wieso setzt die deutsche Automobilindustrie forschung getan. Ulm hat in den letzten Jahren
braucht es auch Wasserstoff. Im Bild:
im Bereich E-Mobilität vor allem auf den Limou- als Standort für die Forschung zur Energiespei- die Tankstelle des ZSW am Oberen
sinen-Sektor? cherung und -wandlung enormen Auftrieb erhal- Eselsberg
„In diesem Bereich sind die deutschen Auto- ten und gehört mittlerweile zu den wichtigsten
bauer traditionell sehr stark. Sie setzen auf Standorten auf diesem Gebiet in Europa. Die
Fahrkomfort, sind aber auch zunehmend wett- CELEST-Initiative, an der allein zwei Graduier-
bewerbsfähig, was die E-Technologie angeht. tenschulen für 80 bis 100 Doktoranden ange-
Dazu gehören effektive Rekuperationssysteme, dockt sind, macht uns zu einem der größten
die Bremsenergie zurückgewinnen, sowie ein Player auf diesem Gebiet weltweit. Wir sind
effektiver Überhitzungsschutz, der es erlaubt, national und international auf jeden Fall bes- Elektro-Limousine eines deutschen
dauerhaft unter Volllast zu fahren. Damit kön- tens positioniert!“ wt Herstellers
nen sie auch über längere Strecken Gas geben.
Foto: ©pixabay
Außerdem sind deutsche Autos dieser Klasse
einfach besser verarbeitet als E-Limousinen der
kalifornischen Konkurrenz.“
Warum halten sich die deutschen Automobil-
bauer bei der Batteriefabrikation noch so
zurück?
„Das liegt nicht unbedingt am Willen. Problema-
tisch sind eher die Randbedingungen. Für die
Batterieentwicklung und -produktion braucht es
hohe und langfristige Investitionen. Das ist ris-
kant, und für die Aktiengesellschaften unter den
Unternehmen ein großes Problem. Die Anleger
wollen Dividende und kurzfristige Gewinne.
uni ulm intern 347/Februar/März 2019
10 | Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen
Exzellenzcluster zwischen Theorie und Experiment
Auf der Suche nach „exzellenten“ Batterien
Fotos: Elvira Eberhardt
hat Euchner auf diese Weise interessante Katho-
denmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien iden-
tifiziert, die nun synthetisiert werden. Allerdings
wird auch oft ein Großteil der am Computer
„durchgerechneten“ Materialien verworfen. Damit
ersparen die Theoretiker experimentell arbeiten-
den Kollegen wie Anji Reddy Munnangi viele Tage
im Labor. „Alleine die Testung einer neuen Batte-
rie dauert mehrere Wochen, und im Erfolgsfall
braucht es weitere zehn bis zwanzig Jahre bis zur
Marktreife“, erläutert der studierte Chemiker aus
Südindien.
Am IIT Madras hat Anji Reddy Munnangi 2008
über Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-
Batterien promoviert, die heute in vielen Smart-
phones oder Laptops stecken. Doch die Speicher-
kapazität dieser Akkus ist begrenzt und reicht für
Im neuen Exzellenzcluster zur Batterieforschung „POLiS“ werden mehr als 100 For- zukünftige Anwendungen nicht aus. Denn gerade
schende an den Standorten Ulm und Karlsruhe zusammenarbeiten. Darunter sind für die Elektromobilität sind Systeme nötig, die
bereits der Experte für Computersimulationen, Dr. Holger Euchner, und Dr. Anji Reddy bei geringem Gewicht große Energiemengen vor-
Munnangi, der neue Materialien für Energiespeicher im Labor entwickelt. Ihr gemeinsa- halten können. Auch deshalb hat sich Munnangi,
mes Ziel: Leistungsfähige und umweltfreundliche Batterien jenseits von Lithium für der 2014 nach Stationen im französischen Caen
Energiewende und Elektromobilität. und am KIT nach Ulm kam, auf Alternativen wie
Fluorid-Ionen-Batterien spezialisiert. Diese
bereits in den 1970er-Jahren vorgeschlagenen
Foto oben: Im Helmholtz Institut-Ulm (HIU) arbeiten Dr. Hol-
Dr. Anji Reddy Munnangi testet und erst vor wenigen Jahren „wiederentdeckten“
ger Euchner und Dr. Anji Reddy Munnangi Tür an
Batteriekomponenten im Labor Energiespeicher zeichnen sich durch eine hohe
Tür. Gemeinsam forschen sie an hochleistungsfä-
Energiedichte und Sicherheit aus. Im Exzellenz-
higen Batterien, die ohne die endlichen Materiali-
cluster beforscht der Wissenschaftler in der Grup-
en Lithium und Kobalt auskommen. Dabei bedie-
pe „Festkörperchemie“ von Clustersprecher Pro-
nen sich die beiden Wissenschaftler völlig unter-
fessor Maximilian Fichtner zudem Natrium-Ionen-
schiedlicher „Werkzeuge“. Während der gebürtige
sowie Lithium-Schwefel-Batterien.
Inder Munnangi vielversprechende neue Materia-
lien im Labor synthetisiert, prüft und die damit Obwohl viele Materialien bereits in der Simulati-
on getestet worden sind, erlebt Munnangi im
Labor oft noch Überraschungen. Bei schwer inter-
Es ist toll, in einem ,exzellenten‘
pretierbaren Ergebnissen kommt es durchaus vor,
Team zu arbeiten. dass er erneut an die Tür von Holger Euchner
klopft: Denn auch bei Experimenten mit unklarem
hergestellten Batteriezellen testet, braucht Hol- Ausgang können Computersimulationen zur Auf-
ger Euchner sein Büro nicht zu verlassen. Am klärung beitragen. Solche Simulationen sind
Computer simuliert der Physiker die Kristallstruk- natürlich nicht am heimischen Laptop möglich.
tur von möglichen Batteriekomponenten auf ato- Oft greift Euchner auf den Ulmer Supercomputer
marer Ebene. Ausgehend von solchen Simulatio- JUSTUS zurück, der immer noch mehrere Stunden
nen kann er Eigenschaften wie Spannung und bis Tage für die Berechnungen benötigt. Als über-
Speicherkapazität berechnen. Dahinter steht geordnetes Ziel wollen die Forscher der Gruppe
immer die Frage: Welche Materialien eignen sich „Elementare Prozesse“ in Batterien ablaufende
+
für Anode, Kathode und Elektrolyt zukünftiger Vorgänge und Strukturen auf atomarer Ebene ver-
Batterien? stehen und davon ausgehend neue Designprinzi-
pien vorschlagen.
Dank solcher Simulationen sind sogar groß ange-
legte Screenings möglich, bei denen einzelne „Auch wenn meine Arbeit mit der ausgewerteten
Elemente in der Kristallstruktur ausgetauscht wer- Computersimulation endet, interessiert es mich,
den können. Im Zuge seines Habilitationsprojekts ob experimentell arbeitende Kollegen weiter an
uni ulm intern 347/Februar/März 2019Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen | 11
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einem Material forschen, und ob es eines Tages größere Labore, doch innerhalb des Exzellenz-
sogar in einer Batterie eingesetzt wird“, sagt clusters können wir auf die Ausstattung der Uni
Euchner. Dieses Interesse mag am Werdegang des Ulm, des KIT sowie des ZSW zurückgreifen – und
36-Jährigen liegen: Während seiner Promotion im das ist einmalig.“ ab
Bereich Materialforschung an der Universität
Stuttgart hat der Physiker teilweise selbst experi- QR-Code: Video Batterieforschung am HIU
mentell gearbeitet. Doch nach einer Zeit als Post- http://t1p.de/batterieforschung
doktorand in Wien wechselte er in die Ulmer QR
Arbeitsgruppe des stellvertretenden Clusterspre-
chers Professor Axel Groß, dessen Spezialität
eben jene Computersimulationen sind. Am HIU, Dr. Holger Euchner arbeitet im HIU
wo Theorie und Experiment ineinandergreifen, vornehmlich am Computer
kann Euchner seine Interessen bestens kombinie-
ren. „Wenn Theorie und Praxis zusammenwirken,
haben wir große Chancen, etwas zu bewegen.
Nicht immer sprechen theoretisch und experimen-
tell arbeitende Wissenschaftler dieselbe Sprache,
doch wir können viel voneinander lernen.“ Vom
Exzellenzcluster erhofft sich der Habilitand eine
noch höhere Sichtbarkeit der Ulmer Batteriefor-
schung und betont: „Es ist toll, in einem ,exzellen-
ten‘ Team zu arbeiten.“
Auch Anji Reddy Munnangi freut sich über den
Erfolg bei der Exzellenzstrategie und rechnet mit
rund 100 neuen Kollegen. Durch den Personalauf-
wuchs verspricht er sich neue, noch breiter ange-
legte Projekte und eine größere Schlagkraft der
Ulmer Energieforschung. Für den Wissenschaftler,
der seine nähere Zukunft in Ulm sieht, ist das HIU
schon jetzt eine der besten europäischen Einrich-
tungen für die Batterieforschung: „Es gibt sicher
Grafik: Maibach/KIT
uni ulm intern 347/Februar/März 201912 | Rubrik ,Thema, Titel
Grafik: 123RF, photochicken/Sarawuth Pamoon
Designprinzipien für sichere Batterien identifiziert
Nie mehr
brennende
Smartphone-Akkus?
In Flammen stehende Smartphones oder sogar die beim Wiederaufladen der Batterie zu einem
Abbildung:
Mönig/Kramer, HIU/KIT
Elektroautos sind oft auf sogenannte Dendriten in Materialverlust an der Anodenseite führen. Das
Batterien zurückzuführen. Diese astartigen Aus- Sicherheitsrisiko geht jedoch vor allem von Kurz-
wüchse an der negativen Elektrode („Anode“) schlüssen aus, bei denen in kurzer Zeit viel Ener-
können Kurzschlüsse auslösen, die zum Batte- gie frei wird, und die im Zusammenspiel mit ent-
riebrand führen. Warum die häufig in mobilen flammbaren Elektrolyten eben jene Batteriebrän-
Endgeräten, aber auch in E-Bikes, eingesetzten de auslösen.
Lithium-Ionen-Speichersysteme zur Dendritenbil-
Lichtmikroskopische Aufnah- Bisher war die Ursache der Dendritenbildung
dung neigen, magnesiumbasierte Batterien
me eines wachsenden Dendri- nicht bekannt. Doch neue experimentelle For-
ten aus Lithium jedoch zum Beispiel nicht, haben Ulmer Forscher
schungsergebnisse aus dem Helmholtz-Institut
um Professor Axel Groß und Markus Jäckle unter-
Ulm (HIU) deuten darauf hin, dass dem Metall
sucht. Ergebnis ihrer Simulationen am Supercom-
innewohnende Eigenschaften die astartigen Aus-
puter sind Designempfehlungen, die bei der Ent-
wüchse begünstigen. Die Autoren um Groß und
wicklung zuverlässiger neuer Speichersysteme
Jäckle haben daraufhin die sogenannten Selbst-
helfen – nicht nur für Smartphones, sondern auch
diffusionsbarrieren verschiedener Metalle in den
im Hinblick auf globale Herausforderungen wie die
Blick genommen. Diese Barrieren sind dafür ver-
Energiewende und die zunehmende Elektromobili-
antwortlich, wie gleichmäßig sich Metallatome
Literaturhinweis: tät.
Markus Jäckle, Katharina Helm-
beim Wiederaufladen der Batterie auf der Anoden-
brecht, Malte Smits, Daniel Sicherheitsrisiko Batterie: Vor einiger Zeit haben Oberfläche verteilen.
Stottmeister and Axel Groß: explodierende Akkus eines bekannten Mobiltele-
Self-diffusion barriers: possib- fon-Herstellers Schlagzeilen gemacht, und die
le descriptors for dendrite Indikator für Dendritenwachstum gesucht
defekte Batterie eines E-Bikes setzte kürzlich ein
growth in batteries? Energy &
Environmental Science. DOI: ganzes Fahrradgeschäft in Brand. Solche Kurz- „Wir haben uns gefragt, ob es eine einfache physi-
10.1039/c8ee01448e schlüsse werden oft durch Dendriten verursacht, kalisch-chemische Materialeigenschaft gibt, mit
deren Hilfe man vorhersagen kann, ob metallische
Anoden in Batterien zum Dendritenwachstum nei-
Das Forschungsvorhaben ist im Zuge der Forschungsplattform CELEST (Center
gen. Dabei sind wir davon ausgegangen, dass die
for Electrochemical Energy Storage Ulm-Karlsruhe) entstanden, die von der Uni-
Beschaffenheit der Anoden-Oberfläche, ob rau
versität Ulm, dem KIT und dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-
oder glatt, einen erheblichen Einfluss auf die Den-
Forschung Baden-Württemberg (ZSW) betrieben wird. Bei den Berechnungen
dritenbildung hat“, sagt Professor Axel Groß, Lei-
wurden die Forschenden durch das Programm „High Performance Computing in
ter des Instituts für Theoretische Chemie an der
Baden-Württemberg“ (bwHPC) und das Gauss Center for Supercomputing unter-
Uni Ulm sowie Gruppenleiter am HIU. Ein solcher
stützt. Die Besonderheit: An dem aktuellen Projekt haben nicht nur etablierte
Deskriptor wäre hochrelevant, denn weltweit
Professoren mitgewirkt, sondern bereits Nachwuchsforschende – von Bachelor-
suchen Forschende nach zuverlässigen Nachfol-
studierenden bis zu Doktoranden.
gesystemen für Lithium-Ionen-Batterien.
uni ulm intern 347/Februar/März 2019Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen | 13
Foto: Elvira Eberhardt
Für ihre Publikation haben die Wissenschaftler um Aus dem Beitrag der Forschenden lässt sich zwar
Professor Axel Groß Forschungsergebnisse aus noch keine vollständige Theorie des Dendriten-
Theorie sowie Experiment kombiniert: Anhand wachstums ableiten, wohl aber Designprinzipien
von Simulationen konnten sie die experimentel- für sichere Batterien.
len Daten aus dem HIU und von anderen Einrich-
„Unsere Ergebnisse lassen erwarten, dass wir
tungen im Detail nachvollziehen. Mithilfe der
Dendritenwachstum durch eine Verringerung der
Supercomputer JUSTUS (Ulm) und SUPERMUC aus
Höhe von Selbstdiffusionsbarrieren gezielt verhin-
dem Leibniz-Rechenzentrum in München berech-
dern können. Dies gelingt zum Beispiel durch die
nete die Gruppe Diffusionsbarrieren und Eigen-
Modifikation der Anoden-Oberfläche. Eine andere
schaften unterschiedlicher, in Batterien verwen-
Möglichkeit wäre es, von vornherein Anodenmate-
deter Materialien auf atomarer Ebene. Prof. Axel Groß
rialien mit niedrigen Selbstdiffusionsbarrieren
Die Ergebnisse ihrer Berechnungen bestätigen die auszuwählen, die aufgrund dieser Eigenschaft
wichtige Rolle der Selbstdiffusionsbarrieren: Beim nicht zur Dendritenbildung neigen“, erklärt Erst-
Wiederaufladen der Batterie verteilen sich Metall- autor und HIU-Doktorand Markus Jäckle. Die
atome äußerst gleichmäßig, wenn die Diffusions-
Unsere Ergebnisse
Ergebnisse der Forschergruppe sind in der Fach-
barrieren niedrig sind. Entsprechende Materiali- zeitschrift „Energy & Environmental Science“ lassen erwarten,
en, beispielsweise Magnesium oder Aluminium, erschienen. ab dass wir Dendriten-
zeigen dadurch kein Dendritenwachstum. Im Fall
von hohen Diffusionsbarrieren wie bei Lithium- wachstum durch eine
und Natrium-Speichern bilden sich jedoch raue Verringerung der
Oberflächen, die nadelartige, dendritische Struk-
turen begünstigen. Demnach erlaubt die Höhe der Höhe von Selbstdiffu-
Diffusionsbarrieren als Deskriptor Vorhersagen sionsbarrieren
darüber, ob metallische Anoden in Batterien zu
Dendritenwachstum neigen oder nicht.
gezielt verhindern
können.
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uni ulm intern 347/Februar/März 201914 | Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen
Uni, Hochschule Ulm und ZSW gründen Plattform ist das fast 100 Jahre alte Fischer-Tropsch-Ver-
fahren, das derzeit unter dem Begriff Power-to-
Gebündelte Ulmer Kompetenz Liquids eine Renaissance erlebt. Das For-
schungsziel ist die Entwicklung neuartiger Kata-
lysatoren, mit denen dieses Verfahren auch für
für die Energieforschung kleine Produktionsmaßstäbe an entlegenen
Orten wirtschaftlich ist“, erklärt Professor Robert
Güttel. Sein Kollege Professor Timo Jacob nimmt
In der Energieforschung hat sich die Ulmer Wis- hingegen Vorgänge auf der atomaren Ebene bei
senschaftsstadt zu einem bedeutenden Zentrum elektrochemischen Prozessen in den Blick:
entwickelt. Nun haben die starken Partner Uni- Dabei setzen die Forschenden am Uni-Institut für
versität und Hochschule Ulm sowie das Zentrum Elektrochemie auf eine innovative Kopplung von
für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Experiment und Multiskalenmodellierung.
Baden-Württemberg (ZSW) die Plattform „Zent- Anwendungsbeispiel ist ein Projekt mit der
rum für Energieforschung und -technologie“ Hochschule Ulm, in dem Speichereigenschaften
(ZET) gegründet. Gemeinsam wollen die Wissen- von neuartigen Batterien untersucht werden.
schaftlerinnen und Wissenschaftler verschie-
Für den Brückenschlag in die Anwendung und in
denste Energiethemen beforschen – von intelli-
die Industrie steht das Zentrum für Sonnenener-
genten Stromnetzen bis zum synthetischen
gie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württem-
Kraftstoff, und zwar von den Grundlagen bis zur
berg: Neben 30 Jahren Materialforschung und
Anwendung.
Batterietests blickt das ZSW in Ulm inzwischen
auch auf rund fünf Jahre Erfahrung mit seiner
Zu den ZET-Gründungsmitgliedern gehören 52
einzigartigen Forschungsplattform zur serien-
Forschende der drei Einrichtungen mit verschie-
nahen Produktion von großen Lithium-Ionen-
denen fachlichen Hintergründen: Die vertrete-
Zellen zurück. In der Brennstoffzellenforschung
nen Disziplinen reichen von Elektrochemie und
sind die Entwicklung und der Test von Hochleis-
Chemieingenieurwesen bis zur Energietechnik.
tungs-Brennstoffzellen der 100-kW-Klasse ein
Somit können im ZET Energiethemen aus ver-
Erfolgsbeispiel.
schiedenen Perspektiven behandelt werden.
„Unsere Plattform zählt zu den wenigen großen Der Transfer vom ZET in Unternehmen hinein und
Zusammenschlüssen, die breit aufgestellt sind letztlich in die Gesellschaft erfolgt im Rahmen
und ein großes Themenspektrum der Energiefor- von InnoSÜD. In diesem vom Land und BMBF
schung abdecken. Das umfassende Know-how geförderten Verbund haben sich die Hochschu-
der Beteiligten wollen wir für ganz neue Projek- len Biberach, Neu-Ulm, Ulm sowie die Universi-
te, aber auch für den Transfer in Unternehmen, tät Ulm zusammengeschlossen. Für InnoSÜD ist
nutzen“, sagt Professor Robert Güttel, Leiter des das Thema Energie eine wesentliche inhaltliche
Instituts für Chemieingenieurwesen an der Uni- Säule, in die sich die Aktivitäten des ZET einfü-
versität Ulm, und Mitgründer der Plattform. gen: Auf diese Weise können Erkenntnisse auch
für Partner der Forschungseinrichtungen aus
Gerade in Zeiten der Energiewende und der
Wissenschaft, Unternehmen oder Gesellschaft
immer relevanter werdenden Elektromobilität
nutzbar gemacht werden. Neben erfolgreicher
hat die Energieforschung einen großen Stellen-
Forschung zählt die Einrichtung einer Graduier-
wert. Im ZET ergänzen sich die Forschungsthe-
tenschule zu den Hauptzielen des Zentrums für
men der drei beteiligten Einrichtungen. An der
Energieforschung und -technologie.
Hochschule Ulm wird unter anderem zu soge-
nannten Smart Grids geforscht. Dabei handelt es „Seit einigen Jahren gilt die Ulmer Wissen-
sich um intelligente Stromnetze, über die Strom- schaftsstadt als führendes Zentrum in der Ener-
erzeugung, -verbrauch sowie -speicherung dyna- gie- und insbesondere Batterieforschung.
misch gesteuert und ausgeglichen werden. Wei- Jüngster Erfolg ist die Einwerbung eines gemein-
tere Themen umfassen die elektrochemische samen Exzellenzclusters im Bereich Batteriefor-
sowie thermische Energiespeicherung, die schung mit dem Karlsruher Institut für Technolo-
Solarthermie und Photovoltaik. gie. Der Ulmer Zusammenschluss ZET ist eine
wichtige Ergänzung und stellt die Energiefor-
Wie synthetische Treibstoffe aus regenerativen
schung auf eine noch breitere Basis“, resümiert
Energiequellen nachhaltig gewonnen werden
Professor Joachim Ankerhold, Vizepräsident der
können – beispielsweise aus Wind und Sonne –
Universität Ulm für Forschung. ab
wird am Institut für Chemieingenieurwesen der
Universität Ulm erforscht. „Der Schlüssel dazuWas uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen | 15
Flughafen Stuttgart fördert Flieger von morgen mit 250 000 Euro
Partnerschaft für elektrisches Fliegen
Foto: DLR
Leise und emissionsfrei fliegen – und das in naher Zukunft: Mit einer Viertelmillion Euro unter-
stützt die Flughafen Stuttgart GmbH (FSG) das Forschungsprojekt „Elektrisches Fliegen“ der
Universität Ulm und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Anfang November
übergaben Winfried Hermann, Verkehrsminister des Landes Baden-Württemberg, gemeinsam mit
Walter Schoefer, Sprecher der FSG-Geschäftsführung, den symbolischen Scheck an Professor
Josef Kallo. Der Leiter des Instituts für Energiewandlung und -speicherung der Universität Ulm,
der zudem am DLR im Bereich der Energiesystemintegration forscht, koordiniert das Projekt HY4.
Das Ziel: die Entwicklung eines Passagierflugzeuges mit einem Hybridantrieb aus Batterie- und
Brennstoffzelle.
Foto: Flughafen Stuttgart
„Was lange für unmöglich gehalten wurde, kli- Erste Einsatzmöglichkeiten des Fluggeräts sehen v.l. Prof. Josef Kallo mit Verkehrsminister
mafreundliches, elektrisches Fliegen mit Wasser- die Forscher um Kallo, auch wegen der niedrigen Winfried Hermann und Flughafenchef
Walter Schoefer
stoff-Brennstoffstoffzellenantrieb, wird für kleine- Lärmbelastung, im Regionalverkehr – beispiels-
re Flugzeuge bald Realität. Das Forschungsprojekt weise als elektrisch betriebenes Lufttaxi. „Wir
von Professor Kallo leistet hierfür grundlegende konnten die Leistung der HY4 seit dem Testflug Foto: Annika Bingmann
Pionierarbeit“, sagte Minister Hermann. Nach 2016 in Stuttgart noch steigern und werden nun
dem Abheben des weltweit ersten viersitzigen insbesondere die intermodale Einbindung in den
Elektroflugzeugs HY4 am Flughafen Stuttgart im Regional-Luftverkehr in den Blick nehmen“,
September 2016, soll das Zukunftsthema weiter in erklärte Josef Kallo. 2019 wird das neuste Modell
Baden-Württemberg vorangetrieben werden. Der des mit Brennstoffzellen betriebenen Passagier-
Landesairport ist bereits seit zehn Jahren der Hei- flugzeugs am Flughafen Stuttgart abheben.
matflughafen der seither entwickelten Prototypen. Flughafen Stuttgart GmbH / red
Flughafenchef Walter Schoefer betonte den
gemeinsamen Nachhaltigkeitsgedanken: „Die
Luftfahrt braucht umweltschonende Lösungen.
Darum wollen wir im Sinne unserer fairport-Strate-
gie einen Beitrag leisten, um die Technologie der
HY4 zur Marktreife zu bringen.“ Mit 180 000 Euro
hat die FSG bereits das Vorgängerprojekt am DLR
unterstützt und damit den Erstflug der HY4 ermög-
licht.
uni ulm intern 347/Februar/März 201916 | Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von morgen
10 Millionen für europäisches Mobilitätsprojekt
Ulm als Testfeld für vernetztes
und automatisiertes Fahren
Foto: MRM
Die Zukunft des Autofahrens beginnt an einer
Kreuzung im Ulmer Stadtteil Lehr. Hier erfor-
schen Ingenieure des Instituts für Mess-, Regel-
und Mikrotechnik das automatisierte und ver-
netzte Fahren. Den Rahmen bildet das zehn
Millionen Euro schwere EU-Forschungsprojekt
ICT4CART, in dem sich 21 Partner aus For-
schung, IT, Automobil- und Telekommunikati-
onsindustrie zusammengeschlossen haben.
Die Stadt Ulm wird Testfeld für die Mobilität von
morgen: An zwei Forschungskreuzungen und im
Parkhaus Deutschhaus steuern Autos bald nicht
nur ohne Fahrer durch den Verkehr, sie sollen
zusätzlich mit ihrer Umgebung kommunizieren.
Dazu müssen sehr große Datenmengen zwi-
Forschung zum automatisierten
schen Fahrzeug, Umgebungssensoren und
Fahren auf dem Campus
Datenspeichern hin und her transferiert werden
– nahtlos und sicher. Dies soll durch Vernetzung Die Ingenieure des Instituts für Mess-, Regel-
der Fahrzeuge untereinander und mit digitaler und Mikrotechnik der Universität Ulm sind Exper-
Infrastruktur unterstützt werden. „Wir hoffen auf ten für diese schwierige Umgebung. In das Pro-
wirklich zukunftsweisende Resultate, die nicht jekt ICT4CART bringen sie – neben langjähriger
nur das autonome und vernetzte Fahren voran Erfahrung – ein mit Sensoren und Kameras aus-
bringen, sondern auch den Wissenschafts- und gestattetes Testfahrzeug ein.
Wirtschaftsstandort Ulm“, so der Ulmer Ober-
bürgermeister Gunter Czisch. Der Anstoß für die Herausforderung Stadtverkehr
Beteiligung der Stadt Ulm am europäischen Im Regelfall ermöglicht die Sensorik des Test-
Projekt ICT4CART kam vom Uni-Institut für Mess- fahrzeugs eine zuverlässige Umgebungserfas-
Foto: Heiko Grandel
Regel- und Mikrotechnik unter der Leitung von sung und folglich auch Handlungsplanung.
Professor Klaus Dietmayer. Als Industriepartner Doch gerade in der dicht bebauten städtischen
aus der Wissenschaftsstadt sind unter anderem Umgebung stoßen selbstfahrende Autos nicht
Nokia und BMW mit im Boot. selten an ihre Grenzen: An einer vorfahrtsgere-
gelten Kreuzung kann das Fahrzeug andere Ver-
Grundsätzliches Ziel von ICT4CART ist eine
kehrsteilnehmer beispielsweise nicht registrie-
Infrastruktur, die das automatisierte Fahren auf
ren, wenn diese durch Gebäude oder parkende
das nächste Level hebt. Eine solche Infrastruk-
Autos verdeckt sind. Für „normale“ Autofahrer
tur soll im Rahmen des Projekts entwickelt,
wird an solchen unübersichtlichen Kreuzungen
implementiert und unter Realbedingungen
meist ein Spiegel angebracht – und diese
getestet werden. Hierfür sind drei Teststrecken
Lösung übertragen die Ingenieure im Projekt
in Ulm, im italienischen Verona und in Öster-
ICT4CART nun auf das hochautomatisierte Fah-
reich (Graz) vorgesehen. Eine davon liegt an der
ren. Zusätzlich zum Testfahrzeug kommt Infra-
österreichisch-italienischen Grenze: So sollen
struktur-Sensorik zum Einsatz, also beispiels-
neue Erkenntnisse zur grenzüberschreitenden
weise an Masten angebrachte Kameras: Diese
Interoperabilität der Infrastruktur gewonnen
Sensoren registrieren Informationen zur Positi-
werden.
on sowie zum Verhalten der Verkehrsteilnehmer,
Die deutsche Testumgebung wird sich auf die und schließlich werden alle vom „virtuellen
Stadt Ulm und ihre Umgebung erstrecken. Für Spiegel“ gesammelten Daten zentral auf einem
hochautomatisierte Fahrzeuge stellt dieses Rechner im Mobilfunknetz (MEC-Server) zusam-
städtische Umfeld eine besondere Herausforde- mengeführt. So entsteht in Echtzeit ein Abbild
rung dar: Autos und weitere Verkehrsteilnehmer der aktuellen Verkehrssituation, das dem hoch-
wie Fußgänger oder Radfahrer teilen sich einen automatisierten Fahrzeug per Funk übermittelt
eng begrenzten und oft unübersichtlichen Raum. und mit dessen Daten verrechnet wird.
uni ulm intern 347/Februar/März 2019Was uns in Zukunft antreibt: Energie für die Mobilität von Morgen | 17
onierdaten (Real-Time Kinematic, RTK) einge-
setzt werden. Für die Übermittlung dieser Daten
über das Mobilfunknetz sorgt der Projektpartner
Nokia.
Das Ulmer Testfeld umfasst neben den beiden
Kreuzungen mehrere Parkmöglichkeiten, die für
Untersuchungen zu Car- und Ridesharing-Fahr-
zeugen genutzt werden. Als Knotenpunkt dieser
Fahrzeuge ist das bahnhofsnahe Parkhaus
Deutschhaus vorgesehen. Bei der Realisierung
der IT-Infrastruktur für Flottenmanagement-Ser-
vices und „Smart Parking“ wird sich insbesonde-
re der Projektpartner BMW einbringen.
Die Planungen für die Umsetzung des Ulmer
Testfelds im Projekt ICT4CART haben bereits
begonnen, erste Testfahrten werden im Laufe
des Jahres stattfinden. „Das Projekt ICT4CART
erlaubt es uns, das Zusammenwirken unseres
Testfahrzeugs mit Infrastruktur-Sensorik über
verschiedene Kanäle zu untersuchen. Ohne star-
ke Partner wie die Stadt Ulm und Nokia wäre
dieses Forschungsvorhaben nicht möglich“, sagt
Dr. Michael Buchholz vom Uni-Institut für Mess-,
Im Pilotprojekt MEC-View haben die Uni-Ingeni- Regel- und Mikrotechnik, der das deutsche Test-
eure mit Partnern wie der Stadt Ulm, BOSCH, feld sowie weitere Arbeitspakete im Zuge von Sensorik und Kameras an der
Osram sowie Nokia bereits die Kreuzung in Ulm- ICT4CART koordiniert. ab/Stadt Ulm Testkreuzung in Ulm-Lehr
Lehr mit Sensoren ausgestattet. Seither erfor-
schen sie dort das Zusammenspiel der Infra-
struktur-Sensorik mit einem automatisierten
Projektpartner des Ulmer Testfelds
Testfahrzeug. Das neue Projekt ICT4CART mar-
kiert den nächsten Meilenstein: Im Zentrum des Das Projekt ICT4CART – diese Abkürzung steht für Information and Communica-
Vorhabens steht das Überqueren und Linksab- tion Technology Infrastructure for Connected and Automated Road Transport –
biegen auf der schwer einsehbaren Kreuzung in wird im Rahmen des EU-Forschungsrahmenprogramms Horizont 2020 mit
Lehr. Dort mündet eine Nebenstraße in eine knapp acht Millionen Euro gefördert. Weitere zwei Millionen steuern die Pro-
vorfahrtsberechtigte Hauptstraße. Neben dem jektpartner aus der Wirtschaft bei. Die Uni-Ingenieure vom Institut für Mess-,
Betrieb der Sensorik zählt die Berechnung des Regel- und Mikrotechnik erhalten über 600 000 Euro. Neben der Stadt und
Infrastruktur-Umfeldmodells zu den Aufgaben Universität sind Nokia Solutions and Networks, BMW und SWARCO (Deutsch-
der Uni-Forscher. land) am Ulmer Testfeld beteiligt. Der weitere Partner Airbus (Cassidian Cyber-
security SAS) ist für Cybersecurity und Datenschutz zuständig, und IBM Ireland
Bei der Datenübertragung sollen sich im Projekt sorgt für Datenmanagment und -speicherung. Die gesamteuropäische Projekt-
ICT4CART mehrere Kommunikationskanäle leitung hat das Institute of Communications and Computer Systems (ICCS) in
ergänzen: Neben dem Nokia-Mobilfunknetz wer- Athen.
den dem Testfahrzeug zusätzliche Umfelddaten
Fotos: Martin Hermann
über ein Ad-hoc-Netzwerk (ITS-G5) mittels einer
sogenannten Road-Site-Unit zur Verfügung
gestellt. Diese beiden Kanäle kommen im Pro-
jekt auch an einer zweiten, ampelgeregelten
Kreuzung zum Einsatz. Ganz konkret rüstet der
Projektpartner SWARCO eine Lichtsignalanlage
in der Nähe der Universität Ulm, an der Sporthal-
le-Nord, mit Vernetzungstechnik auf. Dadurch
soll der künftige Ampelstatus frühzeitig und für
jede Spur an das selbststeuernde Auto kommu- Ed ma dellorpos alibus ea apitaerum
niziert werden. Ziel ist eine besonders sichere, iminis dit, sunt molupta speribus
vorausschauende und energiesparende Hand-
lungsplanung. Zur genauen Lokalisierung der
automatisierten Fahrzeuge sollen präzise Positi-
uni ulm intern 347/Februar/März 201918 | Campus
Mit Drittmittelrekord ins 53. Universitätsjahr
Preisregen und Batterieforschung
beim Dies academicus
Fotos: Elvira Eberhardt
„Dieser Höchststand bestätigt einmal mehr die
Forschungsstärke der Universität Ulm und die
Expertise, die unsere Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler aufweisen“, betonte Weber.
Große Erfolge der vergangenen Monate sind
unter anderem die Weiterförderung des Trauma-
Sonderforschungsbereichs 1149 mit rund 10,6
Millionen Euro und die Zusage des Deutschen
Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), ein
Institut für Quantentechnologien (DLR-QT) auf
dem Ulmer Campus einzurichten. Mit rund elf
Millionen Euro jährlich sollen im DLR-QT Präzi-
sionsinstrumente für Raumfahrtanwendungen
auf Basis der Quantentechnologie entwickelt
werden – etwa für die Navigation oder für die
Erd- sowie Wetterbeobachtung. Und auch im
Bereich Lehre sind in letzter Zeit wichtige Pro-
Uni-Präsident Prof. Michael Weber Beim Dies academicus der Universität Ulm hat
freute sich über einen Drittmittelre- jekte eingeworben worden, etwa zur passge-
Universitätspräsident Professor Michael Weber
kord nauen Unterstützung in der Studieneingangs-
auf ebenso bewegte wie erfolgreiche Monate
phase. Diese und weitere Angebote kommen
zurückgeblickt und Zukunftsperspektiven der
derzeit rund 10 500 an der Universität Ulm ein-
Universität aufgezeigt. Neben Preisverleihun-
geschriebenen Studentinnen und Studenten
gen stand einer der größten Erfolge der letzten
zugute.
Jahre im Fokus des Festakts: das neue Exzel-
lenzcluster zur Batterieforschung. Als ersten Programmpunkt stellten die Ulmer
Clustersprecher, Professor Maximilian Fichtner
In seiner Begrüßung zum Dies academicus, der
und Professor Axel Groß, das gemeinsam mit
an die Universitätsgründung 1967 erinnert,
dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
konnte Universitätspräsident Professor Michael
eingeworbene Exzellenzcluster POLiS (Post
Weber mit einem Drittmittelrekord aufwarten:
Clustersprecher Prof. Maximilian Lithium Storage Cluster of Excellence) zur Bat-
2018 haben Uni-Forschende rund 105 Millionen
Fichtner (rechts) und sein terieforschung vor: Das Ziel der Physiker, Che-
Stellvertreter, Prof. Axel Groß, Euro Fördergelder für ihre wissenschaftliche
miker und Ingenieure sind leistungsfähige und
präsentieren das neue Cluster Arbeit eingeworben – so viel wie niemals zuvor.
umweltfreundliche Energiespeicher ohne die
endlichen Materialien Lithium und Kobalt –
allen voran für die Elektromobilität und Energie-
wende. Dafür erhalten die Wissenschaftlerin-
nen und Wissenschaftler über zunächst sieben
Jahre rund 50 Millionen Euro. Das Umfeld des
Exzellenzclusters in der Ulmer Wissenschafts-
stadt ist hervorragend: Während die Universität
und das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) für elek-
trochemische Grundlagenforschung stehen,
schlägt das ZSW eine Brücke in die Praxis bis
zur Pilotproduktion. Im Foyer präsentierten sich
diese Partner sowie die gemeinsam mit dem KIT
betriebene Forschungsplattform CELEST (Cen-
ter for Electrochemical Energy Storage Ulm &
Karlsruhe), in die das Cluster eingebunden ist,
mit Exponaten und Informationsständen. ab
uni ulm intern 347/Februar/März 2019Sie können auch lesen
