Uni­ver­si­tät Bay­reuth: Solar­for­schung für die Ener­gie­wen­de

Mit dem Nach­trags­haus­halt 2012 steigt der Frei­staat Bay­ern in die Erfor­schung neu­er Kon­zep­te zur Umwand­lung von Son­nen­en­er­gie in Strom und nicht fos­si­le Ener­gie­trä­ger ein. Der Baye­ri­sche Land­tag hat hier­für zunächst 6 Mio. € bewil­ligt. Geplant ist in einem Zeit­raum von 5 Jah­ren ein umfang­rei­ches Ver­bund­for­schungs­vor­ha­ben mit einem Gesamt­vo­lu­men von rund 50 Mio. €. Die zusätz­li­chen För­der­mit­tel wer­den in ein Gemein­schafts­pro­jekt der Uni­ver­si­tä­ten Bay­reuth, Erlan­gen-Nürn­berg und Würz­burg sowie der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät und der Lud­wig- Maxi­mi­li­ans Uni­ver­si­tät Mün­chen als grund­le­gen­der Bei­trag zur Ener­gie­wen­de in Bay­ern inve­stiert.

Die Mensch­heit wird Erd­öl, Erd­gas und wei­te­re fos­si­le Ener­gie­trä­ger in abseh­ba­rer Zeit ver­braucht haben. Zudem kann sie ande­re Ener­gie­quel­len wie das Son­nen­licht noch nicht effi­zi­ent genug nut­zen. Gro­ße Anstren­gun­gen sind also wei­ter­hin nötig, um die Ener­gie­ver­sor­gung der Zukunft zu sichern. An die­ser Auf­ga­be arbei­ten Che­mi­ker und Phy­si­ker an fünf baye­ri­schen Uni­ver­si­tä­ten im neu­en For­schungs­netz­werk „Solar Tech­no­lo­gies Go Hybrid“, das vom Frei­staat geför­dert wird.

Die Wis­sen­schaft­ler kon­zen­trie­ren sich zum einen auf die Pho­to­vol­ta­ik, also auf die Umwand­lung von Son­nen­en­er­gie in elek­tri­schen Strom. Zum ande­ren wol­len sie Tech­ni­ken vor­an­brin­gen, mit denen sich die Kraft der Son­ne in Form von che­mi­scher Ener­gie bin­den lässt. Ein Bei­spiel dafür ist die Spal­tung von Was­ser in Sauer­stoff und den ener­gie­rei­chen Brenn­stoff Was­ser­stoff – umwelt­ver­träg­lich nach dem Vor­bild der pflanz­li­chen Pho­to­syn­the­se.

Die­se For­schungs­the­men sol­len an den fünf betei­lig­ten Uni­ver­si­tä­ten künf­tig ver­stärkt in die Leh­re ein­flie­ßen, so dass auch die Stu­die­ren­den von dem neu­en Netz­werk pro­fi­tie­ren. „Denn nur eine moder­ne und qua­li­fi­zier­te Aus­bil­dung gewähr­lei­stet, dass künf­tig in den For­schungs- und Ent­wick­lungs­la­bo­ra­to­ri­en deut­scher Unter­neh­men der Aka­de­mi­ker­nach­wuchs zur Ver­fü­gung steht, der für ein Gelin­gen der Ener­gie­wen­de nötig ist“, so Pro­fes­sor Jochen Feld­mann von der Lud­wig-Maxi­mi­li­ans-Uni­ver­si­tät Mün­chen, der Initia­tor des Pro­jekts.

Ver­net­zung von Key Labs an aner­kann­ten Zen­tren

Für das Pro­jekt rich­ten die fünf Uni­ver­si­tä­ten gut aus­ge­stat­te­te Labo­ra­to­ri­en ein, so genann­te Key Labs. Die­se wer­den jeweils in bestehen­de For­schungs­zen­tren mit inter­na­tio­na­ler Repu­ta­ti­on inte­griert. Die neu­en Labo­re wer­den sich in ihren For­schungs­schwer­punk­ten ergän­zen und sich inten­siv unter­ein­an­der ver­net­zen. Dadurch – so ein beson­de­rer Mehr­wert die­ser Inve­sti­ti­on – wird die Initi­ie­rung wei­te­rer neu­er Vor­ha­ben der Spit­zen­for­schung zwi­schen den 5 betei­lig­ten Stand­or­ten ermög­licht.

Im Nor­den Bay­erns wer­den schwer­punkt­mä­ßig orga­ni­sche Mate­ria­li­en erforscht: In Bay­reuth ste­hen Poly­me­re im Mit­tel­punkt, in Würz­burg dage­gen klei­ne Mole­kü­le, die sich zu grö­ße­ren Funk­ti­ons­ein­hei­ten zusam­men­la­gern. In Erlan­gen befasst man sich mit Nano­röh­ren und ande­ren Mate­ria­li­en aus Koh­len­stoff. Die bei­den Mün­che­ner Uni­ver­si­tä­ten schließ­lich erfor­schen anor­ga­ni­sche Mate­ria­li­en und hybri­de anor­ga­nisch-orga­ni­sche Nano­sy­ste­me.

För­der­geld zum Aus­bau der Infra­struk­tur

Ein gro­ßer Teil des Gel­des fließt zunächst in den Aus­bau der Infra­struk­tur. Alle betei­lig­ten Stand­or­te erhal­ten Mit­tel, mit denen sie in ihren Labo­ra­to­ri­en Mess­plät­ze ein­rich­ten kön­nen, an denen neu­ar­ti­ge Mate­ria­li­en und Ener­gie­um­wand­lungs­kon­zep­te erforscht wer­den. Etwa die Hälf­te der För­der­sum­me ist für Neu­bau­ten in Mün­chen und Würz­burg vor­ge­se­hen.

Key Lab der Uni­ver­si­tät Bay­reuth

Das Key Lab der Uni­ver­si­tät Bay­reuth wird am Bay­reu­ther Insti­tut für Makro­mo­le­kül­for­schung (BIMF) ange­sie­delt und von den Pro­fes­so­ren Hans-Wer­ner Schmidt (Makro­mo­le­ku­la­re Che­mie I) und Mukun­dan Thelak­kat (Ange­wand­te Funk­ti­ons­po­ly­me­re) koor­di­niert. Das For­schungs­vor­ha­ben wird in einer inter­dis­zi­pli­nä­ren Zusam­men­ar­beit von ver­schie­de­nen Grup­pen der Che­mie und Phy­sik betrie­ben. Im Rah­men des For­schungs­vor­ha­bens ist die Ein­rich­tung einer neu­en Juni­or­pro­fes­sur mit dem Schwer­punkt auf dem Gebiet der Solar­ener­gie­for­schung geplant. Für die For­schungs­pro­jek­te wird die expe­ri­men­tel­le Infra­struk­tur der Labors für Solar­ener­gie­for­schung und Poly­mer­ver­ar­bei­tung wei­ter aus­ge­baut.

Die Bay­reu­ther Exper­ti­se im For­schungs­netz­werk liegt im Design und der Syn­the­se nie­der­mo­le­ku­la­rer und poly­me­rer Mate­ria­li­en zur Umwand­lung von Solar­ener­gie und zur pho­to­elek­tro­che­mi­schen Was­ser­spal­tung. Zie­le sind die Syn­the­se neu­er orga­ni­scher Mate­ria­li­en, ein inno­va­ti­ves Design neu­ar­ti­ger arti­fi­zi­el­ler Licht­sam­mel­struk­tu­ren und die Ent­wick­lung neu­er Bau­tei­le auf Basis von Bot­tom-up und Top-down-Ansät­zen. Dabei wird ein Schwer­punkt auf Hybrid­so­lar­zel­len und nano­struk­tu­rier­ten Poly­mer­so­lar­zel­len lie­gen. Durch die enge Koope­ra­ti­on mit den wei­te­ren Key Labs im For­schungs­netz­werk „Solar Tech­no­lo­gies go Hybrid“ wird es in ein­zig­ar­ti­ger Wei­se mög­lich sein, die­se For­schungs­the­ma­tik und neue kon­zep­tio­nel­le Ansät­ze an vor­der­ster Front zu bear­bei­ten.

Im For­schungs­pro­jekt „Solar Tech­no­lo­gies go Hybrid“ ist für die Uni­ver­si­tät Bay­reuth eine jähr­li­che För­de­rung in Höhe von ca. 1 Mio. € vor­ge­se­hen.

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