Wissenschaft und Forschung

Prof. Dr. rer. nat. Peter Greil

Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Glas und Keramik)
Erster Prodekan (Forschung und Internationalisierung)

Interdisziplinär, anwendungsorientiert, international – das sind wichtige Kennzeichen der Wissenschaft und Forschung an der Technischen Fakultät. Die besondere Forschungsstärke kommt in den beeindruckenden Zahlen für Drittmittelprojekte zum Ausdruck, die 2013 mit einer Gesamtsumme von 70.74 Mio gefördert wurden. Unter den fachübergreifenden Forschungsschwerpunkten gewinnt dabei die Energieforschung immer stärker an Bedeutung. Intensiv unterstützt durch die Bayerische Staatsregierung und öffentlichen Förderorganisationen sowie der privaten Wirtschaft ist inzwischen ein enges Netzwerk von Forschungseinrichtungen in der Metropolregion Nürnberg entstanden, in dem der Technischen Fakultät eine Schlüsselrolle zukommt (siehe Bild). Deshalb ist in diesem Jahresbericht exemplarisch der Blick auf die Energieforschung gerichtet.

Unter Beteiligung ihrer fünf Departments wurden an der Technischen Fakultät schon 2008 der interdisziplinäre Bachelor-Studiengang Energietechnik eingerichtet (2011 folgte der Master-Studiengang), um den stetig steigenden Bedarf an qualifizierten Energietechnik-Ingenieuren insbesondere auf dem Gebiet Erneuerbare Energien zu begegnen. Zum WS 14/15 schrieben sich 127 Studienanfänger für den Bachelor-Studiengang ein, der damit zu den drei nachfragestärksten der TF zählt. Bei der Besetzung neuer Professuren fanden zunehmend Aspekte der Energietechnik Eingang in die jeweilige fachspezifische Ausrichtung, um so eine nachhaltige Stärkung der Profilbildung zu gewährleisten. In vielfältigen Kooperationen mit den Fachbereichen Chemie und Physik der Naturwissenschaftlichen Fakultät werden darüber hinaus Grundlagenaspekte regenerativer Energietechnologien in Lehre und Forschung behandelt.

In vielen Bereichen der Technischen Fakultät spielen energiebezogene Fragestellungen in der Forschung eine immer sichtbarere Rolle. Beispielhaft sind nachfolgend einige Entwicklungen dargestellt, um sowohl die Breite als auch die Vernetzung der Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der gesamten Energiekette von der Energiewandlung über die -Verteilung, die -Speicherung sowie die effiziente -Nutzung in Anlagen und Prozessen vorzustellen. Aus den in der ersten Förderperiode grundlagenbezogenen Forschungsarbeiten im Exzellenzcluster Engineering of Advanced Materials (EAM) sind in der zweiten Förderperiode energiebezogene Aktivitäten entwickelt worden beispielsweise zur Effizienzsteigerung von Solarzellen und Katalysatoren. Dies hat 2012 zur Einrichtung des Bavarian Hydrogen Centers (BHC) geführt, in dem im Verbund mit bayerischen Hochschulen und Forschungsinstituten innovative Konzepte zur Gewinnung, Speicherung und Nutzung des Energieträgers Wasserstoff aus regenerativen Quellen erforscht werden. Mit der 2013 erfolgten Gründung eines neuen Helmholtz-Instituts für Regenerative Energien Erlangen-Nürnberg (HIERN) soll das Forschungsgebiet mit sechs Professuren und Standorten auf dem Südgelände in Erlangen sowie dem AEG Campus in Nürnberg bearbeitet werden. Die hohe Kompetenz der Technischen Fakultät in den Bereichen Material- und Prozessforschung wird dabei mit den Kompetenzen der Helmholtz-Zentren Jülich und Berlin auf dem Gebiet der Solartechnologien und der Erzeugung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien verknüpft, um so die Energiewende zu unterstützen.

Am Fraunhofer Institut für Intergrierte Schaltungen (IISB) werden zukunftsweisende Lösungen für die Erzeugung, den Transport, die Speicherung sowie die Steuerung erforscht, um elektrische Energie deutlich effizienter zu nutzen. Hierzu gehören beispielsweise lokale Gleichstromnetze in Gebäuden oder Industrieanlagen, leistungselektronische Produkte für die Energieversorgung sowie Systeme für die Wandlung und Speicherung elektrischer Energie. Der seit 2012 auf dem Campus der Technischen Fakultät angesiedelte Erlangen Standort des Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE) ist auf zukunftsorientierte Themen der Photovoltaik, intelligenter Verteilernetze sowie der Verbesserung der Effizienz von energieverbrauchenden Prozessen der Stoffwandlung spezialisiert. Im Verbund mit seinen beiden anderen Standorten München und Würzburg beforscht das ZAE Bayern die Aspekte der Erneuerbaren Energieerzeugung, der thermischen und elektrischen Energiespeicherung und der Energieeffizienz. Das interdisziplinäre Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesse (ZMP) in Fuerth beschäftigt sich in einem Anwenderzentrum (VERTEC) mit neuen Strukturierungs- und Fertigungskonzepten für zellulare Komponenten, um energietechnische Prozesse in der Chemischen Reaktions- und Wärmetechnik mit verbesserter Effizienz zu ermöglichen.

Ein Brennpunkt ist der Energiecampus Nürnberg (ENCN) auf dem AEG Gelände, in dem gefördert durch das Land Bayern seit 2013 Forschungseinrichtungen der TF zusammen mit der THN sowie der Fraunhofer Institute (IIS, IISB und IBP) und des ZAE Bayern untergebracht sind. 31 Professoren und mehr als 100 Wissenschaftliche Mitarbeiter (Endausbau 160) aus 13 Fachrichtungen erforschen interdisziplinär Fragen der gesamten Energiekette erneuerbarer Energien von der Energiewandlung über die Speicherung und den Transport bis zur intelligenten Einspeisung in Verbindung mit einer effizienten Verwendung und Verwertung. Mit über 50 Unternehmen arbeitet der ENCN bereits zusammen. Die wissenschaftliche Schwerpunktbildung im Bereich „Solarfabrik der Zukunft“ des ENCN wurde verstärkt durch Einrichtung einer neuen Professur (Lösungsprozessierte Halbleitermaterial des Department Werkstoffwissenschaften. Auf dem AEG-Gelände in Nürnberg ist auch der 2013 gegründete Nuernberg Campus of Technology (NCT) angesiedelt, in dem als gemeinsame Forschungsplattform von TF der FAU sowie THN Aspekte der Energiespeicherung und -nutzung insbesondere im urbanen Umfeld einer der Schwerpunkte ist. Aus der Technischen Fakultät wurde 2014 ein neuer Lehrstuhl für Ressourcen- und energieeffiziente Produktionsmaschinen eingerichtet sowie ein weiterer beantragt (Energieeffiziente verfahrenstechnische Systeme). Weitere Lehrstühle u.a. für Energiespeichermaterialien sind in Planung. Ergänzt wird die energietechnologische Zentrumsbildung durch weitere Ansiedlung von Forschungseinrichtungen beispielsweise der Lehrstühle für Energieverfahrenstechnik sowie für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik und des Bayerischen Technologiezentrums für elektrische Antriebstechnik. Darüber hinaus sind Forschungsgruppen der TF maßgeblich beteiligt an überregionalen Technologieverbünden wie z.B. Green Factory Bavaria und Smart Grid Solar, die sich Fragen der ressourcen- und energieeffizienten Industrieproduktion, sowie der Netzstabilisierung und Speicherung von Solarstrom widmen.

Der Anwendungsbezug im Schwerpunkt Energieforschung an der TF wird durch vielfältige Kooperationen mit der Industrie gewährleistet. Neben zahlreichen klein- und mittelständischen Partnern in der Metropolregion Nürnberg ist die Zusammenarbeit mit der Siemens AG bei der Erforschung nachhaltiger Energiesysteme ein strategischer Schwerpunkt. Als Plattform für diesen Forschungsverbund soll der von Siemens 2013 gegründete Campus Future Energy Systems dienen. Zu den ersten Forschungsthemen gehören Verfahren der Synthese von chemischen Energieträgern auf Basis erneuerbarer Energien, die Plasma-Vergasung von Biomasse, Energiespeicher, Leistungselektronik und Stromrichtertechnik, sowie energieeffiziente Antriebe und Generatoren. Die Auswahl der angeführten Beispiele zeigt die Breite und Vielfalt der energiebezogenen Forschungsaktivitäten, die von grundlagenwissenschaftlichen Arbeiten bis hin zu anwendungsrelevanten Transferinitiativen in Kooperation mit Industriepartnern reichen. Die gemeinsame Klammer ist dabei die Fokussierung auf Regenerative Energien sowie Energieeffizienz, zu deren Erforschung ingenieurwissenschaftliche Kompetenz der Technischen Fakultät einen wesentlichen Beitrag liefert.