Europas erstes Ausbildungszentrum für Klimaschutz

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Land Niederösterreich startet Errichtung des ersten europäischen Bildungszentrums für Klimaschutz. Thema erneuerbare Energien schafft zahlreiche neue Arbeitsplätze. Wirtschaft braucht gut ausgebildete Arbeitskräfte.

(red/mich/cc) Mit dem landesweiten Ausbauplan für erneuerbare Energie sollen in den nächsten zehn Jahren österreichweit bis zu 66.000 neue Arbeitsplätze entstehen. Dieser Wandel stellt die heimische Wirtschaft und die Arbeitskräfte vor große Herausforderungen. In diesem Kontext erfolgte nun in Sigmundsherberg im niederösterreichischen Waldviertel der Baustart zur Errichtung des ersten europäischen Klimaschutz-Ausbildungszentrums. Die Kosten für den Ausbau des Beruflichen Bildungszentrums Waldviertel (BBZ) liegen Angaben zufolge bei 6,4 Millionen Euro.

NÖ Landeshauptfrau Johanna Mikl-Leitner unterstreicht Vorbildrolle des Landes
Bisher war das BBZ eine Ausbildungsstätte für Metall- und Elektroberufe. Nach dem Umbau sollen zusätzliche Fachkräfte für Elektromobilität, Energieeffizienz und erneuerbare Energien ausgebildet werden. „Niederösterreich ist schon lange Vorreiter, wenn es um erneuerbare und saubere Energie geht. Bereits 1924 wurde das erste Naturschutzgesetz in Niederösterreich beschlossen, Klimaschutz wurde in der Verfassung verankert und wir haben mit vielen Initiativen wesentliche Grundsteine zur Energiewende gelegt“, unterstrich Johanna Mikl-Leitner, Landeschefin von Niederösterreich, die Vorbildrolle.

Bundesminister Martin Kocher betont den niederösterreichischen Standortvorteil
In Österreichs größtem Bundesland stehen mehr als die Hälfte aller Windräder Österreichs, es gibt im Vergleich die meisten Klimabündnis-Gemeinden. „Im Umwelt- und Nachhaltigkeitssektor besteht großes Beschäftigungspotenzial. Durch die aktuellen wirtschaftlichen Herausforderungen ist der unmittelbare Bedarf an Fachkräften im Energiebereich noch spürbarer geworden“, ergänzte Martin Kocher, Bundesminister für Arbeit und Wirtschaft. Und: „Mit dem neuen Klimaschutz-Ausbildungszentrum erhalten Menschen eine hervorragende Bildung, die am Arbeitsmarkt stark nachgefragt ist, und der Standort profitiert von qualifizierten Arbeitskräften für die grüne Transformation“, so Kocher.

Über sechs Millionen Euro vom AMS Niederösterreich
Bei Vollauslastung sollen pro Jahr 400 AbsolventInnen das Ausbildungszentrum besuchen. „Das AMS Niederösterreich investiert 6,4 Millionen Euro in dieses Vorhaben“, erläutert Sven Hergovich, Landesgeschäftsführer vom Arbeitsmarktservice Niederösterreich (AMS NÖ). „In dem im Zentrum integrierten Lernhotel werden künftig knapp 40 moderne Einzelzimmer für unsere TeilnehmerInnen zur Verfügung stehen und es ist direkt an den öffentlichen Verkehr angebunden“, ergänzte Christian Farthofer, Vorstandsvorsitzender vom Berufsförderungsinstitut (bfi) Niederösterreich.

Mehrere Millionen Milliarden Rechenvorgänge pro Sekunde

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Neuer Supercomputer in Wien eröffnet. TU Wien, Uni Wien, BOKU Wien, TU Graz, Uni Innsbruck und Johannes Kepler Uni Linz betreiben den Vienna Scientific Cluster. BM für Bildung, Wissenschaft und Forschung leistet maßgebliche Finanzierung.

(red/czaak) Die fünfte Generation des Vienna Scientific Cluster, kurz VSC-5, ist fertig. Diese neue Supermaschine hat eine Rechenleistung von insgesamt 4,3 Petaflop/s, das sind Millionen Milliarden Rechenoptionen pro Sekunde. Der VSC-5 soll damit für praktische Anwendungen doppelt so schnell sein wie sein Vorgänger, der VSC-4 – und das bei fast gleichem Energiebedarf. Betrieben wird der neue Supercomputer gemeinsam von den fünf österreichischen Universitäten TU Wien, Uni Wien, Uni für Bodenkultur Wien, TU Graz, Uni Innsbruck und neuerdings auch der Johannes Kepler Universität Linz.

Das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung finanziert das Großprojekt maßgeblich mit. „Mit diesen Rechenressourcen, die von allen Forschenden in ganz Österreich genutzt werden können, werden wissenschaftliche Beiträge in wichtigen Bereichen wie Klimawandel, Medizin und Quantenforschung weiter beschleunigt und die internationale Wettbewerbsfähigkeit gesichert“, betont Martin Polaschek, Bundesminister für Bildung, Wissenschaft und Forschung.

Über 1.500 Prozessoren mit rund 100.000 Kernen und über 120 Grafikkarten
Die Hardware wurde von der Firma Megaware bereitgestellt. Das moderne System besteht aus 1.540 Prozessoren (Anm. AMD) mit insgesamt 98.560 Kernen. Zusätzlich verfügt der VSC-5 über 120 Grafikkarten (Anm. NVIDIA). Gekühlt wird das System mit Wasser. Trotz seiner hohen Rechenleistung soll der VSC-5 energieeffizienter als der Vorgängercomputer VSC-4 sein. Pro Jahr verbraucht der Vienna Scientific Cluster um die 8.000.000 kW/h Strom, dies entspricht etwa einem Achtel des gesamten Stromverbrauchs der Technischen Universität Wien. 

„Einen gemeinsamen Supercomputer im Bereich High-Performance-Computing zu betreiben hat sich bestens bewährt und stärkt den Wissenschaftsstandort“, so Regina Hitzenberger, Vizerektorin für Infrastruktur an der Universität Wien. Eng mit dem VSC-Cluster verbunden sind auch die Unis Graz, Klagenfurt und Bozen, die Montanuni Leoben, die Med Unis Wien, Graz und Innsbruck, weiters die Veterinärmedizinische Uni Wien, die Central European University sowie Eurac Research. Um der steigenden Nachfrage nach Rechenzeit gerecht zu werden, werden nun beide Systeme, VSC-4 und VSC-5, parallel betrieben.

Ein Fest für die Niederösterreichische Forschung

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Land Niederösterreich lädt am 30. September zum jährlichen Forschungsfest. Im Palais Niederösterreich in Wiener City stehen Besuchern über 70 Forschungsstationen zur Verfügung. Der Fokus liegt einmal mehr auf Entdecken und Ausprobieren.

(red/czaak) Einer der Höhepunkte im Wissenschaftsherbst findet am Freitag, den 30. September im Palais Niederösterreich in der Wiener Herrengasse statt: Das Land Niederösterreich begeht sein alljährliches Forschungsfest, wo diesmal Projekte aus Forschung, Wissenschaft und Innovation an über 70 Stationen entdeckt und praktisch ausprobiert werden können.

Zahlreiche Themenblöcke und Live-Acts
Ab 14 Uhr können interessierte BesucherInnen den ganzen Nachmittag in die Welt der Wissenschaft eintauchen und die Showbühne besuchen. „Das Forschungsfest ist ein Wissenschaftsfest für die ganze Familie. Wir laden ins Palais Niederösterreich ein, um die großartige Arbeit unserer Forschungs- und Bildungseinrichtungen aus dem ganzen Land zu entdecken – und vor allem auszuprobieren“, so Johanna Mikl-Leitner, Landeshauptfrau für Niederösterreich.

Das Palais Niederösterreich in der Wiener Herrengasse im Herzen der Wiener City ist bereits zum dritten Mal Schauplatz dieses umfassenden Wissenschaftsfestes. Das gewohnt vielfältige Programm beinhaltet die Themenblöcke Natur und Weltraum, Gesundheit und Soziales, Kultur und Geschichte sowie Medien und Technik. Neben eigenen Mitmachstationen für Groß und Klein findet auch ein spannendes Rahmenprogramm auf der Show-Bühne statt, darunter zahlreiche Live-Experimente. Dazu gibt es den ganzen Nachmittag über interessante Show-Acts und unterhaltsame Science Slams.

Die einzelnen Höhepunkte
Einer der zahlreichen Höhepunkte ist etwa Rishabh Sahu vom vielfach prämierten Institute of Science and Technology (ISTA) im niederösterreichischen Klosterneuburg, der zeigt was es mit dem „magischen Internet“ und Quanten auf sich hat. Dann entschlüsselt Archäologe Lukas Waltenberger von der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in echter Knochenarbeit prähistorische Urnenrätsel und erzählt von den aktuellen Ausgrabungen im Traisental.

Der Molekularbiologe Janik Clement vom ISTA Park berichtet mit Hilfe von Star Wars im Vortrag „Durch die Membran du musst“ von seinen Forschungen. Der Polzberg im südwestlichen Niederösterreich bildet die Kulisse für den Vortrag des Paläontologen Alexander Lukeneder vom Naturhistorisches Museum Wien. Sein Thema ist „Massensterben, Sumpfwälder und fliegende Fische“. Das Publikum ebenfalls für Wissenschaft begeistern wird der bekannte Physiker Werner Gruber.

Von Mixed Reality über Organe in 3D-Systemen bis zu Raketentriebwerken
Weitere Schwerpunkte im Programm sind etwa „Wie funktioniert die Sauerstoffversorgung des Muskels bei sportlicher Belastung? Wie veränderte sich das Leben am Land in den letzten 100 Jahren? Wie funktioniert eigentlich ein Raketentriebwerk? Wie kann man mit virtuellen 3D-Systemen Organe betrachten? Was passiert mit dem Laub im Bach? Wie können Mixed-Reality-Brillen Pflegepersonal unterstützen? Wie kann umweltschonend und klimaangepasst Wein und Obst in Zukunft produziert werden?

Mitmachen lautet die Devise, wenn man selbst einen Virtual-Reality-Rundgang ausprobieren oder eine Reise durch das „Menschenzeitalter“ im Anthropozän machen kann. An diesem 30. September 2022 findet europaweit die „European Researchers‘ Night“ statt. „Das Land Niederösterreich möchte mit dem Forschungsfest Niederösterreich einen Beitrag zu dieser gesamteuropäischen Initiative leisten“, so Niederösterreichs Landeschefin Johanna Mikl-Leitner. Forschungsfest Niederösterreich 2022 am Freitag, den 30. September im Palais Niederösterreich in der Wiener Herrengasse 13. Der Eintritt ist frei.

Noch höhere Preise und Druck auf Arbeitsmarkt

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Aktuelle Umfrage von ifo Institut in Deutschland beleuchtet wirtschaftliche Auswirkungen durch Erhöhung bei Mindestlohn. Unternehmen fürchten weitere Preiserhöhungen und Folgen für Arbeitsmarkt.

(red/czaak) Die Deutsche Regierung erhöht den Mindestlohn zum 1. Oktober von 10,45 auf 12 Euro pro Stunde, das sind rund 15 Prozent. Unternehmen in fast allen Wirtschaftszweigen sind davon betroffen. Das Münchner ifo-Institut hat nun 6.900 Betriebe zum Thema Auswirkungen der Mindestlohn-Erhöhung befragt. Fast 31 Prozent der Firmen beschäftigen Mitarbeiter für weniger als 12 Euro pro Stunde. 58 (!) Prozent planen nun als Reaktion auf die Erhöhung des Mindestlohns ihre Preise anzuheben. „Das dürfte die ohnehin schon hohe Inflation weiter antreiben“, sagt Sebastian Link, Arbeitsmarktexperte am ifo-Institut in München (D).

Preiserhöhungen sind damit die am häufigsten genannte Folge. Nur knapp 13 Prozent der betroffenen Unternehmen planen aufgrund der Erhöhung Stellen abzubauen. Rund 83 Prozent wollen die Zahl der Beschäftigten gleich halten, und 5 Prozent möchten sie erhöhen. Die durchschnittliche Arbeitszeit der Beschäftigten wollen 18 Prozent der betroffenen Unternehmen verringern, ebenso rund 18 Prozent denken über Kürzungen bei zusätzlichen Lohnbestandteilen wie Sonderzahlungen, Boni und geldwerten Vorteilen nach.

Reduzierte Investitionen in vielen Bereichen
Die betroffenen Unternehmen wollen zudem ihre Investitionen sowie Fortbildungs- und Qualifizierungsmaßnahmen eher zurückschrauben (21 Prozent und 11 Prozent) als ausbauen (Rund 5 Prozent). „Die große Mehrheit der betroffenen Unternehmen plant demnach nicht, die teurer gewordenen Arbeitskräfte durch Kapital zu ersetzen oder in das Wissen der Beschäftigten zu investieren, um deren Produktivität zu steigern“, sagt Link.

Viele Befragte vermuten, dass sich ihre Einkaufspreise in Folge der Mindestlohnanhebung erhöhen werden. Von den direkt betroffenen Unternehmen erwartet dies knapp die Hälfte, unter den nicht direkt betroffenen Unternehmen beläuft sich dieser Anteil auf 29 Prozent. Ferner rechnen knapp 53 Prozent mit schrumpfenden Gewinnen, 32 Prozent mit abnehmender Wettbewerbsfähigkeit und 23 Prozent mit weniger Nachfrage als Folge der Mindestlohnerhöhung.

Angst vor Rezession
Beim Thema Wirtschaftsleistung erwarten die ifo-Experten im kommenden Jahr nun ein Schrumpfen um 0,3 Prozent. Heuer prognostizieren sie noch 1,6 Prozent Wachstum. Die Geldentwertung dürfte im kommenden Jahr bei über 9 Prozent liegen. „Die Kürzungen der Gaslieferungen aus Russland und die dadurch ausgelösten drastischen Preissteigerungen verhageln die wirtschaftliche Erholung nach Corona. Erst 2024 erwarten wir eine Normalisierung mit 1,8 Prozent Wachstum und 2,5 Prozent Inflation“, so ifo-Experte Timo Wollmershäuser.

Im Vergleich zum Juni senkt das ifo seine Wachstumsprognose für 2023 um 4 Prozentpunkte und ebenso deutlich fällt die erhöhte Inflationsprognose um 6 Prozentpunkte aus. „Das sind ungewöhnlich hohe Änderungen in einem so kurzen Zeitraum“, betont Wollmershäuser. Die Energieversorger passen vor allem zu Jahresbeginn 2023 ihre Strom- und Gaspreise spürbar an die hohen Beschaffungskosten an. „Das werde die Inflationsrate im ersten Vierteljahr 2023 sogar auf etwa 11 Prozent hochtreiben“, so der ifo-Experte.

Kaufkraft sinkt spürbar
Die realen Haushaltseinkommen gehen damit kräftig zurück und damit sinkt auch die Kaufkraft spürbar. Das dritte Entlastungspaket der deutschen Bundesregierung dürfte diesem Rückgang zwar etwas entgegenwirken, ihn aber bei weitem nicht ausgleichen. „Der Kaufkraftverlust, gemessen am Rückgang der realen Pro-Kopf-Löhne, ist so hoch wie nie zuvor seit dem Beginn der volkswirtschaftlichen Gesamtrechnungen im Jahre 1970“, betont Wollmershäuser. Im weiteren Verlauf des kommenden Jahres soll sich der Preisanstieg allmählich abschwächen.

Dabei nimmt das ifo Institut an, dass im Winter genügend Gas zur Verfügung steht. Deshalb sollten die Energiepreise nicht weiter steigen und spätestens ab dem Frühjahr 2023 wieder sinken. Schwere Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt erwartet das ifo Institut nicht. Der Beschäftigungsaufbau werde sich nur vorübergehend verlangsamen. Der Anstieg der Arbeitslosen um gut 50.000 Personen im kommenden Jahr gehe vor allem auf den sprunghaften Anstieg von arbeitslosen UkrainerInnen letzten Sommer zurück, diese können nur langsam in den Arbeitsmarkt integriert werden.

Kluges Datenmanagement bringt wertvolle Erkenntnise

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Kostenreduktion und neue unternehmerische Wertschöpfung erfordert intelligent vernetztes Datenmanagement. Ein Expertenkommentar von Thomas Nenning, Solution Architect bei K-Businesscom.

Die Energiekosten haben sich für heimische Industrie-Unternehmen radikal verteuert. Der Preis für Strom stieg im Vergleich zum Vorjahr zeitweise um das Zehnfache, der Gaspreisindex um rund 500 Prozent. Neben den Energiekosten, die auf die betriebswirtschaftliche Kalkulation der Fertigung durchschlagen, müssen Unternehmen auch die Belastung der Klimaauflagen berücksichtigen. Der grüne Fußabdruck wird etwa für die Auftragsvergabe an Sublieferanten oder bei der Kapitalvergabe immer wichtiger.

All diese Kostenanstiege sind aktuell der Haupttreiber für ein optimiertes Energiemanagement. Ein wesentlicher Ansatz hat mit der Vernetzung von Energiedaten, Maschinendaten und Betriebsdaten zu tun. Erfahrungsgemäß liegen im Produktionsprozess beim Einsatz von Hitze, Kälte, Druckluft oder Beleuchtung wichtige Stellschrauben für einen reduzierten Energieverbrauch. Eine Vielzahl bereits umgesetzter Projekte zeigt, dass sich allein mit der richtigen Energiesteuerung derartiger Abläufe bis zu zwanzig Prozent Energie einsparen lassen, bei traditionell gesteuerten Anlagen bis zu vierzig Prozent.

Smart Energy
Praktisch startet ein Smartes Energiemanagement mit einem Stufenmodell, wo einmal die Energiedaten aus verschiedensten Quellen erfasst werden. Maschinen mit Datenschnittstellen und konventionellen Zählern lassen sich mit Auslese-Einheiten einfach digitalisieren. Neue Messpunkte werden bei Bedarf mit zusätzlicher Sensorik eingerichtet. Um dann die Energieverbräuche in einen Kontext zu setzen, werden auch ergänzende Maschinen-, Umgebungs- oder Auftragsdaten einbezogen.

Das ergibt ein scharfes Bild, welche Faktoren den Energiebedarf einer Anlage bestimmen und damit die Bilanz des gesamten Unternehmens beeinflussen. Sinnvoll ist hier ein ganzheitlicher Ansatz, wo für die Analyse so viele relevante Systeme wie nötig hinzugezogen werden. Diese Vernetzung ermöglicht dann auch weitere Optimierungen der Prozesse. So wird etwa die Instandhaltung benachrichtigt, sobald ein Grenzwert überschritten wird.

Smartes Energiemanagement verdeutlicht sich schon am Beispiel einer vergleichsweisen kleinen Bäckerei. Hier erwies sich die Kühlkammer als Aktionspunkt, die nun auch als Speicher genutzt wird. Immer, wenn die Solaranlage mehr Strom erzeugt als für den aktuellen Betrieb nötig, wird ein Kältevorrat angelegt und Energie für knappere Zeiten gespeichert.

Intelligente Vernetzung
Die intelligente Vernetzung von Daten bringt immer einen neuen Erkenntnisgewinn. Um in den komplexen Prozessen Potenziale zu finden, braucht es auch das Wissen der Belegschaft. Das beginnt etwa bei der Beobachtung, eine Brennklappe früher zu schließen und endet beim Lüftungsverhalten einer Werkhalle. Smartes Energiemanagement lässt sich sowohl in bestehende IT-Systeme integrieren als auch neu aufsetzen.

Als K-Businesscom empfehlen wir modulare Konzepte, wo bereits einzelne Stufen einen Mehrwert bieten können. Die massiven Preissteigerungen verstärken die Notwendigkeit datengestütztes Energie-Management zu einer betrieblichen Kernkompetenz zu machen. Investitionen in eine professionelle Energieoptimierung werden zudem mit diversen staatlichen Förderprogrammen unterstützt.

Die intelligente Produktion von Stahl

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An der TU Wien gibt es ein neues Christian Doppler Labor. In Zusammenarbeit mit der Voestalpine Stahl Division werden primär intelligente Prozessregelungen für Stahlprodukte entwickelt. Qualitätssteigerung und Automation sind weitere Themen.

(red/czaak) Die Stahlindustrie ist schon länger zu einer High-Tech-Branche geworden. Moderne digitale Steuerungs- und Regelungstechnik erlaubt qualitativ hochwertige Produktionen bei gleichzeitiger Effizienz und einem optimierten Energiebedarf. Am Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik (ACIN) der TU Wien wurde nun mit Unterstützung des Bundesministeriums für Arbeit und Wirtschaft ein neues Christian Doppler Labor eröffnet. Die voestalpine Stahl ist an diesem CD-Labor als Industriepartner beteiligt.

Gemeinsam geht es um Grundlagenforschung und Entwicklungsarbeit für die Modellierung, Steuerung und Überwachung von komplexen Produktionsprozessen. „Die Stahlindustrie ist eine wesentliche Säule der österreichischen Wirtschaft. Verbesserte Prozessregelung, wie sie in diesem neuen CD-Labor erforscht wird, ermöglicht bessere Stahlqualität und minimiert gleichzeitig den Verbrauch an Energie und Ressourcen“, unterstreicht Martin Kocher, Bundesminister für Arbeit und Wirtschaft.

Steuerung und Regelung von heiklen Gießprozessen
Beim Stranggießen wird flüssiger Stahl in eine wassergekühlte Profilform (Anm. die sogenannte Kokille) gegossen. „Die Strömung des flüssigen Stahls muss dabei präzise eingestellt werden und die Füllhöhe in der Kokille soll nicht schwanken“, erklärt Andreas Steinböck, Leiter des neuen CD-Labors. Im nächsten Schritt muss der erstarrende Strang mit genau der richtigen Kraft und Geschwindigkeit weitergezogen und in die Horizontale gebogen werden. Besonders schwierig sind daher die Steuerung und die Regelung solcher Stranggießprozesse.

Die Qualität des Produktes kann während der Herstellung nicht direkt gemessen werden, es gibt lediglich die Messung bestimmter Ersatzparameter, etwa Oberflächentemperaturen oder die von Aktuatoren aufgebrachten Kräfte. Mit Computermodellen gelingt es nun, aus diesen Messsignalen in Echtzeit die nötigen Rückschlüsse auf den aktuellen Zustand des Prozesses zu ziehen. Die so gewonnene Information wird wiederum als wertvolle Grundlage für maschinelles Lernen, die algorithmische Entscheidungsfindung sowie die optimale Steuerung und Regelung des Prozesses verwendet.

Erkenntnisse auch für andere industrielle Produktionsprozesse
Verbesserte Steuerungs- und Regelungsmethoden soll das CD-Labor auch im Bereich der Bandveredelung hervorbringen. Hier geht um bestimmte Material- und Oberflächeneigenschaften von Stahlbändern, etwa durch thermische und mechanische Behandlungsschritte oder galvanische Beschichtung. Auch bei solchen Verfahren müssen verschiedene Parameter mit Sensoren überwacht werden, um daraus dann mit neuen adaptiven, lernenden und datengetriebenen Methoden die Prozesses so zu optimieren, um ein Produkt mit der besten Qualität zu erhalten.

„Die neu zu entwickelnden regelungstechnischen Lösungen sollen nicht nur wissenschaftlich evaluiert und veröffentlicht werden, wir werden sie gemeinsam mit der voestalpine in Pilotanwendungen direkt an der Industrieanlage oder an maßstabsgerechten Messaufbauten validieren und weiter optimieren“ skizziert Andreas Steinböck, Chef des CD-Labors. Und: „Die zu entwickelnden grundlegenden Regelungskonzepte und Methoden sind natürlich auch in vielfältigen anderen industriellen Produktionsprozessen anwendbar.“

Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW). Dieses Modell gilt auch international als Best-Practice-Beispiel.

„Lasst Laserlicht Laserlicht sein“

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Transport und Informationsmanagement sind zwei wichtige Aufgaben von Licht bei neuen optischen Prozessoren. Deutsche Innovationsagentur Sprind unterstützt neue Projekte im Bereich Optische Computer, Autonome Mobilität und Mikrooptik.

(Christian Czaak) Licht kann gleichzeitig mehrere Wellenlängen transportieren und jeweils einzeln mit Informationen codieren. Sprind, die Deutsche Agentur für Sprunginnovation unterstützt nun ein Projekt von Akhetonics, wo es um die Entwicklung eines innovativen optischen Prozessors geht. Diese versprechen hohe Rechenleistung bei geringem Stromverbrauch, entsprechend zahlreich sind die Anwendungsmöglichkeiten und die Hebelwirkung für solche Chips.

Zahlreiche Ansätze für optische Computer
„In den vergangenen 40 Jahren gab es viele Ansätze für optische Computer und insbesondere, was ein optischer Transistor können muss“, berichtet Michael Kissner, promovierter Experte für mathematisches Engineering und mathematische Physik sowie im Bereich Cybersicherheit. „Wir verarbeiten nun Licht, ohne es zwischendurch in ein elektronisches Signal und wieder zurück umzuwandeln“, ergänzt Leonardo del Bino, Gründungspartner von Kissner und spezialisiert auf Materialwissenschaften und nichtlineare Photonik.

„Unser Prozessor lässt sich in jegliche Anwendung integrieren, doch zu Beginn ist er besonders sinnvoll für Geräte, die Informationen in Form von Licht erhalten und weitergeben, etwa im Netzwerkbereich bei Routern und Switches“, so del Bino. Licht effizient zum Interagieren zu animieren, steht im zentralen Fokus. „Ein Lichtprozessor spart unendlich viel Energie und kann viel schneller viel mehr Daten verarbeiten, wobei es keine Latenz durch die Umwandlung gibt“, betont del Bino. Dadurch verringere sich der Strom- und Kühlungsbedarf gegenüber konventionellen Prozessoren enorm.

Umweltfreundlichkeit und Effizienz als zentraler Antrieb
Das Thema Umweltfreundlichkeit ist generell ein zentraler Antrieb für die Gründer. So verbrauchen elektronische Prozessoren in der Herstellung immense Mengen ultrareines Wasser zum Durchspülen. Die optische Variante dagegen hat nicht so viele Prozessschritte, ist robuster und benötigt viel weniger Wasser. „Wir planen Chips in der Größenordnung von 130 Nanometern, dafür gibt es hier bereits zig Fabriken“, erläutert Leonardo del Bino. Das Team von Akhetonics hofft nun auf ähnliche Bestrebungen in der Start-up-Szene rund um Quanten- und Analog-Bereiche bzw. optische Computer.

„Aus meiner Sicht ist das der einzig richtige Schritt, weil das meiste, das wir benutzen, ohnehin optisch ist: Netzwerkverkehr, Webcam, Bildschirm, wir haben eine optische Maus, einen Laserdrucker – einfach an allen Ecken und Enden wird Laserlicht benutzt und umgewandelt in Elektronik. Deswegen: Lasst Laserlicht Laserlicht sein und uns alles optisch machen“, unterstreicht Michael Kissner von Akhetonics.

Driveblock und Modern Camera Designs als weitere Sprind-Projekte
Zwei weitere aktuelle Projekte der deutschen Innovationsagentur beschäftigen sich mit den Themen Sicherheit beim autonomen Fahren und mit Mikrooptik. Das Start-Up driveblock arbeitet an sicherer Software zur Schaffung eines offenen Ökosystems im Bereich autonomer Mobilität. Sprind hilft hier beim Aufbau, damit Industrie, Start-Ups und Universitäten gemeinsam die Technologie weiterentwickeln können. Das Projekt wird gerade auf der Messe IAA Transportation in Hannover (noch bis 25.09.22) präsentiert, wo sich Interessenten informieren und mitmachen können.

Beim Projekt von Modern Camera Designs wiederum geht es um kleine Abbildungsoptiken bzw. um die Funktionalitäten von kleinen Linsen. Das Start-Up der beiden Mikrooptik-Spezialisten Frank Wippermann und Jacques Duparré aus Jena will die Fertigungsprozesse für Microlinsen radikal optimieren – und großvolumige Produktionen dieser Schlüsseltechnologie wieder zurück nach Deutschland bzw. Europa holen.

Auch Treibhausgase können nützlich sein

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CO2 und Methan sind als belastende Faktoren für die Umwelt bekannt. Die TU Wien beschäftigt sich nun mit der Umwandlung in nutzbare Synthesegase bis hin zu Biotreibstoffen. Eine Rolle spielen dabei neue Nanoverfahren und Wasserstoff.

(red/czaak) Kohlendioxid (CO2) und Methan sind die beiden menschgemachten Treibhausgase, die den größten Anteil am Klimawandel haben. Oft treten beide Gase kombiniert auf, etwa in Biogasanlagen. Überall dort, wo die Entstehung schädlicher Treibhausgase nicht verhindert werden kann, sollte daher eine nützliche Umwandlung möglich sein. Dieser Ansatz wird als „Carbon Capture and Utilization“ bezeichnet und dafür sind sehr spezielle Katalysatoren nötig. Bisher bildete sich auf diesen Katalysatoren jedoch rasch eine Schicht aus Kohlenstoff, das sogenannte Verkoken und da verliert der „Kat“ rasch an Wirkung.

Aus Methan und Kohlendioxid werden Biotreibstoffe
Die TU Wien verfolgt nun einen neuen Ansatz. Auf Perowskit-Kristallen werden durch spezielle Vorbehandlung winzige metallische Nanopartikel erzeugt und deren Zusammenspiel mit Kristalloberflächen sorgt für chemische Reaktionen, ohne der gefürchteten Verkokung. „Mit dieser Methan-Trockenreformierung können beide Gase gleichzeitig in nützliche Synthesegase umgewandelt werden“, sagt Christoph Rameshan vom Institut für Materialchemie der TU Wien.

„Aus Methan und Kohlendioxid entstehen Wasserstoff und Kohlenmonoxid – und daraus lassen sich dann relativ einfach andere Kohlenwasserstoffe herstellen, bis hin zu Biotreibstoffen“, so Rameshan. Große Herausforderung ist die Stabilität der Katalysatoren. „Bisher verwendete Metall-Katalysatoren neigen dazu, winzige Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu produzieren und die lagern sich als schwarzer Film an der Oberfläche des Katalysators ab und blockieren ihn“, erklärt Florian Schrenk vom Team Rameshan.

Perowskit-Kristalle als Schlüssel zum Erfolg
Die Forscher der TU Wien entwickelten nun einen neuartigen Katalysator und verwendet Perowskite als sauerstoffhaltige Kristalle, die mit verschiedenen Metallatomen dotiert werden können. „Man kann etwa Nickel oder Kobalt in den Perowskit einfügen, Metalle, die auch bisher schon in der Katalyse verwendet wurden“, erläutert Christoph Rameshan. Durch eine spezielle Vorbehandlung des Kristalls mit Wasserstoff bei rund 600 °C wird die Wanderung der Nickel- oder Kobaltatome an die Oberfläche erreicht und dort bilden sie Nanopartikel.

Entscheidend ist dabei ihre Größe. Die richtige chemische Reaktion zeigt sich mit Nanopartikeln mit einem Durchmesser von 30 bis 50 Nanometern. Und der im Perowskit enthaltene Sauerstoff verhindert die Ausbildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen. „Mit der richtigen Größe der Nanopartikel kommt es zu keinen Kohlenstoff-Ablagerungen und damit zu keinem Verkoken“, betont Florian Schrenk. „Außerdem sind die Nanopartikel stabil, die Struktur des Katalysators verändert sich nicht, er kann dauerhaft genutzt werden.“ Die Weiterverarbeitung klimaschädlicher Treibhausgase zu wertvollen Produkten könnte also ein wichtiger Baustein für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft werden.