Start der vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Basisstudie im
Strukturwandel-Projekt

Kohlenstoffbasierte Wirtschaftszweige wie die Chemieindustrie stehen vor
tiefgreifenden Veränderungen. Die Bundesregierung und die EU-Kommission
arbeiten aktuell an Carbon-Management-Strategien, doch für Regionen wie
Mitteldeutschland bleiben viele Fragen offen. Das Wuppertal Institut und
die Unternehmensberatung Arvid Friebe gehen diesen Fragen im Auftrag des
Forum Rathenau e.V. in einer Studie nach und untersuchen die
Transformationspotenziale der Region. Ziel ist, die lokale Industrie auf
ihrem Weg in die CO2-Neutralität mit Impulsen und Wissen zur
Kohlenstoffwirtschaft zu unterstützen.

Kohlenstoffbasierte Wirtschaftszweige wie die Chemieindustrie stehen
aufgrund der aus Klimaschutzgründen notwendigen schrittweisen Abkehr von
fossilen Rohstoffen vor grundsätzlichen Veränderungen – insbesondere
hinsichtlich ihrer auf Rohöl basierenden Wertschöpfungsketten. Die
Bundesregierung und die Europäische Kommission haben diese
Herausforderungen erkannt und arbeiten daher aktuell an der Entwicklung
von Carbon-Management-Strategien.

Bislang ist für Unternehmen und Wirtschaftsstrukturen jedoch noch unklar,
wie und wann sich die einzelnen Wertschöpfungsketten in ihrer Region
verändern werden. Die vom Bundeswirtschaftsministerium unterstützte
Basisstudie setzt genau hier an und ermöglicht eine detailliertere Analyse
der Wertschöpfungsketten in der Region.

Forschende des Wuppertal Instituts wollen vor diesem Hintergrund,
gemeinsam mit der Unternehmensberatung Arvid Friebe aus Halle (Saale), im
Auftrag des Forums Rathenau e.V. Antworten auf die drängendsten Fragen
finden. Dazu untersuchen sie im Rahmen der Basisstudie „Strukturwandel:
Kohlenstoffbasierte Industrien in Mitteldeutschland auf dem Weg in neue
Märkte – Schwerpunkt wirtschaftliche Ausgangslage und
Entwicklungspotenziale” die regionalen Transformationsherausforderungen.

Aus Sicht des Wuppertal Instituts ist die Veränderung der
Wertschöpfungsketten der heimischen Industrie hin zur klimaneutralen
Kohlenstoffwirtschaft nicht nur eine große Herausforderung, sondern auch
eine große Chance, durch innovative Ansätze zukunftsfähige Märkte zu
erschließen. Denn: „Um die Kohlenstoffwirtschaft klimaneutral
umzugestalten, müssen viele Wertschöpfungsketten angepasst werden.
Insbesondere die Nutzung von biogenem Kohlenstoff und das
Kohlenstoffrecycling sind dabei zentrale Standbeine mit Potenzial für die
gesamte zukünftige Chemieindustrie in Deutschland und darüber hinaus“,
betont Prof. Dr.-Ing. Manfred Fischedick, Präsident und wissenschaftlicher
Geschäftsführer des Wuppertal Instituts.


Das Forum Rathenau e.V. sieht in der Studie eine Chance, das
Mitteldeutsche Revier und das Rheinische Revier durch Forschung
zusammenzudenken und zentrale Ansätze für das Kohlenstoffmanagement der
Zukunft zu entwickeln. Patrice Heine, Vorstand im Forum Rathenau e.V.,
sagt: „Die Basisstudie ist ein wichtiger Beitrag für das Mitteldeutsche
Revier und die Transformationsregionen in Deutschland – insbesondere
bezüglich der Chancen der Unternehmen, neue Strategien und
Geschäftsmodelle zu entwickeln.“

Über das Projekt

Die Beteiligten beleuchten innerhalb der Studie die aktuellen Erkenntnisse
aus der Forschung und ordnen die aktuelle politische Diskussion zur
Kohlenstoffwirtschaft ein – dazu gehört unter anderem eine Übersicht der
heute vorhandenen Wirtschaftsstrukturen sowie die Ausgangslage der
kohlenstoffbasierten Industrie in Mitteldeutschland. Fragestellungen sind
unter anderem die Rolle des Chemiedreiecks Mitteldeutschland, die
Verbindung zwischen Kohlenstoffwirtschaft und Kreislaufwirtschaft sowie
der Blick auf mögliche Akzeptanzfragen. Ziel der Studie ist es, eine
breite Wissensbasis für die zukünftige Arbeit der TransferWerkstatt des
Forums Rathenau e.V. für kohlenstoffbasierte Unternehmen und
Gründungsinteressierte in Mitteldeutschland bereitzustellen.

Finanziert wird das Projekt mit Mitteln des Bundesministeriums für
Wirtschaft und Klimaschutz.

Ergebnisse des Kick-off-Treffens Ende Mai

Am 31. Mai 2024 traf sich die TransferWerkstatt des Forum Rathenau e.V.
anlässlich des Projektstarts für ein Auftakttreffen. Dabei wurden dem
hochkarätig besetzten Fachpublikum das Studiendesign sowie erste
Überlegungen zur Definition der Kohlenstoffwirtschaft in Mitteldeutschland
vorgestellt und darüber diskutiert. Zudem sprachen die Teilnehmenden
intensiv über die Herausforderungen der heutigen kohlenstoffbasierten
Wirtschaft, bezüglich der Transformation hin zur Klimaneutralität sowie
der Möglichkeiten des Erhalts und der Weiterentwicklung vorhandener
Wertschöpfungsketten.

Das fahrzeugeigene Ladegerät, der On-Board-Charger, ist der Schlüssel zum
universellen Laden – und somit ein Kernstück für die Zukunft der
E-Mobilität. Dem Fraunhofer IZM ist es nun gelungen, einige der jüngsten
Errungenschaften aus dem Bereich der Leistungselektronik für die nächste
Generation der On-Board-Charger zu kombinieren. Das Ergebnis: Doppelte
Ladeleistung bei halbem Volumen, dazu bidirektional und maschinell
gefertigt. Eine günstige Lösung und ein Wegweiser für die Abkürzung in
Richtung Zukunft.

Wer mit dem E-Auto an eine Schnellladestation fährt, kann dort in
Zeiträumen von 15 bis 30 Minuten den Akku komplett aufladen. Das liegt zum
einen daran, dass Schnellladestationen eine hohe Leistung bieten, einige
bis zu 350 kW. Zum anderen liefern sie die Energie in Form von
Gleichstrom, wie es der Auto-Akku verlangt. Somit kann die Batterie direkt
geladen werden, ein Ladegerät im Auto wird dafür nicht gebraucht.

Anders verhält es sich an den Lademöglichkeiten auf Wechselstrom-Basis,
die deutlich weiter verbreitetet sind. Dazu gehören einerseits die
gewöhnlichen Haushaltssteckdosen mit 1-phasigem Wechselstrom mit bis zu 3
kW Leistung, wie sie in nahezu jeder Garage zu finden sind. Andererseits
können E-Autos an Ladepunkten im öffentlichen Raum oder an einer
hauseigenen Wallbox am 3-Phasen-Drehstrom mit bis zu 22 kW geladen werden.
Damit ist für viele Modelle ein vollständiges Laden des Akkus in vier
Stunden möglich. Ein Großteil der aktuellen E-Flotte ist aber nur für die
Aufnahme von maximal 11 kW konzipiert – wegen ihres Ladegeräts, dem
verbauten On-Board-Charger (OBC). Zudem bestehen die bisherigen OBC aus
mehreren diskreten Bauteilen, darunter große Spulen, die z. T. in
aufwändiger Handarbeit gefertigt und zusammengefügt werden müssen und
letztlich viel Platz benötigen. Für viele Automodelle ist ein Upgrade von
11 auf 22 kW zu haben – durch Einbau eines zweiten oder größeren OBC-
Moduls, das den ohnehin großen Platzbedarf verdoppelt und den Preis in die
Höhe treibt. Außerdem funktionieren die meisten OBC nur in eine Richtung,
nämlich fürs Laden der Autobatterie. Den Strom können sie von dort nicht
wieder ins Netz einspeisen oder die große Fahrzeugbatterie als
Heimspeicher für die eigene Solaranlage nutzen. Das Speicherpotenzial der
Auto-Akkus kann damit auch nicht für die anvisierte Energiewende genutzt
werden.

Sinus-Amplituden-Converter – über 1 MHz Taktung dank Galliumnitrid-
Halbleitern
Um diese Beschränkungen umgehen zu können, wurden am Fraunhofer IZM
mehrere Komponenten entwickelt und auf kleinem Raum kombiniert. Eine
dieser Komponenten ist ein Sinus-Amplituden-Converter (SAC) – ein
resonanter Hochfrequenz-Transformator, der zunächst die galvanische
Isolation der Fahrzeugbatterie vom Versorgungsnetz gewährleistet. Diese
Trennung ist nötig, weil Kondensatoren des Bordnetzes niederfrequente
Erdströme verursachen, die ihrerseits einen FI-Schutzschalter im
Stromkreis auslösen würden und einen Betrieb so unmöglich machen. Den
eigentlichen Fortschritt des SAC aber ermöglichen die verwendeten
Galliumnitrid-Halbleiter (GaN) – neuartige und leistungsstarke Halbleiter
mit breitem Bandabstand, besser bekannt als Wide-Bandgap-Halbleiter. Sie
ermöglichen es, den Transformator mit einer Taktfrequenz von 1,3 MHz, also
1,3 Millionen Mal in der Sekunde, ein- und auszuschalten. Dazu Oleg Zeiter
vom Fraunhofer IZM, der federführend an der Entwicklung des OBC beteiligt
war: „Durch diese hohen Taktfrequenzen können wir die Bauteile gänzlich
anders auslegen.“ Das betrifft vor allem eine weitere Komponente: die PFC-
Drossel.

PFC-Drossel – flache Spulen aus der Maschine
Eine andere zentrale Komponente in einem OBC ist der so genannte Power-
Factor-Correction-Konverter (PFC). Er bildet die Schnittstelle zum
Versorgungsnetz und stabilisiert die Wechselspannung auf der Eingangsseite
in Sinusform bei – je nach Netz – 50 bzw. 60 Hz. Dazu werden Drosseln
benötigt – in bisherigen OBC ein sehr sperriges Bauteil, das zudem bei der
Fertigung hohe Kosten verursacht. Am Fraunhofer IZM konnte nun eine flache
PFC-Drossel auf Leiterplattenbasis entwickelt werden, mit vier magnetisch
gekoppelten Wicklungen auf einem gemeinsamen Ferritkern. Das hat den
großen Vorteil einer kostengünstigen maschinellen Fertigung und spart
dabei viel Platz. Die planare Bauform mit PCB ermöglicht zwar nur
niedrigere Induktivitäten, die allerdings für die mit SiC Schaltern
aufgebaute und mit 140 kHz getaktete PFC kein Hindernis darstellen. „Weil
wir so schnell takten können, ist es uns möglich, die geringe Induktivität
zu handhaben,“ sagt Oleg Zeiter. „Wenn wir den Strom nur für sehr kurze
Zeit einschalten, erreicht er die großen Stromstärken gar nicht erst, auch
bei niedriger Induktivität. Die kurzen Schaltfolgen machen es möglich.“

Durch diese cleveren Aufbau- und Verbindungstechniken konnte am Fraunhofer
IZM schließlich ein OBC entwickelt werden, der das Volumen solcher Geräte
auf 3 Liter reduziert und damit im Vergleich zu gängigen Ladegräten
halbiert, die Ladeleistung jedoch von 11 auf 22 kW verdoppelt. „Wir nehmen
jetzt im Prinzip nur eine große Leiterplatte. Durch unsere Packaging-
Lösungen braucht alles andere nur noch von der Maschine auf diese
Leiterplatte aufgebracht werden,“ so Oleg Zeiter. Auf diese Weise können
die Herstellungskosten deutlich gesenkt werden.

Damit ist die Liste der Vorteile des neuen OBCs aber noch nicht
abgeschlossen: Das Modul ist mit 400- und 800-Volt-Batterien kompatibel
und hat einen Wirkungsgrad von über 97 Prozent. Nicht zuletzt ist es mit
dem neuen OBC möglich, den Strom in beide Richtungen fließen zu lassen,
also auch von der Batterie ins Netz. Diese Hausaufgabe für die
Energiewende ist von Seiten der Forschung und Entwicklung also schonmal
erledigt. Rückenwind durch europäische Fördermittel kam dabei vom der
Initiative ECSEL JU (Electronic Components and Systems for European
Leadership Joint Undertaking) im Horizon 2020 Rahmenprogramm für Forschung
und Innovation.

Wer sich von der Kombination dieser technischen Finessen überzeugen
möchte, kann dies vom 11.-13. Juni in Nürnberg am Stand des Fraunhofer IZM
(Halle 5, Stand 300) tun. Dort wird der On-Board-Charger auf der PCIM
Europe, einer internationalen Fachmesse für Leistungselektronik, der
Öffentlichkeit vorgestellt.

(Text: Christoph Hein)

Was? Foto-Ausstellung „Losing my Head and Mind in 2024”
Wann? 22. bis 30. Juni 2024, Vernissage 21. Juni 2024 ab 17 Uhr
Wo? Projektraum, Gneisenaustraße 30, 44147 Dortmund

Anna Sohlenkamp fotografiert Menschen, übersetzt sie in die virtuelle Welt, komponiert sie neu und druckt sie als 3D-Objekt und als Wandbild wieder aus. Dadurch verliert sie einige liebgewonnene Qualitäten der Fotografie und reißt die Tür auf für Neues. Im Projektraum zeigt die FH-Absolventin, wohin die Fotografie sich – im Einklang mit der realen ebenso wie mit der digitalen Welt – entwickeln könnte.

Ein Foto ist und war immer schon ein Ausschnitt der Wirklichkeit, nicht mehr und nicht weniger. Es zeigt nur eine einzige aller möglichen Perspektiven und ist deswegen auch nicht vollständig wahr, sondern eine einzelne Ansicht des Wahren. Die Digitalisierung mit all ihren Möglichkeiten torpediert die Glaubwürdigkeit der Fotografie nun zusätzlich.

Anna Sohlenkamp versucht nicht, die traditionelle Fotografie zu retten. Stattdessen erforscht sie, was die digitale und die physische Welt verbindet. Ihre Fotos entwickelt sie in beiden Welten. Sie sind Grenzgänger zwischen dem realen Hier und dem digitalen Jetzt – Spiegelbilder der Menschen des Digitalen Zeitalters.

Drei Hauptgruppen bilden die Ausstellung. „Losing my Head and Mind” besteht aus neun Wandbild-Porträts, neun 3D-gedruckten, plastischen Abbildern der porträtierten Köpfe und einer wandgroßen Fototapete. „Short Stories Of Our Future“ ist ein auf die Wand gebeamtes Raumerlebnis zum Eintauchen. Drittens ist der Film „Rendering Reality Report“ zu sehen.

Darüber hinaus bietet Anna Sohlenkamp Führungen mit anschließenden Gesprächen an, Workshops zu den von ihr verwendeten Techniken 3D-Scan und Fotogrammetrie sowie am 22. Juni um 14 Uhr ein Podiumsgespräch mit den an der Ausstellung beteiligten Künstlern J. Oliver Crawford (Sounddesign) und Alexander Weber (Szenografie) sowie der Fotografin Sofia Weber.

Der Eintritt zur Ausstellung und allen zusätzlichen Angeboten ist frei. Geöffnet ist die Schau zu allen Veranstaltungsterminen und auf Vereinbarung per Mail an Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein..

Alle Infos, Veranstaltungstermine und Öffnungszeiten auf www.losingmyhead.myportfolio.com

Beim ARL-Lunch Talk am 13. Juni 2024 berichten eine Kuratorin des
Deutschen Museums und zwei Mobilitätsforschende des WZB -
Wissenschaftszentrum Berlin für Sozialforschung davon, was passiert, wenn
man Parkplätze in Städten anders nutzt.

Im Durchschnitt wird ein privat genutztes Auto 23 Stunden am Tag geparkt –
und das häufig im öffentlichen Raum. Es steht am Straßenrand oder auf
gekennzeichneten Parkplätzen und nimmt Raum ein. In der Verkehrsforschung
gilt die Faustregel: Ein Auto verbraucht im Schnitt 13,5 qm sofern es von
1-2 Personen genutzt wird. Mit anderen Worten 1,5 Personen verbrauchen
13,5 qm des öffentlichen Raumes, der eigentlich für alle zur Nutzung
stehen könnte.

Es gibt viele Ideen, wie man diesen Platz besser, das heißt für viele
Personen zugänglich, nutzen könnte. Besonders weit verbreitet sind die
sogenannten Parklets: Baukonstruktionen, die auf der Fläche eines
Parkplatzes beispielsweise Sitzgelegenheiten, Schattenplätze oder
Grünflächen ergänzen. Der Lunch Talk legt den Fokus auf die
Straßenraumnutzung im städtischen Raum.

Die Umnutzung von Parkflächen bietet viele Chancen, von der
Verkehrsberuhigung, der Schaffung von etwas Grün im Beton bis zum neuen
Nachbarschaftstreffpunkt. Doch nicht immer stoßen die Umnutzungsideen für
Parkplätze auf die Begeisterung von Anwohnenden und führen dann zu
Konflikten. Oft sind die Befürchtungen groß: Wird es Müll geben oder
vielleicht zu laut werden? Gleichzeitig geht es in diesen Konflikten um
weitaus mehr als nur den Parkplatz selbst: Themen wie Gentrifizierung,
Ungerechtigkeitsdynamiken oder subjektives Sicherheitsempfinden spielen
hier eine Rolle.

In unserem Online-Lunch Talk am 13. Juni 2024 von 13:00 - 14:00 Uhr
unterhalten sich die Kuratorin Bettina Gundler und die
Mobilitätsforschenden Viktoria Scheidler und Weert Canzler darüber, was
passiert, wenn Parkplätze umgenutzt werden und nicht mehr für das
Abstellen von Autos zur Verfügung stehen. Sie geben Einblicke in aktuelle
und vergangene Projekte und freuen sich über Fragen und die Diskussion mit
allen Teilnehmenden.

Die Referierenden
•       Dr. Bettina Gundler leitet im Deutschen Museum die Hauptabteilung
Verkehr, Mobilität, Transport.
•       Dr. habil. Weert Canzler und Viktoria Scheidler forschen am WZB –
Wissenschaftszentrum Berlin für Sozialforschung zu den Themen Mobilität
und Teilhabe.

Dr. Martina Hülz ist Leiterin des Referats Wirtschaft und Mobilität der
ARL und moderiert den Lunch Talk.

Bettina Gundler, Weert Canzler, Viktoria Scheidler und Martina Hülz sind
Mitglieder des Leibniz-Forschungsnetzwerks Mobilität und präsentieren zum
Abschluss des Forschungsnetzwerks Ergebnisse aus ihrer
Forschungstätigkeit.

Eine Anmeldung zum Lunch Talk ist noch bis zum 12. Juni 2024 über das
Formular auf der ARL-Website möglich.