Mit dem FUTURE LAB fit für die Zukunft

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Paderborn – Das Fachgebiet „Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik“ (LEA) an der Universität Paderborn erhält für sein Forschungskonzept „FUTURE LAB: Power Electronics – Integriertes Leistungselektronik-Labor für Wide-Bandgap-Anwendungen der Zukunft mit höchstem Miniaturisierungs- und Wirkungsgrad“ vom Bundesministerium für Bildung Forschung (BMBF) eine Förderung in Höhe von einer Million Euro für die Dauer von drei Jahren. In der Einrichtung forschen Wissenschaftler auf dem Gebiet der Leistungselektronik und entwickeln innovative Technologien, die elektronische Produkte von morgen nachhaltig prägen werden.

Bei der Arbeit an einem WBG-basierten Konverter im Labor – Foto: Universität Paderborn, LEA

Zukunftsfähige Leistungselektronik für Elektromobilität, Datenzentren und regenerative Energiequellen

Die Leistungselektronik nimmt heute eine wichtige Rolle im privaten sowie industriellen Alltag ein. Sie wird immer dann notwendig, wenn elektrische Energie in Bezug auf Spannung, Stromstärke oder Frequenz umgeformt werden muss, z. B. bei Ladegeräten. Das gilt dann nicht nur für kleine Steckernetzteile für Smartphones und Laptops, sondern auch für solche mit bedeutend höherer Leistung zum Laden der Batterien von Elektrofahrzeugen. Auch die Stromversorgung von Daten- und Rechenzentren, die im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung von zentraler Bedeutung sind, und die Einspeisung von regenerativen Energien aus Photovoltaik und Windkraft in das Stromnetz sind ohne leistungselektronische Umformung praktisch nicht möglich.

Anwendungsorientierte Forschung und Wissenstransfer für neuartige Technologie- und Anwendungsfelder

Mit dem „FUTURE LAB“ machen sich die Wissenschaftler nun fit für zukunftsweisende Forschungen auf dem Gebiet der Leistungselektronik: Neuartige Leistungshalbleiter aus Materialien mit großer Bandlücke, sogenannte WBG-Technologien (wide bandgap), sollen konsequent in dadurch ermöglichten, miniaturisierten Leistungsschaltungen und anwendungsnahen Demonstrator-Geräten verwertet werden. „Nach den Dekaden der Silizium-Technologie stellen nun Halbleitermaterialien wie Siliziumkarbid und Galliumnitrid, künftig eventuell. sogar Galliumoxid oder Diamant, die wichtigsten Innovationstreiber für leistungselektronische Anwendungen in den kommenden Dekaden dar“, weiß Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker, Leiter des Fachgebiets. „Aus ihnen ergeben sich bahnbrechende Möglichkeiten für die Elektromobilität, die regenerativen Energien, die effiziente Versorgung von leistungsfähigen Mobilfunknetzen und Hyperscale-Datenzentren sowie technische und wirtschaftliche Vorteile für viele weitere Anwendungen“, ergänzt Dr.-Ing. Frank Schafmeister vom LEA. Um das Potential dieser Technologie zukünftig voll ausschöpfen zu können, sei eine ganzheitliche Betrachtung des Entwicklungsprozesses von prototypischen Geräten erforderlich, betont Dr.-Ing. Oliver Wallscheid ebenfalls leitender Wissenschaftler im Fachgebiet.

Das Paderborner „FUTURE LAB“ beschäftigt sich mit diesen Herausforderungen und greift dabei auf neueste wegweisende Ausrüstung zurück. Im Zentrum stehen künftig anwendungsorientierte Forschung sowie der Wissenstransfer in die industrielle Praxis. Als Innovationskatalysator soll es Unternehmen dabei helfen, neuartige Technologie- und Anwendungsfelder zu bewerten, sich an ihrer Entwicklung zu beteiligen und neue Märkte zu erschließen.

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