Focusroom: Ressourceneffizienz

Digitalisierung und Energiewende schließen sich nicht aus – Ressourceneffizienz in der Elektronik als Schlüsselkompetenz zukunftsfähiger Gesellschaften

Was bedeutet Ressourceneffizienz?

Ressourceneffizienz beschreibt die effiziente Nutzung und Optimierung sämtlicher betriebsinterner Ressourcenflüsse.

Für die Mikroelektronik heißt das:

  • Nachhaltige Energieerzeugung & Umwandlung & autarke Mikrosysteme
  • Effizientes Energiemanagement und Speicherung
  • Reduzierung des Energieverbrauchs
  • ÖkoDesign und kreislaufgerechte Technologie

Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit sind dabei zentrale Grundlage der Material-, Verfahrens- und Konzeptentwicklungen

Warum brauchen wir Ressourceneffizienz?

  • Natürliche Ressourcen sind begrenzt, werden aber von der wachsenden Weltbevölkerung immer schneller verbraucht. Die Folgen sind zunehmender Wettbewerb, insbesondere um Rohstoffe wie Erdöl, Kobalt oder Seltene Erden, und steigende Preise.
  • Schon jetzt erleben wir ein Ungleichgewicht: In der gesamten Wertschöpfungskette werden mehr natürliche Ressourcen genutzt als der Planet Erde erneuern kann.
  • Der effiziente Einsatz von Ressourcen wird zum wichtigen Erfolgsfaktor für die Wettbewerbsfähigkeit einer industrialisierten, global agierenden Volkswirtschaft.

Zentrale Forschungsbereiche in der FMD

1. Nachhaltige Energieerzeugung und Energieumwandlung, Energy Harvesting & autarke Mikrosysteme
2. Effizientes Energiemanagement durch optimale Wandlung extrem kleiner Ströme und Spannungen
3. Reduzierung des Energieverbrauchs
Energiespeicher- und Energiespeichermanagementsysteme
Öko-Design und kreislaufgerechte Technologie

1. Nachhaltige Energieerzeugung und Energy Harvesting

Energieerzeugung

  • Um Klimaneutralität technologisch realisieren zu können, bedarf es einer umweltverträglichen, kostengünstigen und sicheren Energieversorgung, echtzeitfähigen Energiesystemen und Infrastrukturen
  • Die Anzahl der im Umlauf befindlichen Batterien ist sprunghaft angewachsen. Durch den Einsatz von Energy-Harvesting-Lösungen soll die Notwendigkeit eines Batteriewechsels möglichst vermieden werden
    • Allein im Automobilbereich ist davon auszugehen, dass die jährliche Batterienachfrage europaweit auf 1 TWh wächst.
    • Die rauen Umgebungsbedingungen im Umfeld der Produktion machen dabei aber Batteriewechsel oder eine kabelgebundene Energieversorgung oft unmöglich.
    • Ein regelmäßiger Austausch der Batterien erzeugt zusätzlich Wartungskosten, was den Einsatz dieser Sensoren schnell unwirtschaftlich macht.

Energy Harvesting

  • Energy Harvesting macht Kabel zur Stromversorgung oder das Nachladen von Batterien in mobilen Geräten überflüssig.
  • Vibrationen an Geräten, Maschinen oder Bauwerken oder Temperaturunterschiede zwischen Rohren, Leitungen, Heizkörpern oder Ventilen und der Umgebung können genutzt werden, um elektrische Energie zu erzeugen.
  • Diese elektrische Energie kann direkt zur Versorgung von kleinen elektronischen Systemen genutzt werden.