Photonen – Energiepakete elektromagnetischer Strahlung, wie z.B. Licht – sind wahre Alleskönner. Die Sonne sendet eine Leistung von etwa einem Kilowatt pro Quadratmeter in Form von Photonen auf die Erde und spendet uns damit Helligkeit und Wärme. Zahlreiche Forschungsprojekte der Fakultät haben das Ziel, das einfallende Sonnenlicht durch neuartige Solarzellen effizienter und kostengünstiger als bisher in elektrische Leistung zu konvertieren. Dabei kommen innovative Konzepte um Licht effizient einzusammeln ebenso zum Einsatz, wie neuartige Materialien und Bauelementarchitekturen.

Photonen sind aber auch die Boten von Information in der modernen Informations- und Kommunikationstechnik. Laser erzeugen Photonen mit besonderen Eigenschaften und sie sind u.a. auch der Schlüssel zu photonischen Schaltkreisen, die in Zukunft eine Revolution mit ähnlicher Tragweite auslösen werden, wie dies im vergangenen Jahrhundert die Einführung der Mikroelektronik getan hat. Die Kombination elektronischer und photonischer Schaltungen auf einem Mikrochip stellt Funktionalitäten in Aussicht, die alles bislang Bekannte im Hinblick auf Leistungsfähigkeit und Effizienz in den Schatten zu stellen vermögen.

Terahertz-Photonen (1 THz = 1012 Hz) besitzen um Größenordnungen kleinere Energien als solche im sichtbaren Spektralbereich. Sie ebnen daher den Weg zu zusätzlichen Informationen über die Eigenschaften kondensierter Materie, was sie unter anderem für bildgebende Anwendungen in den Biowissenschaften attraktiv macht. In der Medizintechnik eröffnen THz-Nahfeldsensoren neue Einblicke in bisher unsichtbare Bereiche der Struktur einer biologischen Zelle, z.B. in der Schnellschnittdiagnostik einer Tumorresektion.

Die genannten Forschungsfelder bilden die Profllinie „Novel Electronics and Photonics“ der Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik und Medientechnik und werden getragen von den Professoren Patrick Görrn, Daniel Neumaier, Ullrich Pfeiffer und Thomas Riedl. Die Aktivitäten sind Teil des interdisziplinären Zentrums „Wuppertal Center for Smart Materials & Systems“ (CM@S) der Bergischen Universität. Die Forschungsarbeiten werden überwiegend durch Drittmittel aus sehr kompetitiven Programmen (DFG/EU/ERC) gefördert, was deren internationale Spitzenstellung unterstreicht.

Im Bergischen Städtedreieck wird ein Reallabor zu KI-basierter Mobilität etabliert, um Herausforderungen der Zukunft zu bearbeiten und die Chancen für die Region zu entwickeln, Machbarkeiten prototypisch nachzuweisen sowie Standards zu definieren, die schließlich als Blaupause für eine überregionale Umsetzbarkeit dienen können.

Im Projekt „Bergisch.Smart_Mobility – Künstliche Intelligenz als Enabler für die Mobilität von Morgen“ arbeitet die Bergische Universität gemeinsam in einem Konsortium mit der Aptiv Services Deutschland GmbH, der WSW mobil GmbH, der Neuen Effizienz GmbH und der Bergischen Struktur- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft mbH sowie den drei Kommunen Remscheid, Solingen und Wuppertal.

Das Vorhaben umfasst fünf Handlungsfelder:

1. Enabling Automotive Innovation: den Wirtschafts- und Wissenschaftsstandort Bergisches Städtedreieck zukunftssicher profilieren,
2. Mobility-as-a-Service im ÖPNV: die Bergische Region fit für die Plattformökonomie im Mobilitätssektor machen,
3. Bergisch.Lab im Stadtteil: autonome Fahrtechnologien unter Realbedingungen erproben,
4. Umfeld erkennen und Verkehr optimieren: die Datenschätze der Bergischen Städte als vierten Sensor der Fahrzeuge nutzen und mit der Infrastruktur vernetzen sowie
5. Mobilität als gesamtgesellschaftliche Aufgabe: Bürger*innen sowie Kleine und Mittelständische Unternehmen als Gestalter*innen und Nutzer*innen in das Innovationsökosystem integrieren.

Mit einer mittlerweile über 65 jährigen Geschichte des (teil) elektrifizierten ÖPNV können die Solinger Bürger*innen stolz auf den erfolgreichen Betrieb ihrer Oberleitungsbusse zurückblicken. Durch diese ist der lokale Verkehrsbetrieb der Stadtwerke Solingen (SWS) seinen bundesweiten Nachbarn im Rennen um ein ganzheitlich nachhaltiges Verkehrssystem mehr als nur einen Schritt voraus und strebt mit den Ergebnissen des aktuellen Forschungsprojekts die vollständige Elektrifizierung des über 200 Kilometer langen Liniennetzes (100 km Oberleitungen) bis 2029 an.

Hierfür wird im Rahmen dieses Vorhabens eine bisherige Dieselbuslinie durch den Einsatz von Batterie Oberleitungsbussen (BOB) vollständig in das vorhandene emissionsfreier und nachhaltiger ÖPNV-Betrieb. Zu diesem zählen unter anderem: die direkte Integration erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen (bspw. Photovoltaik), der Einsatz ausgemusterter Traktionsbatterien als netzseitige Pufferspeicher (Second Life Konzept) so wie die Entwicklung intelligenter Reaelalgorithmen zur effzienten Integration zusätzlicher Verbraucher (BOB auf weiteren derzeitigen Dieselbuslinien) in das bestehende Oberleitungsnetz, ohne dessen Kapazitätsgrenzen zu überschreiten.

Im Rahmen des Projektes wird eine Vielzahl von Messfahrten, Datenanalysen und Praxisversuchen durchgeführt, um das Belastungsverhalten der Fahrzeuge sowie deren Regelpotenzial zu ermitteln. Auf diese Weise sollen langfristig stabile Betriebskonzepte entwickelt und der Weg für einen emissionsfreien ÖPNV in Solingen geebnet werden.

Dieser Beitrag ist dem Magazin zum Jubiläum der Bergischen Universität entnommen (S. 58/59). Die gesamte Ausgabe finden Sie hier.