„Geopolitische Unsicherheiten, Energiewende und Klimawandel – Deutschland, Europa und die Welt stehen vor existenziellen Herausforderungen“, sagt Professor Jan S. Hesthaven, Präsident des KIT. „Wir am KIT haben den Anspruch, durch unsere Forschung Antworten darauf zu finden. Einige davon zeigen wir auf der Hannover Messe 2025. Wir präsentieren Technologien für mehr Nachhaltigkeit, alternative Energiekonzepte und kreatives Engagement junger Ingenieurinnen und Ingenieure. Möglich wird uns das durch starke Forschungskooperationen und einige der besten Köpfe aus der ganzen Welt.“
Das KIT im Future Hub
Im Future Hub in Halle 2, am Stand B35 wird gezeigt wie winzige Nanostrukturen Licht manipulieren können. Mit gezielt gestalteten nanostrukturierten Schichten lassen sich leichte, kompakte und multifunktionale optische Komponenten herstellen. Diese eignen sich beispielsweise dazu, Licht zu fokussieren, strukturiertes Licht zu generieren, Hologramme zu erzeugen oder sogar mehrere optische Elemente durch eine einzige optische Metaoberfläche zu ersetzen. Die Herstellung solcher Metaoptiken ist mit Standard-Halbleiter-Fertigungsverfahren kompatibel und daher für die Massenproduktion geeignet.
Von der Mikrokühlung für die Elektronik bis hin zu großen Klimaanlagen reicht das Spektrum der möglichen Anwendungen der vom ZEco Thermal Lab entwickelten Kühl- und Heiztechnologien. Diese basieren auf Festkörperkühlung, die den sogenannten elastokalorischen Effekt nutzt: Bestimmte Materialien können sich unter mechanischer Belastung und Entlastung erwärmen und abkühlen. Dies ermöglicht die direkte Umwandlung von mechanischer in thermische Energie, ohne Zwischenmedien wie Gase oder Flüssigkeiten. Damit sind die Technologien von ZEco Thermal Lab emissionsfrei und deshalb besonders nachhaltig.
Um große Forschungsinfrastrukturen, besonders Teilchenbeschleuniger, energieeffizienter und damit nachhaltiger zu machen, hat das KIT das Testfeld KITTEN eingerichtet. Es vereint Physik und Energietechnik, um disziplinübergreifende Lösungen von der Komponenten- bis zur Systemebene zu entwickeln und zu testen. Von den Ergebnissen werden auch andere energieintensive Infrastrukturen wie Rechenzentren, Kliniken sowie Anlagen in der Stahl- oder Chemieindustrie profitieren.
Das KIT bei den Energy Solutions
Bei den Energy Solutions in Halle 13, am Stand C76 steht die elektrische Energie im Fokus. Das Energiemanagementsystem RAZO steigert die Nutzung erneuerbarer Energien und unterstützt Stromverbraucherinnen und -verbraucher, die zugleich Erzeugerinnen und Erzeuger sind, ihre Kosten zu verbessern. Mit RAZO lassen sich E-Autos, Batterien und Wärmepumpen intelligent vernetzen und steuern. Dadurch können Prosumer ihren eigenen Photovoltaik-Überschuss verbessert nutzen und zusätzlich benötigten Strom dann beziehen, wenn er am günstigsten ist. Überdies arbeitet RAZO derzeit an einem Pilotversuch für ein virtuelles Kraftwerk mit dem Ziel, dezentralisierte Energieressourcen zu einem ganzheitlichen System zu vernetzen.
Die Nutzung der Sonnenenergie lässt sich mit Landwirtschaft, Gebäudefassaden oder anderweitig versiegelten Flächen kombinieren – zum Beispiel durch die Integration von Photovoltaik in die Außenhülle von Gewächshäusern. Für das Einbinden in alltägliche Infrastrukturen und die kostengünstige Herstellung in großem Maßstab bieten sich organische Solarzellen an. Das KIT hat hochspezialisierte und umweltfreundliche Halbleitertinten für die Fertigung organischer Solarzellen aus Wasser oder Alkohol entwickelt und betreibt eine automatisierte Forschungsplattform, die Tintensynthese, Schichtabscheidung und Charakterisierung vereint.
Um erneuerbare Energien ins Stromnetz zu integrieren, sind sowohl Umrichter als auch Speicher erforderlich. Das Projekt LeMoStore (steht für „Lebensdaueroptimierter Modularer Energiespeicher“) kombiniert beide Funktionen in einem System. Die integrierten Batteriemodule müssen nicht baugleich sein. Dadurch lassen sich auch unterschiedliche gebrauchte Batterien verwenden. Eine strategische Aufteilung der Lade- und Entladeleistung ermöglicht es, die Batterielebensdauer zu verbessern und verbaute Speicherkapazität zu reduzieren. Damit lassen sich wirtschaftliche und nachhaltige Systeme realisieren.
Angesichts der Knappheit von Metallen wie Lithium, Kobalt und Nickel, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, sind effiziente Konzepte zur Wiederverwendung gefragt. Besonders nachhaltig ist das direkte Recycling von Batterieelektroden. Dabei werden Aktivmaterialien durch schonende Prozesse funktionserhaltend zurückgewonnen und direkt in die Batterieproduktion rückgeführt. Die Forschenden stellen ein mechatronisches Konzept vor, bei dem das Aktivmaterial der Anode mechanisch durch Bürsten von der Kupferfolie entfernt wird.
Das KIT an weiteren Themenständen
Das Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe (CELEST) stellt sich am Stand von Baden-Württemberg international (Halle 13, Stand C78) vor. CELEST bietet eine breite Plattform für die wissenschaftliche Zusammenarbeit und den Technologietransfer rund um die elektrochemische Energiespeicherung, von der Grundlagenforschung bis hin zur Herstellung und Prüfung von Großzellen. Die Plattform vereint das Know-how ihrer Partnerinstitutionen KIT, Universität Ulm und Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg. Die Forschungsgebiete der Mitglieder von CELEST umfassen Lithium- und Post-Lithium Batterien sowie alternative elektrochemische Energiespeicher- und Umwandlungssysteme, besonders Wasserstoff und Brennstoffzellen.
Mit der Vision einer nachhaltigen und emissionsfreien Mobilität der Zukunft haben das KIT und die Universität Stuttgart die gemeinsame Forschungsplattform InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) gegründet. Ebenfalls am Stand von Baden-Württemberg international (Halle 13, Stand C78) stellt der ICM im Bereich der Elektronikproduktion ein KI-gestütztes Inspektionssystem vor. Es verbessert die Wiederverwertung von Leiterplatten, indem es verschiedene Prüfverfahren kombiniert, Ergebnisse in Echtzeit auswertet und gezielt Reparatur-, Wiederverwendungs- oder Recyclingmaßnahmen einleitet. Damit trägt das System zu einer ressourcenschonenden und profitablen Kreislaufwirtschaft bei. Zudem zeigt der ICM mit dem Miniaturfahrzeug Mini-eVee eine Testplattform für neue Kommunikations-, Steuerungs- und Antriebskonzepte.
Das KIT im Konferenzprogramm
Montag, 31. März 2025, 14:00 Uhr: Keynote: Science for Impact – Professor Jan S. Hesthaven, Präsident des KIT
Mittwoch, 02. April 2025, 13:50 Uhr: Vortrag: Revolutionary Lightweight and Compact Optical Metagrating: 4x Efficiency Boost at High Angles – Dr. Maryna Meretska, Institut für Nanotechnologie des KIT
Mittwoch, 02. April 2025, 14:15 Uhr: Vortrag: Elastocaloric Technology: Pioneering Sustainable Cooling and Heating Solutions for a Greener Future – Dr. Jingyuan Xu, Institut für Mikrostrukturtechnik des KIT
Zu finden auf der Tech Transfer Stage, in Halle 2, am Stand B02.
