Forschung & Startups

Unser Ziel ist es, einen Beitrag für eine bessere Zukunft für alle Menschen dieser Erde zu leisten. Dieses Ziel treibt uns bei der Suche nach disruptiven Technologien an. Durch die Kombination von Lösungsansätzen aus unterschiedlichen Disziplinen entstehen neue Ideen. So führen uns Ideen die in der Medizintechnik kommen zu bahnbrechenden Erkenntnissen in der Batterietechnik und umgekehrt. Wenn Dinge nicht scheitern, bist Du nicht innovativ genug!

Forschungsfelder des Lehrstuhls:
- Medizintechnik
- Batterietechnik
- Energiesysteme

Spezielle Forschungsthemen:
- Energiespeichersysteme in unterschiedlichen Anwendungsgebieten (stationär, mobil)
- Gleichspannungstechnik für Verteilnetze
- Design von Strom-Wärme-Verbundsystemen zur Aufnahme hoher regenerativer Erzeugungsanteile
- Effiziente und flexible neuronale Magnetstimulation mittels neuer Leistungselektronik

Bei Modularen Multilevel Parallel Umrichtern (M2PC) handelt es sich um eine verallgemeinerte Form eines Modularen Multilevel Umrichters, welcher aus mehreren identischen Drei-Punkt Umrichtern, den sogenannten Submodulen aufgebaut ist. Diese Submodule können zueinander seriell und parallel verschaltet werden, um eine Art diskretisierte Ausgangsspannung zu erzeugen. Durch diese Diskretisierung trägt jedes einzelne Submodul nur einen Bruchteil der externen maximal Spannung jedoch den vollen Systemstrom, womit selbst hohe Spannungen mit Niederspannungsschaltern, wie z.B. MOSFETs, geschalten werden können und keine Hochspannungs-Kondensatoren verwendet werden müssen. Die Option Submodule nicht nur seriell sondern auch parallel zueinander verschalten zu können, erhöht die Anzahl an Freiheitsgraden des Systems, was etwa zu einer vereinfachten Balancierung der Submodulladungszustände eingesetzt werden kann. Zudem erhöht sich die Redundanz des Systems was zusammen mit der geringeren mittleren Strombelastung der Schalter und Submodulspeicherbausteinen zu einer weiteren Verringerung der Ausfallwahrscheinlichkeit des Gesamtsystems führt.

Die Transkranielle Magnetstimulation ist eine schmerzfreie, nicht-invasive Stimulation des Gehirns mit einer Stimulationsspule. Unter der Spule entsteht ein gepulstes Magnetfeld, das die Schädeldecke passiert und ein elektrisches Feld und somit ein Aktionspotential im stimulierten Hirnrindenareal induziert. Appliziert im Bewegungsareal des Gehirns führt die TMS zu einem sichtbaren und eindrücklich zu beobachtenden Muskelzucken. Eine wiederholte Stimulation führt zu länger anhaltenden Veränderungen im Gehirn, die in psychologischen und bildgebenden Experimenten (ableitbar unmittelbar nach einmaliger Anwendung) und in der Gesundung bei psychischen Erkrankungen (mehrtägige Behandlung) messbar sind. Seit der wissenschaftlichen Entdeckung der TMS im Jahr 1985 sind zahlreiche wissenschaftliche (“peer-reviewed”) Artikel erschienen (über 20.000 Einträge in der Publikationsdatenbank Pubmed), es gibt hochrangige Fachzeitschriften speziell zur Thematik der nicht-invasiven Gehirnstimulation. Die systematische Untersuchung in randomisierten, placebokontrollierten, klinischen Studien seit dem Jahr 1993 konnte die klinische Effektivität der TMS bei geringen Nebenwirkungen bei der Behandlung von Depressionen nachweisen. Trotz ihrer jungen Geschichte hält die TMS als Standardbehandlung seit einigen Jahren Einzug in die Gesundheitsversorgung zahlreicher Länder. Beispielsweise wurde 2015 die TMS in die deutsche nationale Versorgungsleitlinie für Unipolare Depression aufgenommen. International haben u.a. die US-amerikanische FDA und das britische NICE die TMS als Behandlung bei Depression zugelassen. Bei vielen anderen Erkrankungen verdichten sich die Hinweise, dass auch bei diesen TMS hilfreich sein könnte. Die Verbreitung der TMS hält an, beschleunigt sich und schlägt sich z.B. auch in der Diskussion über die Verbesserung kognitiver Leistungen durch Gehirnstimulation bei Gesunden nieder.

Die Energiewende wird meist im Kontext einer reinen Stromwende diskutiert; mit dem weiteren Zubau an PV und Windkraft sowie einem deutlichen Ausbau elektrischer Speicher soll der regenerative Anteil an der Stromversorgung bis 2050 auf 60% erhöht werden (von derzeit ca. 30%). Dabei ist der Anteil der Stromversorgung am Energieverbrauch eines Haushalts typischerweise unter 20%, 80 % werden für Wärme und Mobilität verwendet. Durch den drastischen Rückgang der Stromerzeugungskosten aus PV und Wind besteht inzwischen bei Großanlagen nahezu Preisparität im Vergleich zum Kauf von Heizöl. Damit stellt sich die Frage, wie ein System aufgebaut sein muss, das den überwiegenden Anteil des Strom- und Wärmeverbrauchs von Haushalten regenerativ deckt und gleichzeitig den überwiegenden Anteil der regenerativen Erzeugung selbst verbraucht. Es zeigt sich, dass bereits ein einfach aufgebautes System, bestehend aus PV-Anlage, Windanlage und thermischem Speicher in der Lage ist, diese Anforderung zu erfüllen.