Hört Vanja Subotic den Slogan „Fit bis ins hohe Alter“, denkt sie nicht an die sogenannten „Silver Ager“, also Personen ab 50. Der Fokus der Assistenzprofessorin am Institut für Wärmetechnik der TU Graz richtet sich viel mehr auf die Lebensdauer von Brennstoffzellen. So will sie dieser umweltfreundlichen Energiegewinnung zu ihrem verdienten Durchbruch zu verhelfen.
Vom U-Boot in jeden Haushalt
Die Brennstoffzelle ist ja keine ganz neue Technologie. Bereits vor vielen Jahrzehnten kam sie in U-Booten und in der Raumfahrt zum Einsatz. Bereiche allerdings, wo Kosten letztlich nicht entscheidend sind. Will man die Technologie aber „massentauglich“ machen, wie zum Beispiel als Antriebsart in der Automobilindustrie, sind Kosten sehr wohl ein Thema.
Der Forschungsschwerpunkt von Subotic liegt jedoch nicht auf den in der Mobilität eingesetzten Niedertemperaturbrennstoffzellen. „Mein Forschungsgebiet sind die Hochtemperaturbrennstoffzellen. Bei diesen kommen Materialien zum Einsatz, die erst ab Temperaturen von 600 Grad aufwärts zu reagieren beginnen. Damit eignen sie sich primär für stationäre Anwendungen, wie zum Beispiel Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen im Haushalt. Sie stellen eine umweltschonende und effiziente Energieversorgung dar.“ Zum Einsatz kommt diese Technologie bei uns vorerst primär bei Großprojekten. Aktuell gerade in Kooperation mit dem Verbund. Doch das heißt nicht, dass sie nicht massentauglich wäre. „In Japan gibt es beispielsweise über 400.000 solcher Anlagen“, so Subotic. Sie ist überzeugt, dass derartige Anlagen auch in Europa bald auf dem Markt verfügbar sein werden.
Anti-Aging für Brennstoffzellen
„Die EU will das Ziel erreichen, bis 2050 klimaneutral zu werden. Dafür werden wir neue Energien nutzen müssen, die möglichst effizient sind“, betont Subotic. Und Effizienz kann man der Brennstoffzelle nicht absprechen. Zumindest eine gewisse Zeit lang. Diese Zeit zu verlängern, ist das Ziel von Subotics Forschungen. Salopp gesagt forscht sie am Anti-Aging der Brennstoffzelle. „Mit der Zeit kommt es bei bestimmten Materialien zu Schädigungen. Wir erforschen, wie durch das Variieren von Betriebsbedingungen wie etwa. Brennstoff und Temperatur eine längere Lebensdauer erreicht werden kann.“ Was sich letztlich positiv auf die Kosten auswirkt. Ähnlich wie bei uns Menschen geht es beim Anti-Aging der Brennstoffzellen nicht nur um eine längere Lebensdauer. Sie sollen auch vitaler altern. „Ich möchte die Lebensdauer der Zellen verlängern. Sie müssen dabei aber sicher sein und eine konstant hohe Leistung erbringen“, erklärt Subotic.
Vom Nikola Tesla-Gymnasium in Kozarska Dubica zog es Vanja Subotic an die TU Graz, wo auch der geniale Erfinder einst sein Studium aufnahm. Im Gegensatz zu Tesla blieb Subotic Graz und der TU Graz treu.
Vanillekipferl und umweltfreundliche Batterien
Um konstant hohe Leistungen geht es auch im Forschungsbereich von Stefan Spirk vom Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik der TU Graz. Denn gerade erneuerbare Energie aus Wind- und Solarkraft hat den Nachteil großer Spannungsspitzen. Um diese im Stromnetz abzufedern, braucht es Batterien mit großen Speicherkapazitäten. Ein Beispiel ist die Redox-Flow-Batterie. Sie zeichnet sich durch viele Vorteile gegenüber der Lithium-Ionen-Batterie aus. Diese sind leichtere Skalierbarkeit, höhere Feuerfestigkeit, geringere Selbstentladung und eine hohe Lebenserwartung. Und nun wird sie auch noch umweltfreundlicher – mit Vanillin.
Auf dem Weg zum Spin-off
Spirk und seinem Team ist eine bahnbrechende Innovation gelungen: Das Kernelement der Redox-Flow-Batterie – flüssige Elektrolyte, deren Komponenten zumeist ökologisch bedenklich sind – wurde durch herkömmliches Vanillin ersetzt. Vanillin wie es auch in Vanillekipferln ent-halten ist. Ein weiterer Vorteil: Vanillin ist in großen Mengen vorhanden und wird bereits jetzt von der Papierindustrie hergestellt. Spirk führt bereits konkrete Gespräche mit einem weltweit führenden Hersteller von papierbasierten Produkten. Er bereitet sich auf die Gründung eines Spin-offs vor.
Unternehmerisches Denken wird an der TU Graz groß geschrieben: zahlreiche Mitarbeitende und Studierende entwickeln Unternehmensideen, gründen Start-ups und setzen innovative Ideen in die Tat um. Programme und Angebote, mit denen die TU Graz ihre Gründerinnen und Gründer unterstützt und fördert, finden Sie auf der Webseite „Gründen an der TU Graz“.
Sonnenstrom nach dem Plug-and-play-Prinzip
Einen Schritt weiter ist das Grazer Unternehmen und TU Graz-Spin-off EET – Efficient Energy Technology GmbH. Mit seinem Produkt Solmate liefert es „Sonnenstrom für jedes Zuhause“. Und das so effizient, einfach und schick, dass es zwischenzeitlich schon ausverkauft war. Aus gutem Grund: Der Vorteil von Solmate liegt in der Kombination von (erneuerbarer) Energieerzeugung und Stromspeicherung. Damit macht es jede Wohnung unabhängig und kann im Falle eines Umzugs ganz einfach mitgenommen werden. Solmate funktioniert nach dem Plug-and-play-Prinzip.
Kraftwerk am Balkon gibt Sicherheit
Die Solarpaneele werden wie ein Sichtschutz am Balkongeländer befestigt, mit dem Stromspeicher verbunden und bei einer gewöhnlichen Steckdose angesteckt. „Die einfache Anwendung ist unser Trumpf“, ist Christoph Grimmer, Mitgründer des Unternehmens und Absolvent der TU Graz, überzeugt. Er tüftelt im neu bezogenen Unternehmenssitz in der Grazer Herrgottwiesgasse bereits an einem neuen Produkt. Mit einem reinen Notstromsystem mit höherer Leistung reagiert Grimmer indirekt auf die Folgen der Corona-Zeit. Denn „die Lockdowns haben viele Menschen für die Verletzlichkeit der öffentlichen Infrastruktur sensibilisiert“, so Grimmer.
Studieren an der TU Graz: Wer sich für erneuerbare Energien interessiert, liegt mit den Studien Verfahrenstechnik oder naturwissenschaftlichen Studien wie (Technische) Chemie und (Technische) Physik an der TU Graz genau richtig. Das Studium der Elektrotechnik hat einen Fokus auf Energie und Energietechnik. Auch das Studium Maschinenbau beinhaltet diese Thematik. Diese beiden Studienrichtungen sind im Bachelor wie im Master mit Wirtschaft kombinierbar.
Weitere Infos unter www.tugraz.at/go/studienangebot
Die Forschenden der TU Graz suchen Lösungen für die brennenden Probleme der Gegenwart. Welche Themen sie derzeit auf dem Schirm haben und was man studieren kann, um wie sie die Zukunft zu verändern, erfahren Sie auf TU Graz screenshots.
