Internationale Auszeichnung für Spitzenforschung
Großer Erfolg für die Universität Stuttgart: Jun.-Prof. Dr. Stefan Mönch, Juniorprofessor am Institut für Elektrische Energiewandlung (IEW), erhält einen der renommierten ERC Starting Grants des Europäischen Forschungsrats (ERC). Mit rund 1,5 Millionen Euro fördert die EU sein Projekt „TolleConverter“, das die Vision einer nahezu verlustfreien elektrischen Energiewandlung vorantreiben soll.
Die Bedeutung dieser Auszeichnung unterstrich Prof. Manfred Bischoff, Prorektor für Forschung und nachhaltige Entwicklung der Universität Stuttgart: „Das Konzept von Prof. Mönch fügt sich perfekt in unsere Leitidee ‚Intelligente Systeme für eine zukunftsfähige Gesellschaft‘ ein. Der ERC-Grant stärkt unsere Position als international sichtbare Forschungsuniversität und unterstützt unser Engagement für Nachhaltigkeit.“
Energieumwandlung als Schlüssel zur Klimawende
Die Elektrifizierung von Mobilität, Industrie und Haushalten gilt als entscheidender Hebel auf dem Weg zu einer klimaneutralen Zukunft. Doch ein Problem bleibt: Energieverluste bei der Umwandlung von Spannung und Stromart. Durchschnittlich wird elektrische Energie auf dem Weg vom Erzeuger bis zum Verbraucher viermal umgewandelt – und bei jeder dieser Wandlungen geht ein Teil der Energie verloren.
„Wenn wir eine emissionsfreie Gesellschaft erreichen wollen, müssen wir diese Verluste drastisch senken“, betont Mönch. Genau hier setzt sein Forschungsansatz an.
Partial-Power-Processing: Ein smarter Ansatz
Kern des Projekts sind sogenannte Partial-Power-Processing-Wandler (PPP-Wandler), die nur einen Teil der Leistung umwandeln, anstatt die gesamte Energie mehrfach zu konvertieren. Mönch veranschaulicht dies am Beispiel Elektromobilität: „Wenn eine Batterie von 400 auf 350 Volt geladen wird, wird bisher die gesamte Leistung gewandelt – das ist ineffizient und teuer. PPP-Wandler verarbeiten nur die Differenz, also in diesem Fall nur rund ein Achtel der Gesamtleistung. Das spart Energie und Kosten.“
Auch Multilevel-Wandler sollen in der Forschung betrachtet werden, da sie durch Aufteilung auf mehrere Spannungsstufen besonders hohe Wirkungsgrade ermöglichen. Ziel ist es herauszufinden, wie viele Stufen optimal sind, bevor der zusätzliche technische Aufwand den Nutzen wieder verringert.
Anwendungen von E-Mobilität bis Wärmepumpen
Besonders spannend sind die Anwendungsmöglichkeiten. Die Forschungsgruppe will die Technologie nicht nur für Elektrofahrzeuge, sondern auch für Festkörperwärmepumpen untersuchen, die ohne klimaschädliche Kältemittel auskommen. Solche Systeme könnten die Heiztechnik revolutionieren.
Darüber hinaus sollen Demonstratoren entwickelt werden, die die Technologie auch für andere Felder nutzbar machen – etwa für Soft Robotics, wo intelligente Werkstoffe durch elektrische Spannung ihre Form verändern, oder für Energy Harvesting, also die Rückgewinnung von Energie aus der Umgebung.
Ausbau der Forschungsgruppe in Stuttgart
Dank des ERC-Starting Grants kann Mönch seine Forschungsgruppe erheblich erweitern. Bereits jetzt arbeitet er mit jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern an innovativen Konzepten für eine verlustarme Energieumwandlung. Seine wissenschaftliche Karriere begann am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) in Freiburg, wo er sich auf Galliumnitrid-Leistungselektronik spezialisierte – eine Schlüsseltechnologie für hocheffiziente Umrichter.
„Mit dem ERC-Projekt haben wir die Chance, grundlegende Fragen zu beantworten und die Basis für eine neue Generation von Energiewandlern zu legen“, so Mönch.
Ein wichtiger Meilenstein für die Universität Stuttgart
Mit dem ERC-Starting Grant für Mönch steigt die Zahl der ERC-Förderungen an der Universität Stuttgart auf 16. Diese Förderungen gelten als internationales Gütesiegel für exzellente Wissenschaft. Sie zeigen, dass die Universität Stuttgart ein attraktiver Standort für Spitzenforschung ist – besonders in den Bereichen Energietechnik, Nachhaltigkeit und intelligente Systeme.