Herausragende Dissertationen
Das sind die Preisträgerinnen des Dr. Wilhelmy VDE Preises 2025
Drei Forscherinnen haben den Dr. Wilhelmy VDE Preis für ihre Dissertationen verliehen bekommen. Es geht um Fortschritte bei Brennstoffzellen, sicheren Rechnernetzen und optischen Chips für die Glasfaserkommunikation.
Dr.-Ing. Miriam Schüttoff gelangte über die Umweltingenieurwissenschaften zur Elektrotechnik. Ihr Interesse an erneuerbaren Energien führte sie schnell zur Energietechnik - und schließlich zum Wasserstoff. „Wenn man ihn richtig einsetzt und die Produktion klug organisiert, ist er für viele Probleme ein Schlüssel“, erklärt sie. In ihrer Promotion an der Universität Ulm wollte sie daher eine zentrale Herausforderung lösen.
Ein großes Hindernis bei der Entwicklung von Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC) sind verlässliche Lebensdauerprognosen. Industrielle Tests dauern mehrere Jahre, Forschungsansätze sind oft zu weit vom Praxiseinsatz entfernt. Schüttoff kombinierte beide Ansätze: Am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg entwickelte sie beschleunigte Lebensdauertests an großen Stacks und glich diese mit einem eineinhalbjährigen Referenztest ab.
Das Ergebnis: Ihr Verfahren liefert belastbare Prognosen für unterschiedliche Anwendungen in deutlich kürzerer Zeit. Zudem zeigte sich, dass Betriebsbedingungen wie Temperatur und Feuchte für die Lebensdauer relevanter sind als das Lastprofil. Ein führender OEM nutzt den Ansatz bereits. Schüttoff arbeitet nun an der Hochschule Kempten am Aufbau des neuen Instituts für Wasserstofftechnologie.
Rechnernetze sicher und effizient auslegen
Rechnernetze faszinieren Dr.-Ing. Lisa Maile seit langem, weil sie von der Industrieautomation bis zur Fahrzeugtechnik entscheidende Anwendungen ermöglichen. „Ein gutes Beispiel ist der elektronische Bremsassistent“, sagt sie. „Er funktioniert nur, wenn die Echtzeitkommunikation im Netzwerk absolut zuverlässig ist.“
Traditionell werden unterschiedliche Datenströme über separate Netzwerke übertragen - teuer und ineffizient. Mit TSN (Time Sensitive Networking) entwickelte die IEEE 802.1 Task Group einen Standard, der mehrere Datenströme in einem Netzwerk vereint. Maile untersuchte in ihrer Dissertation, wie solche Echtzeitnetzwerke mit minimalen Hardwareanforderungen sicher geplant werden können.
Im Fokus stand die Frage, wie sich garantierte Verzögerungen, redundante Übertragungswege und zukünftige Systemänderungen so gestalten lassen, dass Daten nicht im Puffer verloren gehen. Auf Basis ihrer Forschung entwickelte Maile ein Tool zur einfachen Parametrierung von TSN-Netzwerken und überprüfte industrielle Standards mit formalen wissenschaftlichen Methoden. Dabei identifizierte sie Unschärfen in den Berechnungsmodellen, die sicherheitsrelevant sein können.
Die TSN Task Group lud sie daraufhin als Editor ein, um an der Überarbeitung des Standards mitzuwirken. Maile arbeitet heute als Assistenz-Professorin an der Eindhoven University of Technology und will formale Methoden praxisnah in die Industrie bringen.
Laser auf optische Chips für die Glasfaserkommunikation integrieren
Für Dr.-Ing. Arezoo Zarif war die Physik des Lichts bereits früh ein faszinierendes Thema. Nach Studium und Masterabschluss an der Sharif University of Technology in Teheran promovierte sie an der Technischen Universität Dresden im Bereich optische Kommunikation. Ihr Forschungsschwerpunkt: ein optischer Isolator auf einem Siliziumchip.
Dieser Isolator ist entscheidend, damit der Laser - die integrierte Lichtquelle - keine Rück-Reflexionen abbekommt. Bisher werden dafür externe Bauteile benötigt. Zarif suchte nach einer integrierten Lösung direkt auf dem Chip und setzte dafür einen Mikroringmodulator ein. Der Lichtfluss wird dabei nur in eine Richtung zugelassen. Das spart Platz, Energie und Kosten und ermöglicht hohe Datenraten für Rechenzentren und Telekommunikationsnetzwerke.
Wichtig für Zarif war, dass der entwickelte Chip industriell skalierbar ist und die Performanceanforderungen erfüllt. Sie plant nun Forschungsprojekte und ein Patent. Aktuell arbeitet sie als Postdoktorandin an der TU Dresden im Bereich Quantenkommunikation weiter an hochleistungsfähigen optischen Chips.
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