Teilchenphysik auf internationalem Spitzenniveau

Von der Forschungsgruppe zum Sonderforschungsbereich: Ergebnisse von TeilchenphysikerInnen der Universität Siegen stoßen weltweilt auf Beachtung.

An der Universität Siegen forschen WissenschaftlerInnen in der theoretischen Elementarteilchenphysik auf internationalem Spitzenniveau. Das zeigt nicht nur die Beteiligung in einem Transregio-Sonderforschungsbereich zu diesem Thema, sondern auch die nun erfolgte Bewertung des Vorgänger-Projektes durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Von 2013 bis 2019 untersuchten ForscherInnen in Siegen und an der TU Dortmund unter dem Titel „Quark Flavour Physics and Effective Field Theories“ die Eigenschaften der fundamentalen Bausteine der Materie, den sogenannten Quarks. Das Projekt war von außerordentlichem Erfolg geprägt: Die DFG bescheinigt der Siegener Forschungsgruppe, die Flavour-Physik weltweit gestärkt und die Ziele des Projektes zum Teil übererfüllt zu haben. Für die internationale Sichtbarkeit der Universität Siegen ist dies von großem Wert.

Die Flavour-Physik ist eines der Teilgebiete der Teilchenphysik. Quarks kommen in sechs verschiedenen Sorten bzw. Flavours vor. Ein Quark eines Flavours kann sich dabei in ein Quark eines anderen Flavours umwandeln. Ziel der Forschungsgruppe war es unter anderem, das theoretische Verständnis dieser Übergänge qualitativ und quantitativ zu verbessern. In diesem Zuge wurde das theoretische Spektrum zur Durchführung von Präzisionsrechnungen wesentlich verbessert. 

Die erfolgreiche Arbeit zeigt sich auch in der Entwicklung des Projekts: 2016 wurde die Förderung von der DFG um drei weitere Jahre verlängert. 2019 ging dann – gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie und der RWTH Aachen – der Transregio-Sonderforschungsbereich „Phänomenologische Elementarteilchenphysik nach der Higgs-Entdeckung“ an den Start, in dem die Arbeit in größerem Rahmen fortgesetzt wird. „Das zeigt, auf welch hohem Niveau sich die Teilchenphysik an der Universität Siegen bewegt. Die positive Bewertung durch die DFG freut uns natürlich sehr“, sagt Prof. Dr. Thomas Mannel, Prorektor für Forschung und Sprecher der Forschungsgruppe. 

Sein Team hat zudem die Rolle Siegens als einer der führenden, internationalen Standorte in der Flavour-Physik gestärkt. Zahlreiche Arbeiten aus dem Projekt wurden von anderen WissenschaftlerInnen zitiert und weltweit diskutiert. Die DFG hob neben der internationalen Sichtbarkeit auch die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses im Rahmen des Projekts besonders hervor, dabei speziell die exzellente Betreuung sowie Einbindung von Masterstudierenden und Promovierenden. Lob gab es auch für die umfangreiche Unterstützung des Projekts durch die Hochschulleitung. „Das alles ist Ansporn und Bestätigung zugleich. Die Forschungsgruppe hat entscheidende Vorarbeit geleistet, die wir nun seit zwei Jahren im hochrangig besetzten Sonderforschungsbereich fortführen“, so Mannel. 

Summer School 2022

When: 4 October 2022 – 6 October 2022

Language: English

Duration: 3 Days

Credits: Certificate

Fee: EUR 50

Registration deadline: 31 August 2022 (Email secretary Mr Stettner-Davis: andre.stettner-davis@uni-siegen.de)

Number of Places: 20

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(Programming) – Skills 4 Engineers

Programming has become a very important skill in modern technology. Students who master programming languages during their studies often rank higher among their peers. In this Summer School you will learn about some of the most useful programming languages for engineers. You will get to know their environment with practical exercises that will boost your confidence in using these languages. You can even program your first water rocket! Whatever your goal, whether modules, projects or theses, and whether you have a Bachelor’s, Master’s or PhD, you will find this Summer School incredibly rewarding.
In addition to increasing your chances of success in your studies, our Summer School offers you an unforgettable opportunity for intercultural exchange and hiking in Siegen, the „most forested big city in Germany“. Gain insights into some of the most charismatic members of our faculty, student life at the University of Siegen and expand your network of contacts!
This course is very interactive and can be addictive.

✓ Lectures & tutorials
✓ Exercises
✓ Testing a real water-rocket
✓ Institute visit & expert talks
✓ Intercultural exchange & social events

Registrations for October 2022 are possible as of July 2022. Be aware of limited places (20)!

Course leader:

Research Institute for Water and Environment (fwu), Chair of Hydromechanics and Hydraulic Engineering, University Siegen

Lecturers:

· Prof. Dr. habil Jorge Leandro, head of the Chair of Hydromechanics and Hydraulic, have lectured several courses related to numerical methods and programming. Is author of a number of state-of-the-art software in Fortran and Matlab.

· Dipl. Ing Jörg Wieland, Lab chief Engineer at the Chair of Hydromechanics and Hydraulic, deep knowledge of Visual Basic for

· MSc. Felix Schmid, PhD candidate at the Chair of Hydromechanics and Hydraulic, deep knowledge of Matlab, Python, and Geographic information system (GIS).

· MSc. Taylor Johnson, PhD candidate at the Chair of Hydromechanics and Hydraulic, deep knowledge of Python.

Target group:

Every year we welcome students from all over the world. You can become part of our international student community if you:

– are at least 18 years old
– pursue your higher education
– are proficient in the English language

Desirable is basic knowledge in Engineering related fields.

Course aim

This Summer School is all about improving your programming skills. Learning how to think algorithmically and solve programming problems efficiently. Become familiar with programming languages such as Phyton, Matlab and Visual Basic Application (for Excel). Exercises vary from typical engineering problems to using recursive formulas and solving partial differential equations.
Feel free to visit our website for more courses!

Credits info

Participants will receive a personalized certificate from the Research Institute for Water and Environment (Forschungsinstitut Wasser und Umwelt – FWU) from the University Siegen

Fee info

EUR 50: The program fees contain for example:

– Coffee break and lunch
– A local public transportation ticket
– Broad supporting program
– Personal support from local mentors
– Emergency contact

Please Email Mr Stettner-Davis for registration and further details: andre.stettner-davis@uni-siegen.de

Forschungserfolg in der Physik

Eine Studie eines Teams von European XFEL und der Universität Siegen hat erstmals gezeigt, dass einzelne Röntgenlaserpulse genutzt werden können, um ultraschnelle Veränderungen an Materialoberflächen mit bisher unerreichter Tiefen- und Zeitauflösung zu beobachten.

Ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter der Leitung von European XFEL und der Universität Siegen hat erstmals gezeigt, dass die intensiven Pulse eines Röntgenlasers genutzt werden können, um ultraschnelle Prozesse, die auf und direkt unter Materialoberflächen ablaufen, mit bisher unerreichter Tiefen- und Zeitauflösung zu untersuchen. Damit können die Forschenden Prozesse erfassen, die mehr als eine Milliarde Mal schneller sind als das, was bisher auf diesem Gebiet beobachtet werden konnte. Die Ergebnisse, die das Team in der Fachzeitschrift Physical Review Research veröffentlicht hat, ebnen den Weg für vielfältige Anwendungen, die auf dem Verständnis von ultraschnellen Prozessen auf Oberflächen beruhen. Beispiele dafür sind die Laserbearbeitung von Materialoberflächen zur Schaffung maßgeschneiderter Strukturen im Nanomaßstab oder die Realisierung kompakter laserbasierter Teilchen- oder Strahlungsquellen.

Mit Hilfe intensiver Laserpulse lassen sich winzige Oberflächenstrukturen im Nanobereich mit optimierten optischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften erzeugen. Solche maßgeschneiderten Strukturen spielen eine entscheidende Rolle auf vielen Gebieten mit erheblicher gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Auswirkung. Sie können zur Herstellung antimikrobieller Beschichtungen, zur Verbesserung der Verbindung von Zahnimplantatschrauben mit dem Knochen und zum Bau fortschrittlicher, besonders widerstandsfähiger optischer Komponenten verwendet werden. Um diese Strukturen besser herstellen und ihre Auswirkungen verstehen zu können, müssen Forschende zunächst die ultraschnellen Prozesse beobachten und verstehen, die beim Auftreffen der intensiven Femtosekundenlaserpulse ablaufen, die bei der Oberflächenbearbeitung eingesetzt werden.

„An Synchrotronstrahlungsquellen ist die Zeitauflösung solcher Oberflächenuntersuchungen bisher auf wenige Millisekunden, also tausendstel Sekunden beschränkt“, erklärt Lisa Randolph, Postdoktorandin an der Universität Siegen und Erstautorin der Studie. „Wir haben jetzt gezeigt, dass man mit einzelnen Röntgenlaserpulsen auf Pikosekunden, also billionstel Sekunden springen kann – das entspricht einer mehr als eine Milliarde Mal besseren Zeitauflösung. Und dank unseres speziellen Aufbaus, bei dem die Röntgenstrahlen in einem flachen Winkel, im sogenannten streifenden Einfall, auf die Materialoberfläche treffen, können wir die Prozesse auf und direkt unter der Oberfläche mit einer Tiefenauflösung im Nanometerbereich beobachten.“

Der technologische Durchbruch gelang dem Team am SACLA-Röntgenlaser in Japan durch die Kombination der oberflächensensitiven Kleinwinkelstreuung unter streifendem Einfall mit den von SACLA erzeugten Röntgenpulsen. Diese neuartige Methode ermöglichte es den Forschenden, die ultraschnellen Veränderungen des Dichteprofils an und unter der Oberfläche, die durch einen auf das Material auftreffenden Laserpuls ausgelöst werden, mit einer räumlichen Auflösung von Nanometern (milliardstel Meter) und einer zeitlichen Auflösung von Pikosekunden (billionstel Sekunden) zu beobachten. Um die beteiligten Prozesse besser zu verstehen, verglich das Team anschließend die experimentellen Ergebnisse mit den Daten aus Simulationsmodellen. „Unsere experimentellen Daten stellen modernste Plasmasimulationsmodelle in Frage“, berichtet Mohammadreza Banjafar, Doktorand von European XFEL und der Technischen Universität Dresden und Zweitautor der Studie. „Überraschenderweise sagen die weit verbreiteten hydrodynamischen Simulationen die in unseren Experimenten gemessene Dichtedynamik nicht korrekt voraus.“ Sogenannte Particle-in-Cell-Simulationen hingegen, die bisher als unzureichend galten, um solch intensive Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie zu beschreiben, zeigten eine deutlich bessere Übereinstimmung mit dem Experiment.

„Allerdings fehlen auch in diesen Particle-in-Cell-Simulationen noch viele physikalische Effekte“, sagt Motoaki Nakatsutsumi von European XFEL, der das Experiment koordinierte. „Unsere Methode wird dazu beitragen, die Modellierung von Laser-Festkörper-Wechselwirkungen weiter zu verbessern und neue Anwendungen dafür zu entwickeln.“ Insbesondere erwarten die Forschenden, dass die beispiellosen Möglichkeiten, die ihre neue Technik bietet, neue Perspektiven für die Lasermaterialbearbeitung und die Forschung mit hohen Energiedichten eröffnen werden.

Wissenschaftliche Ansprechpartner
Dr. Lisa Randolph
Tel. +49 271 740 3761
E-Mail: lisa.randolph@uni-siegen.de

Dr. Motoaki Nakatsutsumi
Tel: +49 40 8998 6966
E-Mail: motoaki.nakatsutsumi@xfel.eu

Publikation:
L. Randolph, M. Banjafar, T.R. Preston, T. Yabuuchi, M. Makita, N.P. Dover, C. Rödel, S. Göde, Y. Inubushi, G. Jakob, J. Kaa, A. Kon, J.K. Koga, D. Ksenzov, T. Matsuoka, M. Nishiuchi, M. Paulus, F. Schon, K. Sueda, Y. Sentoku, T. Togashi, M. Bussmann, T.E. Cowan, M. Kläui, C. Fortmann-Grote, L. Huang, A.P. Mancuso, T. Kluge, C. Gutt and M. Nakatsutsumi, “Nanoscale subsurface dynamics of solids upon high-intensity laser irradiation observed by femtosecond grazing-incidence x-ray scattering”, Phys. Rev. Res. 4, 033038  (2022)

MINToringSi zu Besuch im Campus Buschhütten

Was haben ein Reallabor und eine Realwerkstatt mit dem Campus Buschhütten zu tun? Was ist eine Smarte Lernfabrik? Welche Möglichkeiten gibt es, um nach einem MINT-Studium bei Unternehmen, wie zum Beispiel der Achenbach Buschhütten GmbH & Co. KG Fuß zu fassen? Antworten auf diese und weitere Fragen bekamen Mitte Juni rund 20 Schülerinnen und Schüler des Programms „MINToringSi – Studierende begleiten Schülerinnen und Schüler auf ihrem Weg in ein MINT-Studium“, als sie den Campus Buschhütten in Kreuztal-Buschhütten besuchten. Begleitet wurden sie von den fünf MINToren Anna-Lena Dreisbach, Alexander Becher, Tobias Held, Dr. Thomas Schulte und Tristan Zemke, die selbst Studierende bzw. Assistenten, Doktoranden und Mitarbeiter der MINT-Disziplinen an der Universität Siegen. Ebenfalls vor Ort war Julia Förster, die MINToringSi-Programmkoordinatorin der Arbeitgeberverbände Siegen-Wittgenstein.

Gerne waren alle der Einladung von MINTor Alexander Becher nach Kreuztal gefolgt. Vor Ort wusste der ambitionierte MINTor und zugleich Doktorand am Lehrstuhl IPEM (International Production and Engineering Management) der Universität Siegen einiges über den Campus Buschhütten zu berichten. Als Gesprächspartner standen weiterhin Peter Haub und Axel Marx von der Achenbach Buschhütten GmbH & Co. KG Rede und Antwort. Peter Haub erläuterte den Anwesenden unter anderem die verschiedenen Produktionsschritte für Haushaltsfolien auf Folienschneidmaschinen. Axel Marx hingegen warb für unterschiedliche Berufe des Kreuztaler Familienunternehmens. Bei einer Führung durch die Fertigung und Montage von Walzwerkanlagen und Folienschneidmaschinen, wusste Axel Marx allerhand Interessantes zu berichten. So gab er unter anderem Einblicke ins Produktprogramm der Kreuztaler Firma. Höhepunkt und Abschluss der Führung war für alle Anwesenden sicherlich der Walzwerksimulator an dem die MINTees sich selbst versuchen durften.

Anschließend gab Personalleiter Dr. Mario Penzkofer den MINTees noch professionelle Informationen über das breite Spektrum denkbarer Ausbildungs- und Karrierewege in Sachen Technik.

„Ziel des Tages war es, den am MINToringSi-Programmteilnehmenden Einblicke in die Geschäftsbereiche eines mittelständischen Unternehmens zu geben und aufzuzeigen, wie mögliche Karrierewege in diese Branche aussehen können“, sagte Julia Förster, Programmkoordinatorin seitens der Arbeitgeberverbände Siegen-Wittgenstein.

Regenrohr-Generator überzeugte die Jury

Im Rahmen des Coaching-Programms „MINToringSi – Studierende begleiten Schülerinnen und Schüler auf ihrem Weg in ein MINT-Studium“ wurde im Haus der Siegerländer Wirtschaft eine von drei Gruppen zum Sieger der fünf Monate dauernden Projektphase gekürt. Das Projekt der Gruppe – die Möglichkeiten der Energiegewinnung mithilfe eines Regengenerators.

Nach der vorangegangenen schriftlichen Ausarbeitung der Projekte hatten alle Gruppen die Gelegenheit, ihre Projekte inklusive der konstruierten Prototypen einem interessierten Publikum aus Vertretern von Unternehmen, der Universität Siegen und Schulvertretern zu präsentieren. Die Bandbreite der vorgestellten Arbeiten umfasste neben dem Siegerprojekt eine nachhaltige Ladestation für E-Bikes sowie die Temperaturregelung von Getränken. In Umfang und Interdisziplinarität gingen die Projekte über die schulüblichen Arbeiten hinaus, um einen ersten Einblick in die Studien- und spätere Berufswelt zu vermitteln.

„Die Arbeit des Gewinnerteams überzeugte durch außerordentliche Zielstrebigkeit, Fleiß, Teamarbeit sowie ein gutes Zeitmanagement – und all das in Zeiten der Corona-Pandemie“, erläuterte Julia Förster, Programmbetreuerin seitens der Arbeitgeberverbände Siegen-Wittgenstein die Juryentscheidung in ihrer Laudatio. Die Arbeit von Laura Baumgarten, Tjark Fischer, Mohamed Taher Khazuran, David Koch, Miriam Kölsch, Ruth Schneider und Ole-Samuel Witt stäche in vielerlei Hinsicht heraus. Sowohl durch das gesellschaftlich sehr aktuelle Thema als auch durch die Verwendung von vielen Naturwissenschaftlichen und Technischen Themengebieten. „Elektrotechnik, Physik und Aspekte des Maschinenbaus sind in die Arbeit eingeflossen. Auch aus akademischer Sicht kann die Arbeit durch ihre sehr gute Dokumentation überzeugen. Abgerundet wird der sehr gute Eindruck durch einen funktionsfähigen Prototyp“, sagte Julia Förster in ihrer Laudatio.

Vor den Präsentationen wurden in den Grußworten von Julia Förster (VdSM Verband der Siegerländer Metallindustriellen e.V.) und Prof. Dr. Holger Schönherr (Dekan der Naturwissenschaftlich Technischen Fakultät IV der Universität Siegen) die Wichtigkeit des Nachwuchses in den MINT-Fächern betont. Ebenfalls hervorgehoben wurde das Engagement der drei MINToren Désirée Schütz, Timo Meyer und Damian Sulik, die jeweils eine Gruppe betreut haben und auch weiterhin betreuen. 

Abgerundet wurde die Veranstaltung mit den Musikstücken „Viva la Vida“ von Coldplay, „Man in the mirrow“ von Michael Jackson und „ich glaube ich vermisse“, die Musiker Kevin Rudek mit Gitarre und Gesang eindrucksvoll dargeboten hatte.

Siegen als Wissenschafts-Standort für Künstliche Intelligenz gefördert

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert eine Forschungsgruppe zur Künstlichen Intelligenz der Universität Siegen.

Im Rahmen ihrer strategischen Förderinitiative im Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) acht neue Forschungsgruppen – eine davon an der Universität Siegen. Hier ist das Projekt „Learning to Sense“ („Lernen optimaler Bilddatensensorik“) angesiedelt, Sprecher ist Prof. Dr. Michael Möller von der Professur für Computer Vision. Die Förderung läuft zunächst über die nächsten vier Jahre mit einer Option zur Verlängerung um weitere vier Jahre. „Ich freue mich sehr über diesen Erfolg, der die Universität Siegen zu einem sichtbaren Standort der KI-Forschung macht“, sagt Professor Dr. Thomas Mannel, Prorektor für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs. „Insbesondere die Verknüpfung von Künstlicher Intelligenz mit der Sensorik, die bereits eine lange Tradition in Siegen hat, eröffnet neue Perspektiven.“ Die neuen Verbünde erhalten insgesamt rund 31,4 Millionen Euro. Die Uni Siegen hatte 3,2 Mio. Euro beantragt.

Um das Forschungsthema besser zu verstehen, hilft ein Selbstversuch mit der eigenen Smartphone-Kamera. Wenn man einen Gegenstand – zum Beispiel einen Schreibtisch – vor einem hellen Fenster fotografiert, sind Innen- und Außenraum nie gleich gut belichtet. Fokussiert man auf den Schreibtisch, kann man auf dem Foto die Bäume vor dem Fenster meist nicht gut erkennen. Der Außenraum ist völlig überbelichtet. Fokussiert man auf das Fenster, sind die Bäume draußen gut zu sehen, der Innenraum aber ist viel zu dunkel – man sieht den Schreibtisch kaum. Stellt man sich nun vor, dass nicht ein menschliches Auge, sondern ein maschineller Algorithmus den Bildinhalt identifizieren soll, so ist das in beiden Versionen nicht vollumfänglich möglich. Wie aber kann künstliche Intelligenz genutzt werden, um gleichzeitige die Sensorik und die Auswertung der Bilddaten zu steuern, um derartige Probleme zu lösen? Und wie müssen das maschinelle Lernverfahren sowie der zugehörige Bildsensor der Kamera gestaltet sein, damit das Maximum an Informationen aus den Daten extrahiert werden kann?

Das Siegener Team arbeitet daran, die Sensortechnik sowie das maschinelle Lernen zu verknüpfen und anwendungsspezifisch zu optimieren – wie im Beispiel vereinfacht dargestellt. „Diese beiden Schritte sollten zusammen geschehen, und nicht – wie bisher in der Praxis – getrennt voneinander“, sagt Prof. Dr. Michael Möller. Eine gemeinsame, interdisziplinäre Entwicklung von Sensorsystemen, deren Simulation und maschinellen Lernverfahren habe großes Potential in unterschiedlichen Bereichen des maschinellen Sehens („Computer Vision“). Hierzu ist aber sowohl in der Entwicklung neuer Bildsensoren als auch im Bereich des maschinellen Lernens Grundlagenforschung nötig.

Ein mögliches Anwendungsgebiet ist die 3D-Mikroskopie von Zellen. Diese Bildgebung ist zum Beispiel wichtig, um ein besseres Verständnis darüber zu bekommen, wie sich Krebszellen entwickeln. Die Siegener Forscher:innen um Prof. Dr. Ivo Ihrke arbeiten daran, wie das Sensorsystem und ein maschinelles Lernverfahren so gestaltet werden können, dass besonders gute Bildqualität für diesen biologische Einsatzfall entsteht. Ein anderes Anwendungsgebiet ist die Materialanalyse. Prof. Dr. Peter Haring Bolívar und sein Team bauen Sensoren im Bereich der Terrahertzfrequenz, um optimal unter Oberflächen in die Struktur von Bauteilen schauen zu können. In einem dritten Anwendungsbereich der Sensorik konstruiert Prof. Dr. Bhaskar Choubey und sein Team optimal auf maschinelle Lernverfahren abgestimmte CMOS Sensoren für Kameras im Frequenzbereich sichtbaren Lichtes. Ein Großteil der für das gemeinsame Optimieren von Sensorsystemen und maschineller Lernverfahren nötigen Simulation wird vom Team um Prof. Dr. Andreas Kolb erforscht. Prof. Dr. Margret Keuper, Prof. Dr. Volker Blanz und Prof. Dr. Michael Möller arbeiten mit ihren Teams an neuen maschinellen Lern- und Optimierungsverfahren, welche Freiheitsgrade der Sensorsysteme und für die Daten verwendeten neuronalen Netzwerke gemeinsam optimieren. Alle Professor:innen der Forschungsgruppe sind Teil des Zentrums für Sensorsysteme (ZESS) und der Fakultät IV der Universität Siegen.      

Neben der Universität Siegen werden auch die HU Berlin, die TU Kaiserslautern, die Universitäten Bonn (zwei Projekte), Bremen, Frankfurt/a.M. und Karlsruhe gefördert.

„Beste Perspektiven“

Die Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät der Uni Siegen verabschiedete ihre Absolvent:innen mit der Jahresfeier im Apollo-Theater.

Mehr als 1.000 Student:innen der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät (Fakultät IV) haben seit 2020 ihr Studium an der Universität Siegen abgeschlossen. Nun stand nach mehr als zwei Jahren pandemie-bedingter Pause die akademische Jahresfeier der Fakultät im Apollo-Theater in Siegen an. Ein großer Teil der Absolvent:innen (Bachelor und Master) füllte ebenso den Saal wie knapp 140 Doctores der Abschlussjahrgänge 2020 bis 2022. Sie alle feierten den erfolgreichen Abschluss des Studiums an der Universität – ob Maschinenbau, Chemie oder Elektrotechnik. Darüber hinaus gab es Anlass zur Freude über die Habilitationen von Dr. Marco Oesting aus dem Department Mathematik und Dr. Chau Nguyen aus dem Department Physik.

„Es ist ein Zeichen der Anerkennung, dass wir uns heute hier im Herzen der Stadt zusammengefunden haben“, begrüßte der Bürgermeister der Stadt Siegen, Steffen Mues, die Absolvent:innen. Er verwies auf „beste Perspektiven in unserer Region“ im Hinblick auf die Fachgebiete, und appellierte an die qualifizierten Fachkräfte die heimische Industrie mit ihrem Wissen zu unterstützen.

Der Dekan der Naturwissenschaftlich-Technischen-Fakultät, Prof. Dr. Holger Schönherr, zeigte sich glücklich über die zahlreichen Abschlüsse und darüber, dass die Absolvent:innen den zahlreichen Widrigkeiten getrotzt haben: „Vor dem Hintergrund der Erfahrungen der vergangenen von der Pandemie geprägten Semestern und insbesondere der bis vor kurzem unvorstellbaren Kriegshandlungen der letzten Monate stellt sich uns allen die Frage, wie die Zukunft erfolgreich, sicher und vor allem nachhaltig und friedlich gestaltet werden kann. Ich bin mir sicher, dass Sie unser aller Zukunft aktiv und verantwortungsvoll mitgestalten und zum Positiven verändern helfen.“

Den Festvortrag hielt Prof. Dr. Ivo Ihrke aus dem Department Elektrotechnik und Informatik. Er führte in das Thema Computational Imaging, die rechnergestützte Bildgebung, ein. Der Bogen spannte sich vom historischen Überblick der optischen Bildgebung bis hin zu spannenden Forschungsthemen wie der Abbildung schwarzer Löcher oder der Entschlüsselung der Struktur des SARS-CoV-2 Virus und des sog. Spike Proteins.

Der diesjährige Forschungspreis der Fakultät ging an Dr. Zhen-Peng Xu aus dem Department Physik. In seiner Forschung konzentriert sich der Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung auf Korrelationen in Quantensystemen, insbesondere Quantenkontextualität, Quantennichtlokalität und Verschränkung im Quantennetzwerk. Anfang dieses Jahres erhielt er von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften den „Paul Ehrenfest Best Paper Award for Quantum Foundations“ für seine Arbeiten zur Quantenkontextualität.

Die Studierenden der Naturwissenschaftlich-Technischen-Fakultät übergaben den Nachwuchslehrpreis an Dr. Andreas Bablich aus dem Department Elektrotechnik und Informatik. Dr. Bablich hat sich in Pandemiezeiten als besonders innovativ in seiner Lehrmethodik gezeigt. Er schaffte es insbesondere, seine Inhalte kreativ und jederzeit zugänglich für die Studierenden zu erklären und zu demonstrieren.

Schließlich vergab auch in diesem Jahr die Krombacher Brauerei den „Krombacher IT-Preis“ für „herausragende Leistungen in Informatik“. Preisträgerin ist Christina Runkel, die ihr Studium mit dem „Master of Science“ herausragend abgeschlossen hat.

Die Gäste wurden von Markus Krczal durch das Programm geführt. Dabei konnte der Moderator dem einen oder anderen der vielen Absolvent:innen ein paar Details der Arbeit entlocken und so dem Zuschauer die Vielfalt der Themen und Leistungen näherbringen.

Forschungsprojekt BERTI auf der World Expo in Dubai vorgestellt

Im Forschungsprojekt BERTI haben Wissenschaftler:innen der Universität Siegen gemeinsam mit Projektpartner:innen einen thermochemischen Speicher entwickelt, mit dem industrielle Abwärme verlustfrei gespeichert und nutzbar gemacht werden kann. Das Projekt wurde auf der Weltausstellung in Dubai nun einem internationalen Publikum vorgestellt.

Viele Industrieprozesse sind sehr energieintensiv und erzeugen ein hohes Maß an Wärme. Wärme, die bislang nur zu einem geringen Teil wieder genutzt wird. Um die sonst an die Umgebung abgegebene Abwärme speichern und nutzbar machen zu können, haben Wissenschaftler:innen der Universität Siegen in dem Forschungsprojekt „Bewegtes Reaktionsbett zur thermochemischen Energiespeicherung“ (kurz: BERTI) ein thermochemisches Speichersystem bestehend aus Speichermaterial und Reaktor entwickelt und im Labormaßstab einen erfolgreichen Funktionsnachweis durchgeführt. Die neuartige Entwicklung wurde im deutschen Pavillon auf der Expo in Dubai jetzt einem internationalen Publikum präsentiert. Ausgewählt wurde das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).

Industrielle Abwärme hat großes Potenzial für die Energiewende und ist auch in Hinblick auf die Abhängigkeit von Erdgaslieferungen interessant. „In Bezug auf die Verbrennung von Erdgas hat die Nutzung industrieller Abwärme ein Einsparpotenzial von rd. 20 Millionen Tonnen CO2“, erklärt Dr. Sandra Afflerbach, die zur thermochemischen Speicherung und Transformation von Wärme forscht. Der in dem Projekt entwickelte innovative Wärmespeicher ermöglicht es, die Nutzung der Abwärme von der Erzeugung örtlich und zeitlich zu entkoppeln. Zudem verfügt das Speichermaterial aufgrund seines Be- und Entladeprinzips über ein Vielfaches der Speicherdichte bislang kommerzialisierter Speichersysteme. Das neuartige, kalkbasierte Speichermaterial ist kostengünstig, wird bereits in großen Mengen in Deutschland abgebaut, ist nicht giftig oder umweltschädigend und rezyklierbar. So kann die bislang ungenutzte Energie beispielsweise in Strom umgewandelt oder in Fernwärmenetze eingespeist werden, wodurch der Energieverbrauch deutlich reduziert und eine effizientere, kostengünstigere Energienutzung erreicht wird.

Das Verfahren zur Herstellung des Speichermaterials wurde an der Universität Siegen zunächst im Labormaßstab entwickelt und anschließend erfolgreich in den Technikumsmaßstab skaliert. Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften bleibt das entwickelte Speichermaterial auch nach vielen Be- und Entladezyklen stabil und fließt gleichbleibend durch den Reaktor. „Ohne eine solche Modifikation ist das Speichermaterial pulverförmig und sehr kohäsiv weshalb es sich in dieser Form für den Einsatz in einem bewegten Reaktionsbett nicht eignet“, erklärt Afflerbach. An dem mit rund 1,09 Millionen Euro vom BMWK geförderten Projekt waren gleich zwei Professuren der Universität Siegen beteiligt. „Expert:innen aus beiden Lehrstühlen haben das Projekt durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit zum Erfolg geführt“, so Afflerbach. Während die Professur für Energie- und Umweltverfahrenstechnik von Prof. Dr. Wolfgang Krumm die Modellierung des Reaktors ausführte, entwickelte Dr. Sandra Afflerbach am Institut für Bau- und Werkstoffchemie um den mittlerweile emeritierten Prof. Dr. Reinhard Trettin das Speichermaterial und untersuchte die zugrunde liegenden festkörperchemischen Prozesse. Darüber hinaus waren das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie die Unternehmen Rheinkalk und Bühler Projektpartner. 

Das erfolgreich abgeschlossene Projekt BERTI reiht sich damit in eine Folge zukunftsweisender, kooperativer Projektarbeiten an den beiden Lehrstühlen der Universität Siegen ein und baut auf den Vorgängerprojekten TCSPower (gefördert durch die EU im Rahmen des Seventh Framework Programme) und TheSan (gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie). „Mit der erfolgreich abgeschlossenen Promotion von Frau Dr. Afflerbach hat sich das Themenfeld der thermochemischen Energiespeicherung an der Universität Siegen etabliert und Fragestellungen für zahlreiche studentische Qualifikationsarbeiten mit natur- und ingenieurwissenschaftlichem Schwerpunkt eröffnet“, erläutert Prof. Dr. Trettin.

„Wir arbeiten weiter an diesem zukunftsweisenden und wissenschaftlich spannenden, interdisziplinären Thema“, so Afflerbach. „Aktuell beschäftigen wir uns am Lehrstuhl für Energie- und Umweltverfahrenstechnik im Rahmen des Projekts ITESS in Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, der Firma Rheinkalk GmbH und der WEP Wärme-, Energie- und Prozesstechnik GmbH mit der Einbindung thermochemischer Speicher in Fernwärmenetze. Im Rahmen eines thematisch an das Projekt BERTI angelehnten und durch die Bundesstiftung Umwelt geförderten Promotionsvorhabens am Lehrstuhl für Energie- und Umweltverfahrenstechnik wurde der Masse und Wärmetransport in und aus dem modifizierten Speichermaterial mathematisch modelliert, wodurch zusätzlich wichtige Aspekte zur zukünftigen Materialentwicklung aufgezeigt werden konnten.

Um jedoch die technologische Reife thermochemischer Speichersysteme weiter voranzutreiben, ist nun auch eine Erprobung des Systems im Feld ausschlaggebend. Dazu finden sich in dem von Schwerindustrie geprägten Siegerland zahlreiche Kooperationspartner für ein bereits geplantes Folgeprojekt. Derzeit arbeiten wir an der Ausarbeitung eines Antrags zu einem Kooperationsprojekt mit den Firmen BGH Edelstahl Siegen GmbH, Gontermann-Peipers GmbH, Rheinkalk GmbH, ROTAMILL GmbH sowie der Walzen IRLE GmbH, welches die Konstruktion und den Feldtest eines thermochemischen Speichersystems zur Abwärmenutzung beinhaltet. Hierbei haben die beteiligten Firmen durch eine Anschubfinanzierung eine große Unterstützung geleistet. Wir sind uns sicher, dass das zu entwickelnde System zukünftig einen großen Beitrag zur Decarbonisierung der Stahlindustrie leisten kann.“

Ansprechpartnerin

Dr. Sandra Afflerbach
Tel. 0271 740-2818
E-Mail : sandra.afflerbach@uni-siegen.de