Innowacyjność i sieć kontaktów na całym świecie

Poduszka powietrzna, format MP3, komputer kwantowy czy ekologiczny wodór: od dziesiątków lat Towarzystwo Fraunhofera jest znane na całym świecie z wynalazków i badań w dziedzinie kluczowych technologii. 

Śmigłowiec „Racer”
Fraunhofer IGCV mit Airbus

O tym, jak duże jest Towarzystwo Fraunhofera (niem. Frauenhofer-Gesellschaft), można przekonać się dopiero wtedy, gdy weźmie się do ręki mapę. Ośrodki badawcze Towarzystwa Fraunhofera są w zasadzie wszędzie - w samych Niemczech w Itzehoe niedaleko wybrzeża Morza Północnego i na samym południu w Holzkirchen w Górnej Bawarii, gdzie widać już Alpy. W samych Niemczech w 2022 roku liczy ono 76 instytutów i samodzielnych jednostek badawczych. Kolejne ośrodki znajdują się niemal na wszystkich kontynentach: w USA i Brazylii, a także w RPA, Izraelu, Chinach i Indiach. Towarzystwo Fraunhofera (FHG) posiada sieć kontaktów na całym świecie i jest największą organizacją zajmującą się badaniami stosowanymi w Europie. Fizyka budowli, przetwarzanie danych, fotowoltaika, biomedycyna, mechatronika czy badania nad polimerami - nie ma chyba tematu z zakresu nauk przyrodniczych czy technologii, w którym Towarzystwo nie uczestniczyłoby aktywnie.

Wiele wynalazków opracowanych w instytutach jest znanych na całym świecie: na przykład poduszka powietrzna czy słynny format MP3, używany do kompresji muzyki do małych plików. Pochodzi z Instytutu Fraunhofera ds, Układów Scalonych (IIS) w Erlangen. W latach 80. XX w. badacze sięgnęli po znaną piosenkę Suzanne Vega zatytułowaną „Tom’s Diner” ze względu na jej wyraźny rytm i prostotę. Stała się ona pierwszą w historii skompresowaną piosenką. Biała dioda LED to również znany na całym świecie wynalazek ze świata Fraunhofera. W przeszłości, aby uzyskać światło białe, trzeba było zmieszać światło niebieskich, zielonych i czerwonych diod LED. To sprawiło, że konstrukcje diod LED stały się skomplikowane i drogie. W 1995 r. naukowcy z Instytutu Fraunhofera ds. Fizyki Ciała Stałego (IAF) we Freiburgu jako pierwsi zdołali doprowadzić do tego, by pojedynczy układ scalony emitował czyste białe światło. Tak rozpoczął się triumf diod LED. Dziś oświetlają one miliony biur i domów.

Reimund Neugebauer, prezes Towarzystwa Fraunhofera, wyjaśnia, skąd bierze się wynalazczość około 30 tys. pracowników: „Koncentrujemy się na kluczowych technologiach, które mają znaczenie dla przyszłości. W tym celu stale oceniamy innowacyjne obszary działalności i trendy technologiczne o dużym potencjale rynkowym i znaczeniu społecznym oraz odpowiednio dostosowujemy nasze działania.” Do ważnych dziedzin, nad którymi pracuje obecnie FHG, należą biogospodarka, inteligentna medycyna, technologie kwantowe, sztuczna inteligencja i technologie klimatyczne. Szczególnie ważne jest przyszłe zaopatrzenie w energię, mówi Neugebauer: „Bez względu na to, ile komputerów kwantowych wyprodukujemy i ile wysokowydajnych centrów obliczeniowych zbudujemy - jeśli nie będziemy w stanie bezpiecznie i suwerennie zaopatrywać się w energię, nigdzie nas to nie zaprowadzi. Oznacza to, że musimy nadal rozwijać naszą politykę energetyczną i nasze rozwiązania w zakresie dostaw energii.” Celem jest osiągnięcie suwerenności energetycznej wspólnie z naszymi sąsiadami w Unii Europejskiej.  

Wodór to temat przyszłości

I dlatego obecnie właśnie wodór jest ważnym tematem. Według Mario Ragwitza, rzecznika sieci ośrodków ds. technologii wodorowej Towarzystwa Fraunhofera, badaniami w tym kierunku zajmuje się 35 instytutów. „Zaletą jest to, że obejmujemy cały łańcuch dostaw, począwszy od produkcji wodoru przez transport aż do obsługi konsumentów” - mówi Ragwitz. FHG posiada m.in. laboratoria elektrolizy, w których optymalizuje się produkcję wodoru z wody. Inne laboratoria pracują nad dalszym rozwojem ogniw paliwowych, które przetwarzają wodór na energię elektryczną. Zespoły naukowców badają również możliwości zautomatyzowania produkcji ogniw paliwowych, które do tej pory są w większości nadal produkowane ręcznie. Byłoby to zbyt kosztowne i zbyt powolne dla przyszłego masowego wykorzystania wodoru. W poszukiwaniu rozwiązań, Instytut Fraunhofera ds. obrabiarek i obróbki plastycznej (IWU) w Chemnitz stworzył niezwykłe urządzenie badawcze: samochód o nazwie „Srebrny trzmiel” (niem. „Silberhummel”). Powstał on w oparciu o projekty samochodu wyścigowego z lat 40. ubiegłego wieku, których nigdy nie zrealizowano. Naukowcy wskrzesili pojazd i wyposażyli go w ogniwa paliwowe, aby przetestować nowe komponenty i koncepcje.
 

Najważniejszym surowcem Niemiec zawsze była pomysłowość ich mieszkańców. Opracowane tu rozwiązania i innowacje przyczyniają się w istotny sposób do naszego dobrobytu i stanowią hit eksportowy mający wymierny wpływ na globalnełańcuchy wartości.

Prezes towarzystwa Fraunhofera Reimund Neugebauer

Gdzie wodór może być szczególnie przydatny w transformacji energetycznej? Naukowcy z Instytutu Fraunhofera nieustannie zadają sobie takie bardzo praktyczne pytania. Dla Mario Ragwitza stosowanie wodoru ma sens wszędzie tam, gdzie nie ma prawie żadnych ekologicznych alternatyw i gdzie można znacznie zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. Chodzi tu przede wszystkim o przemysł chemiczny i stalowy, żeglugę oraz ruch lotniczy i transport ciężkich ładunków. W przemyśle stalowym na przykład do wytopu surówki z rud żelaza wykorzystuje się obecnie ogromne ilości węgla. 

W ramach projektu SALCOS FHG wspólnie z firmą Salzgitter AG i innymi partnerami opracowuje proces, w którym wodór jest wykorzystywany jako paliwo. Mario Ragwitz zwraca przy tym jednak uwagą na pewną zależność, jeżeli chodzi o stosowanie wodoru: „Gospodarka wodorowa sprawdzi się tylko wtedy, kiedy będziemy w stanie również przetransportować ten gaz”. A nawiązując do Towarzystwa Fraunhofera dodaje: „Posiadamy niezbędne umiejętności - zarówno w zakresie planowania infrastruktury, jak i wiedzy z zakresu materiałoznawstwa”. W ciągu ostatnich dziesięciu lat FHG zawsze znajdowało się w pierwszej lub drugiej dziesiątce największych podmiotów składających wnioski patentowe w Niemieckim Urzędzie Patentów i Znaków Towarowych. Na przestrzeni lat z wielu patentów wyłoniły się koncepcje biznesowe. Wyodrębniono wiele firm, a na początku 2022 roku FHG posiadało udziały w 86 firmach. Roczna wartość badań prowadzonych przez Towarzystwo Fraunhofera wynosi ok. 2,9 mld euro, z czego znaczna część, bo 2,5 mld euro, przypada na główny obszar badań prowadzonych na zlecenie. 

Bliski kontakt z przemysłem jest ogromnie ważny nie tylko ze względu na finansowanie. W celu znalezienia odpowiednich rozwiązań istotne jest także, aby badacze szczegółowo poznali potrzeby swoich partnerów biznesowych. Instytut Fraunhofera ds. Technologii odlewniczej, kompozytowej i przetwórczej (IGCV) w Augsburgu oraz Airbus pracują wspólnie nad superszybkim śmigłowcem pod nazwą „Racer”, który będzie osiągać prędkość przelotową 400 km/h, będąc przy tym bardzo oszczędny. Dla porównania, przeciętne wiropłaty osiągają prędkość 230-260 km/h. Części śmigłowca produkowane są z lekkiego tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym. Niezwykłość procesu produkcyjnego polega na tym, że włókna węglowe nie są układane ręcznie, lecz warstwa po warstwie przez robota. Przyczynia się to do skrócenia czasu produkcji.

W laboratorium o mocy wielu megawatów  naukowcy analizują  wymagania warunkujące stabilne zasilanie.
W laboratorium o mocy wielu megawatów naukowcy analizują wymagania warunkujące stabilne zasilanie.
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Optymalna współpraca międzynarodowa

Towarzystwo Fraunhofera powstało 26 marca 1949 roku. Liczyło ona wówczas zaledwie 103 członków. Trudno było sobie wtedy zapewne wyobrazić, jakie rozmiary osiągnie pewnego dnia. Obecnie Towarzystwo działa już nie tylko w Niemczech, ale na całym świecie - zwłaszcza za pośrednictwem ośmiu zagranicznych spółek zależnych, które znajdują się m.in. w USA, Chile i Singapurze. Realizacja projektów międzynarodowych to ich codzienność. FHG bierze również udział w wielu projektach Unii Europejskiej - takich jak projekt GreenCarbon, w ramach którego wspólnie z partnerami z innych krajów prowadzono badania nad sposobami pozyskiwania włókien węglowych z bioodpadów.

Innym przykładem współpracy międzynarodowej jest projekt QuTech, który zajmuje się rozwojem technologii kwantowej. W tym projekcie Fraunhofer współpracuje ze stowarzyszeniem badawczym TNO, holenderskim odpowiednikiem FHG, oraz z TU Delft. Technologia kwantowa jest obecnie jedną z najważniejszych dziedzin badawczych w Instytucie Fraunhofera. Na całym świecie prowadzone są prace nad stworzeniem komputerów kwantowych, które będą wykonywać pewne zadania znacznie szybciej niż komputery konwencjonalne. Powinny być w stanie rozwiązywać trudne problemy matematyczne. Firmy chemiczne i farmaceutyczne mogłyby wykorzystywać je do opracowywania i badania złożonych nowych struktur molekularnych. Z drugiej strony komunikacja kwantowa jest szczególnie przydatna do zabezpieczania transmisji danych w bankach i firmach ubezpieczeniowych, ponieważ automatycznie rejestruje, czy informacje są przechwytywane przez hakerów. 

30.000 osób w instytutach Fraunhofera na całym świecie pracuje nad kluczowymi technologiami przyszłości.

Wyznacznik trendów - komputer kwantowy

Towarzystwo Fraunhofera kładzie obecnie podwaliny pod to przedsięwzięcie, m. in we współpracy z IBM. W 2019 r. firma zaprezentowała IBM Q System One, pierwszy komputer kwantowy, który można wykorzystać poza środowiskiem laboratoryjnym. Konsorcjum siedmiu instytutów Fraunhofera używa go od kilku miesięcy w Niemczech. „Chcemy dowiedzieć się, do jakich zastosowań się nadaje” - mówi Manfred Hauswirth, dyrektor instytutu Fraunhofera FOKUS w Berlinie. „Ponieważ jest pewne, że nie zastąpi on całkowicie konwencjonalnych komputerów - będzie rozwiązywał specjalne, złożone problemy”. Aby w ogóle można było programować i wykorzystywać komputer kwantowy w życiu codziennym, należałoby najpierw opracować odpowiednie algorytmy. Przygotowanie komputera kwantowego do użytku to ogromne zadanie, które wymaga współpracy wielu partnerów. 

Współpraca z Niemieckim Centrum Badań nad Rakiem: Komputer kwantowy ma oceniać dane na potrzeby terapii.
Współpraca z Niemieckim Centrum Badań nad Rakiem: Komputer kwantowy ma oceniać dane na potrzeby terapii.
Schwerdt/DKFZ

„W Niemczech mamy ku temu bardzo dobre warunki” - podkreśla Andreas Tünnermann, dyrektor Instytutu Fraunhofera ds. Optyki Stosowanej i Inżynierii Precyzyjnej IOF w Jenie. „Szczególną zaletą tego miejsca jest wspólna współpraca w zakresie badań, która na przestrzeni lat wspiera rozwój nowych technologii” - zwłaszcza technologii, których sukcesu nie da się jeszcze przewidzieć. Małe i średnie przedsiębiorstwa nie byłyby w stanie samodzielnie ponosić takiego ryzyka - dzięki wsparciu państwa natomiast współpracują wspólnie z instytucjami badawczymi. Do tej pory FHG brało udział w wielu takich wspólnych projektach. „I to przez długi czas” - mówi Tünnermann. „Takie wspólne projekty mogą trwać więcej niż dziesięć lat - i wtedy przynoszą wspaniałe rezultaty”.

Dzięki tej wytrwałości w ciągu ponad 70 lat od założenia stowarzyszenia w 1949 r. wiele pomysłów zrodzonych w Towarzystwie Fraunhofera odniosło sukces - np. format MP3, którego opracowanie zajęło wiele lat i który ostatecznie stał się światowym standardem. 

© www.deutschland.de

You would like to receive regular information about Germany? Subscribe here: