Bayerische Forschungsverbünde

Wissenschaft, Politik und Wirtschaft – gemeinsam stark

Bayerische Forschungsverbünde sind in Projekten organisiert, bestehen meist drei oder sechs Jahre und schließen mehrere Standorte in Bayern ein. Ein Forschungsverbund wird entweder aus aktuellem Anlass oder als direkte Investition in die Zukunft zur Sicherung des Forschungs- und Wirtschaftsstandorts Bayern gegründet. Mit im Boot sind deshalb auch Partner aus der Wirtschaft, die mitarbeiten und nicht nur finanzieren. Das Private-Public-Partnership sichert die zügige Umsetzung der wissenschaftlichen Ergebnisse. Öffentliche Fördermittelgeber sind die Bayerische Forschungsstiftung und die bayerischen Ministerien, insbesondere das Bayerische Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst.

Laufende Forschungsverbünde

Die voranschreitende Digitalisierung verändert viele Lebensbereiche, was einerseits große Chancen für mehr Lebensqualität, revolutionäre Geschäftsmodelle und effizienteres Wirtschaften bietet. Andererseits besteht gerade bei kleinen und mittleren Unternehmen ein besonderer Förder- und Beratungsbedarf. Laut einer Umfrage unter hochrangigen Entscheidern in 1.061 Unternehmen gelten lediglich 7% der Unternehmen in Deutschland als „digitale Vorreiter“. Die frühzeitige Umsetzung von Digitalisierungsmaßnahmen in der Produktentwicklung bietet nicht nur für große Unternehmen enorme Vorteile, sondern auch kleinen und mittelständischen Firmen die Möglichkeit ihre Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit erheblich zu steigern.

Die Vorteile der Digitalisierung von Dienstleistungsprozessen oder in der Produktion sind sehr schnell ersichtlich, aber auch die Einführung von Digital Engineering für die Entwicklung im Maschinenbau bietet zahlreiche entscheidende Vorteile gegenüber den bisherigen Abläufen in den Entwicklungsabteilungen der Industrie. Daher gilt es Methoden entlang des gesamten Produktentstehungsprozesses mit Daten zu versorgen, Anforderungen entlang der gesamten Toolkette nachvollziehbar weiterzugeben und eine effiziente Vernetzung unterschiedlicher Methoden voranzutreiben.

Die Motivation dieses Forschungsverbundes liegt darin, einen durchgängigen Digital Engineering Prozess angepasst auf die Entwicklung elektrifizierter Antriebsstränge für KMU aufzubauen und die Potentiale der Digitalisierung in Geschäftsprozesse der Entwicklung zu übertragen. Hierfür sollen einzelnen Methoden entlang der Produktentwicklungskette optimiert und miteinander verknüpft werden. Die Basis hierfür stellt die Nutzung von Daten und die Anwendung von Machine Learning Algorithmen dar. Weiterhin sollen die entwickelten Verfahren auch auf andere Herausforderungen in der Produktentwicklung übertragbar sein und dementsprechend umgesetzt bzw. im Rahmen einer Usability-Studie aufgezeigt werden.

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Die Digitalisierung führt zu grundlegenden Veränderungen unserer Gesellschaft und unseres individuellen Lebens. Dies birgt Chancen und Risiken für unsere Gesundheit. Zum Teil führt unser Umgang mit digitalen Technologien und Medien zu negativem Stress (Distress), Burnout, Depression und weiteren gesundheitlichen Beeinträchtigungen. Demgegenüber kann Stress auch eine positive, anregende Wirkung haben (Eustress), die es zu fördern gilt. Die Technikgestaltung ist weit fortgeschritten, sodass digitale Technologien und Medien dank zunehmender künstlicher Intelligenz, Adaptivität und Interaktivität die Gesundheit ihrer menschlichen Nutzerinnen und Nutzer bewahren und fördern können.

Ziel des Forschungsverbunds ForDigitHealth ist es, die Gesundheitseffekte der zunehmenden Präsenz und intensivierten Nutzung digitaler Technologien und Medien – speziell in Hinblick auf die Entstehung von digitalem Distress und Eustress und deren Folgen – in ihrer Vielgestaltigkeit wissenschaftlich zu durchdringen sowie Präventions- und Interventionsoptionen zu erarbeiten und zu evaluieren. Dadurch soll der Forschungsverbund zu einem angemessenen, bewussten und gesundheitsförderlichen individuellen wie kollektiven Umgang mit digitalen Technologien und Medien beitragen.
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Im menschlichen Gehirn sind unterschiedliche, spezialisierte Zellpopulationen, wie Neuronen und Gliazellen in einem komplexen Bauplan angeordnet. Die verschiedenen Zellen bilden funktionelle und dynamische Netzwerke und ihr Zusammenspiel ist für die unterschiedlichen Funktionen des Gehirns von grundlegender Bedeutung.

Viele Fragen zur Rolle der unterschiedlichen Zellen für die Funktionen des Gehirns sowohl in Gesundheit als auch bei Krankheiten sind bis heute ungeklärt. So hat der Bayerische Forschungsverbund ForInter zum Ziel die Interaktion verschiedener Zelltypen des menschlichen Gehirns in multidimensionalen Zellkultursystemen zu untersuchen.

Die Arbeitshypothese lautet: Definierte humane Zell-Zell Systeme sind in der Lage physiologische und pathologische Interaktionen des menschlichen Gehirns zu modellieren.

Die Entwicklungen der Biologie und Stammzellforschung der letzten Jahre haben die Voraussetzungen für die Generierung multidimensionaler Zellkultursysteme und zerebraler Organoide (Mini Brains) geschaffen, welche neuartige Einblicke in strukturelle und dynamische Interaktionen versprechen. Als Modell ermöglichen diese die Untersuchung sowohl der normalen humanen Physiologie der Gehirnentwicklung als auch pathogener Prozesse.

ForInter vereint Wissenschaftler/innen der Neurobiologie, mit Expertise in grundlagenbiologischen und stammzellbiologischen Fragestellungen, sowie Wissenschaftler/innen aus der Neuropathologie und der Translation in der Neurologie. Die neurobiologische Expertise wird interdisziplinär ergänzt und verstärkt durch Wissenschaftler/innen der Bioinformatik und dem Gebiet von Ethik und Recht.

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Die Geothermie ist eine wichtige, grundlastfähige heimische Energieressource, deren Potential bisher nur ansatzweise erkannt und genutzt wird. Um die Akzeptanz, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit der Technologie weiter zu erhöhen ist ein interdisziplinärer Forschungsansatz erforderlich, mit der Zielsetzung das geothermische Potential möglichst flächendeckend und ganzjährig so effizient und intelligent wie möglich zu nutzen. Zudem soll die Ressource langfristig und sicher gefördert werden, um nachhaltig davon zu profitieren.

Bayern ist deutschlandweit führend in der Nutzung tiefer Geothermie – jedoch fokussiert sich die Anwendung bisher auf den Großraum München und Teile Ober- und Niederbayerns da in diesem Bereich durch die schon seit Jahrzehnten laufende Kohlenwasserstoff- und Speichererkundung Kenntnisse des tieferen geologischen Untergrundes auf der Basis von Seismik- und Bohrdaten vorliegen. Das tiefengeothermische Potential im Kristallin Nordbayerns bleibt bisher ungenutzt. Der Untergrund sowie dessen Eigenschaften sind in Nordbayern bisher noch nicht ausreichend untersucht und tiefe Forschungsbohrungen für geothermische Pilotprojekte fehlen. Zudem kommen im Kristallin grundsätzlich andere Methoden bei der Nutzung der Tiefengeothermie zum Tragen, deren Routineanwendung technologisch noch am Anfang steht.

Die Tiefengeothermie zeigt am Beispiel der Metropolregion München, insbesondere bei der zentralen Wärmeversorgung in Ballungszentren, ihre Stärken. Um einen größeren Beitrag zur Dekarbonisierung der Fernwärme zu leisten und gleichzeitig die Auslastung der geothermischen Anlagen zu erhöhen, können Wärmequellen und Wärmesenken besser miteinander vernetzt und über größere Strecken verbunden werden. Zuverlässige Prognosen für die Fündigkeit und damit der Produktivität der Wärmequellen sind in Teilen Bayerns bisher nicht immer möglich und vielerorts noch mit hohen Unsicherheiten versehen. Weiterhin müssen Wege aufgezeigt werden, die eine sinnvolle Einbindung der Technologie in das bestehende Energiesystem garantieren.

Die Geothermie-Allianz Bayern (GAB) ist ein standortübergreifender, universitärer Forschungsverbund der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg, der Technischen Universität München (TUM) und der Universität Bayreuth (UBT), der seit Anfang 2016 besteht und mit der zweiten Förderphase ab 2020 durch Aufnahme der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) sowie der Hochschule München (HSM) erweitert wurde. Die Koordination erfolgt durch die Munich School of Engineering (MSE) der TUM; sie übernimmt die zentralen administrativen Aufgaben und fungiert zugleich als Ansprechpartner der beteiligten Partner, gegenüber Betreibern geothermischer Anlagen und der interessierten Öffentlichkeit.

Das übergeordnete Ziel der Geothermie-Allianz Bayern ist die Stärkung der Tiefengeothermie als heimischer Energieträger, um die Klimabilanz in den Sektoren Wärme und Strom signifikant zu verbessern. Durch den interdisziplinären Forschungsansatz der GAB sollen Chancen und Risiken der Technologie aufgezeigt sowie Lösungen für Ausbauhemmnisse entwickelt werden, welche einer größeren Bedeutung der Tiefengeothermie bei der Nutzung erneuerbarer Energie entgegenstehen. Zudem soll die weitläufige Nutzung und Wirtschaftlichkeit der Tiefengeothermie gesteigert und eine nachhaltige Bewirtschaftung des Reservoirs sowie ein sicherer Betrieb gewährleistet werden. Geothermische Ressourcen sollen möglichst flächendeckend und bedarfsgerecht unter Berücksichtigung des unter- und übertägigen Potentials erkundet und genutzt werden. Hierzu werden auch der bisher nur ansatzweise erkundete tiefere Untergrund und die geothermischen Ressourcen Nordbayerns mittels geophysikalischer Methoden (z.B. 2D-Seismik, Gravimetrie, Magnetik) systematisch analysiert. Die Zielsetzungen der Geothermie-Allianz Bayern werden in folgenden Teilprojekten bearbeitet:

  • Teilprojekt: „effizient. Wärmewende durch intelligente Nutzung der Tiefengeothermie“ (TUM, UBT, HSM)
  • Teilprojekt: „regional. Neue Potentiale systematisch erkunden“ (FAU, UBT, TUM)
  • Teilprojekt: „sozial. Klimaschutz durch eine sichere Technologie“ (TUM, LMU, UBT)
  • Teilprojekt: „langfristig. Die Thermalwasserproduktion nachhaltig gewährleisten“ (TUM, FAU)
  • Teilprojekt: Joint-Degree Masterstudiengang GeoThermie/GeoEnergie (FAU, TUM, LMU)

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Zur Webseite des Lehrstuhls für Geologie