Nachhaltigkeit in der Mikro- und Nanoelektronik

Fokusthema Ressourceneffizienz

In den letzten Jahren sind enorme Fortschritte bei der Entwicklung und Herstellung immer energiesparender mikroelektronischer Systeme erzielt worden. Doch aufgrund der Durchdringung praktisch aller Arbeits- und Lebensbereiche mit elektronischen Komponenten steigt der Gesamtenergieverbrauch der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) kontinuierlich an – und somit auch die Anforderungen an den Bereich der Mikroelektronik.

Aktuelle Entwicklungen hinsichtlich lernfähiger Systeme erhöhen den Handlungsbedarf seitens der Forschung. Denn längst verbrauchen nicht nur große Rechenzentren Mengen an Energie, sondern vor allem die in der Industrie weitverbreiteten IoT-Geräte und -Systeme. Ein wachsender Anteil des Energieverbrauchs entfällt dabei auch auf die zunehmende Übertragung und Verarbeitung von Daten.  

Um die Forschung im Bereich Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit voranzutreiben, entwickeln die in der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) kooperierenden Institute gemeinsam Lösungen für die folgenden Bereiche:

  • Green ICT: Umwelt- und ressourcenschonend gestaltete IKT
  • Green by ICT: IKT-Lösungen zur Ressourceneinsparung  
  • Green Energy Systems: Ressourceneffiziente Energiesysteme
  • ÖkoDesign und kreislaufgerechte Technologie 

Das übergreifende Ziel der FMD ist dabei die Entwicklung von ressourcen- und energieeffizienten Technologien und Systemen sowie die Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette vom Herstellungsprozess bis zu den Lieferketten. Denn nicht nur einzelne Komponenten müssen unter Umweltgesichtspunkten optimiert werden. Es gilt Systeme ganzheitlich inklusive ihres gesamten Lebenszykluses zu betrachten.

Highlight-Projekt »Green ICT @ FMD«

Zur Umsetzung der Green ICT-Mission der Bundesregierung hat die FMD das Kompetenzzentrum »Green ICT @ FMD« ins Leben gerufen. Das Ziel: Die nachhaltige Entwicklung von Informations- und Kommunikationstechnik soll vorangetrieben und der CO2-Fußabdruck digitaler Technologien verringert werden.

 

Laufzeit: 2022-2026

»Green ICT @ FMD«

Das Kompetenzzentrum »Green ICT @ FMD« steht für ressourcenbewusste Informations- und Kommunikationstechnik. Auf der Projektwebseite finden Sie alles Wissenswerte zum Projekt, spannende Informationen über Forschungsaktivitäten, Wissenschafts- und Industriekooperationen sowie Veranstaltungen rund um das Thema Nachhaltigkeit in der IKT.

 

Förderprogramm für Start-ups und KMU

»Green ICT Space«

Ressourcenschonende Produktentwicklung von Anfang an! Nachhaltig orientierte Start-ups und KMU erhalten Zugang zur Infrastruktur des Kompetenzzentrums »Green ICT @ FMD« und profitieren von einer individuellen Förderung ihrer Ideen. Bewerben Sie sich und beschleunigen Sie auf umweltbewusste Weise Ihre Produkt- und Unternehmensentwicklung.

Anwendungsbereiche

Die in der FMD kooperierenden Institute treiben gemeinsam die Forschung im Bereich Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit voran. Ziel ist die Entwicklung von ressourcen- und energieeffizienten Technologien und Systemen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Dabei werden nicht nur einzelne Komponenten, sondern der gesamte Lebenszyklus der Systeme unter Umweltgesichtspunkten optimiert.

 

Green ICT

 

Forschungsbereiche:

  • Ressourceneffizienz in Sensor-Edge-Cloud-Systemen
  • Energiesparende Kommunikationsinfrastrukturen
  • Ressourcenoptimierte Elektronikproduktion
 

ÖkoDesign & kreislaufgerechte Technologie

Forschungsbereiche:

  • Umweltoptimierung von Produkten
  • Umweltanalysen von Prozessen
  • Ökobilanzierung
  • Lebenszyklusmodellierung
  • Carbon Footprinting
  • Eco-Reliability
 

Green Energy Systems

 

Forschungsbereiche:

  • Energiespeicher- und Energiespeichermanagementsysteme
  • Energy Harvesting
  • Autarke Mikrosysteme
  • Effizientes Energiemanagement durch optimale Wandlung extrem kleiner Ströme und Spannungen
  • Antriebsumrichter
  • Smart Grids
 

Green by ICT

 

Forschungsbereiche:

  • Automatisierungstechnik
  • Supply Chain Services
  • Elektroniklösungen für Logistik
  • Verteilte Sensorsysteme
  • Blockchain
  • Datenökosysteme
  • Energiemanagementsysteme
  • Predictive Maintenance

Projektbeispiele und Hintergrundinformationen

 

ZEPOWEL

Im Rahmen des Projektes »Towards Zero Power Electronics« (ZEPOWEL) wurde eine Technologie- und Methodikplattform zur Realisierung von hochintegrierten, extrem energieeffizienten IoT-Modulen entwickelt.

 

Mikropumpen

Piezoelektrisch angetriebene Mikropumpen sind das Herzstück von Mikrodosiersystemen. Besonders in der Labor- und Medizintechnik ist die genaue Dosierung von Kleinstmengen an Flüssigkeiten oder Gasen häufig aus Sicherheitsgründen entscheidend.

 

Hochleistungszelle

Speicher für elektrische Energie spielen aufgrund ihrer universellen Anwendbarkeit in vielen Anwendungsbereichen – wie z. B. in der Elektromobilität – eine zentrale Rolle.

 

KI-gestütztes Monitoring kritischer Infrastrukturen

Ein intelligentes Monitoring kritischer Versorgungsinfrastrukturen, wie Strom-, Gas-, Wärme- und Wassernetze, hat eine immense Bedeutung für die Gesellschaft.

 

»Green ICT @ FMD«

Auf der Projektwebseite finden Sie alles Wissenswerte zum Projekt, spannende Informationen über Forschungsaktivitäten, Wissenschafts- und Industriekooperationen sowie Veranstaltungen rund um das Thema Nachaltigkeit in der IKT.

 

ASTROSE®

Autarkes Sensor-Netzwerk zur Überwachung von Hochspannungsleitungen

FMD.impuls | Ausgabe 3 | Nachhaltig – Ressourceneffiziente Elektronik als Basis einer nachhaltigen Wirtschaft

Bahnen wir mit Mikroelektronik einen ressourcenschonenden Weg in die Zukunft. Gezielte Forschung und Entwicklung in der Mikroelektronik ist die Grundlage neuer Innovationen und so das Fundament einer nachhaltigen Gesellschaft. Dabei hilft sie uns direkt wie indirekt dabei, unsere ambitionierten Klimaziele zu erreichen. Für wegweisende Ergebnisse braucht es Synergien und unterschiedliche Technologien müssen gezielt miteinander kombiniert werden. Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland verbindet hierfür das Spezialwissen ihrer 13 Institute zu einem einmaligen Gesamtangebot. Dieses breite Know-how macht die FMD zum idealen Partner für Politik, Wirtschaft und Wissenschaft, um die drängenden Fragen zu Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz anzugehen. Nutzen wir unser gewaltiges Potenzial und gestalten wir gemeinsam eine nachhaltige Zukunft. Sprechen Sie uns an und lassen Sie uns in den Dialog über die Zukunft durch und mit Mikroelektronik treten!

Berlin, Oktober 2022

 

»Klimaschutz und Energiewende gehen Hand in Hand mit innovativer Mikroelektronik.«

 

»Mikroelektronik als Enabler für Ressourcen- und Energieeffizienz.«

Interviews

 

»Für eine nachhaltige, globale Wertschöpfung, brauchen wir eine zufkunftsweisende deutsche Mikroelektronik.«

 

»Unsere ganze Wirtschaft basiert auf Elektronik – diese muss also besonders umweltfreundlich sein.«

 

Real-IZM-Interview mit Dr. phil. Lutz Stobbe

IKT: Wie können digitale Technologien grüner werden?

Dr. Mathilde Billaud und Dr. Nils F. Nissen vom Fraunhofer IZM sprechen über die Bedeutung von Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz in der Mikroelektronik und die Chancen, die sich aus grüner Elektronik für Deutschland und Europa ergeben.

 

Playlist: Schulungsvideos Green ICT

Im Rahmen des vom BMBF-geförderten Projektes »Green ICT @ FMD« haben die Umweltexpertinnen und -experten für Elektronik- und IKT-Produkte des Fraunhofer IZM Schulungsvideos erstellt, um das Wissen und die Kompetenzen zur Bewertung »grüner« IKT-Systeme zu vermitteln.