Von der Natur inspiriert – Dr. Michael Hermann erhält internationalen Bionic Award

Im Rahmen eines Promotionsstipendiums der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) entwickelte der wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE das so genannte FracTherm®-Verfahren, mit dem sich beispielsweise Sonnenkollektoren und andere Wärmetauscher leistungsfähiger gestalten lassen. Die Preisverleihung fand am 8. April 2008 im Rahmen des Bionik-Wirtschaftsforums in Osnabrück statt.

Wärmetauscher stellen wichtige Komponenten technischer Systeme sowohl bei der Nutzung fossiler als auch erneuerbarer Energieträger dar. Zu ihnen zählt beispielsweise auch der Solarabsorber, das Herzstück eines Sonnenkollektors, in dem die in Wärme umgewandelte Solarstrahlung an das Wärmeträgermedium abgegeben wird. Die Energieeffizienz eines solchen Wärmetauschers hängt sehr stark davon ab, wie gleichmäßig seine Kanäle vom Wärmeträgermedium durchströmt werden und wie hoch der Druckverlust und damit der Energiebedarf für die Pumpe ist. Übliche Wärmetauscher weisen in der Regel seriell oder parallel angeordnete Kanalstrukturen auf. Mit diesen sind jedoch oft Nachteile wie hoher Druckverlust bzw. ungleichmäßige Durchströmung verbunden.

Michael Hermann ließ sich von der Natur inspirieren. Auch dort müssen oft Netzwerke von Strömungskanälen für eine energieeffiziente Wärme- und/oder Stoffübertragung gebildet werden. Beispiele sind unsere Blutbahnen oder die Leitbündel in Blättern. Die Natur bildet hierfür weder serielle noch parallele, sondern meist mehrfach verzweigte Strukturen, die mathematisch als Fraktale beschrieben werden können. Hermann griff diese Idee auf und entwickelte einen Algorithmus, der versucht, derartige natürliche Strukturen auf die Technik zu übertragen.

Mit Hilfe dieses FracTherm®-Algorithmus kann eine vorgegebene Fläche nach Festlegung des Ein- und Austrittspunkts mit einer geeigneten fraktalen Hydraulikstruktur versehen werden. So lassen sich individuelle Lösungsvorschläge für Wärmetauscherstrukturen nach Kundenwunsch realisieren.

Der Bionic Award wurde 2008 zum ersten Mal im Auftrag der Schauenburg-Stiftung im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft durch VDI und DBU vergeben. Die Ausschreibung war auf große Resonanz gestoßen, eine siebenköpfige Experten-Jury aus Mitgliedern des Fachbeirats Bionik des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) wählte den 35-jährigen Nachwuchsforscher Michael Hermann aus.

„Ich freue mich sehr über diese Auszeichnung und bedanke mich bei der Deutschen Bundesstiftung Umwelt ebenso wie beim Fraunhofer ISE“, so Hermann, „denn das Promotionsstipendium in Verbindung mit der notwendigen Infrastruktur am Institut schufen den Rahmen für meine Forschungen und machten diesen Erfolg möglich.“

Überreicht wurde die mit 10 000 Euro dotierte Auszeichnung vom Stifter Hans-Georg Schauenburg, Senior-Chef und Gründer der Schauenburg-Gruppe aus Mülheim an der Ruhr. Die Preisverleihung war eingebettet in das Bionik-Wirtschaftsforum, das gemeinsam vom Berliner Bionik-Kompetenz-Netz (BIOKON), dem Internationalen Bionik-Zentrum – Stiftung für Bionik in München, dem regionalen Bionik-Netzwerk Biomimetik aus Baden-Württemberg, dem Bionik-Innovations-Centrum der Hochschule Bremen, dem VDI und der DBU veranstaltet wird.

Ansprechpartner für weitere Informationen:

Projektleiter:
Dr.-Ing. Michael Hermann, Fraunhofer ISE
Tel. +49 (0) 7 61/45 88-54 09
Fax +49 (0) 7 61/45 88-94 09
E-Mail: Michael.Hermann@ise.fraunhofer.de