Logo PTB
Symbolbild Struktur

Kompetenzzentren

Kompetenzzentrum PhotovoltaikKompetenzzentrum Photovoltaik

Da die Photovoltaik (PV) eine tragende Säule der zukünftigen Energieversorgung Deutschlands ist, baut die PTB das Kompetenzzentrum PV-Metrologie auf. Es bietet eine einmalige Infrastruktur aus Labor- und Freifeldkalibrierverfahren mit weltweit geringsten Messunsicherheiten und dient der metrologischen Absicherung der Energiewende. Deutsche Firmen, die teilweise auf dem Weltmarkt führend sind, finden hier in den Bereichen Kalibrierdienstleistung und PV-Messtechnik Unterstützung. Bereits jetzt nimmt die PTB bei der Solarzellenkalibrierung die weltweit führende Position ein. Durch das Kompetenzzentrum PV-Metrologie kommt der Bereich Solarmodule hinzu. Er umfasst die notwendigen Parameter für eine umfassende Kalibrierung bezüglich aller ertragsrelevanten Einflussgrößen.

Für die Ermittlung des Normjahresertrags von PV-Anlagen nach der Energy-Rating Normenreihe IEC 61853 muss der Einfluss verschiedenster Umgebungsbedingungen auf den Ertrag von Solarmodulen bestimmt werden. Die PTB konzentriert sich dabei auf die schwierig zu bestimmenden Größen STC-Leistung, Winkelabhängigkeit, Abhängigkeit vom Spektrum und Windgeschwindigkeitsabhängigkeit der Solarmodultemperatur. Hierfür werden Referenzmessplätze für Solarmodule aufgebaut, die es ermöglichen sollen, mit der weltweit geringsten Messunsicherheit alle nach Norm zu bestimmenden Eigenschaften von Referenzsolarmodulen hochgenau zu ermitteln. Diese umfassend charakterisierten Referenzmodule können dann von den Kunden der PTB, also den Kalibrierlaboratorien, für die Rückführung sowie die Validierung ihrer eigenen Messverfahren eingesetzt werden.

Durch die Bündelung von Kompetenzen in einem Kompetenzzentrum werden sich Synergieeffekte bilden, z. B. weil bei der Ermittlung von Vorkonditionierungsparametern die Module aus einem Forschungssolarpark wenige Minuten nach Abbau im benachbarten Labor mit höchster Genauigkeit kalibriert werden können.

[ more ]

Kompetenzzentrum QuantentechnologieKompetenzzentrum Quantentechnologie

Das im Aufbau befindliche Quantentechnologie-Kompetenzzentrum (QTZ) an der Physika-lisch-Technischen Bundesanstalt soll eine wichtige Basis für industrielle Entwicklungen schaffen. Die PTB vereint eine international anerkannte, fachliche Kompetenz im Bereich der Quanten-metrologie und -sensorik mit dem gesetzlichen Auftrag, die deutsche Industrie im Bereich des Messwesens zu unterstützen. Damit bringt sie die Voraussetzungen mit, um wichtige Infrastruk-turen bedarfsgerecht aufzubauen und zu betreiben sowie erforderliche Dienstleistungen anzu-bieten. Wichtiges Ziel des Kompetenzzentrums ist die Unterstützung der Wirtschaft – mit be-sonderem Fokus auf Start-ups sowie kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) – beim anwendungsorientierten Transfer von Forschungsergebnissen. Das aufzubauende Kompetenz-zentrum ergänzt die vorhandenen Forschungs- und Entwicklungsfähigkeiten und Dienstleistun-gen mit dem Schwerpunkt auf sich entwickelnden Bedarfen der Wirtschaft und aktivem Techno-logietransfer.

Die vier Aktionsfelder des Zentrums sind:

  • Komponenten und Technologie: Entwicklung und Aufbau von z. B. Einzelphotonenquellen und Oszillatoren sowie industrietauglicher Uhren, Messgeräte und Sensoren.
  • Kalibrierung und Dienstleistung: Aufbau von Messplätzen zum Charakterisieren und Kalibrieren der o. g. Komponenten und Technologien als Dienstleistung z. B. für KMU.
  • Anwenderplattformen (User-Facilities): Bereitstellung von Glasfasernetzwerken, Technologie-plattformen zur Prototypenentwicklung und Kleinstserienfertigung.
  • Gründerzentren, Ausbildung, Öffentlichkeitsarbeit, Unterstützung Technologietransfer

Als Leitlinie dient hierbei das Regierungsprogramm "Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt" (https://www.bmbf.de/upload_filestore/pub/Quantentechnologien.pdf). Durch die Spitzenstel-lung der PTB in vielen Forschungsgebieten der Quantenphysik kann das QTZ auf eine fachlich breit aufgestellte Expertise in der Quantentechnologie aufbauen. Insbesondere konzentriert sich die Arbeit des QTZ dabei auf folgende Schwerpunktsthemen:

  1. Elektrische Quantenmetrologie
  2. Quantenmetrologie für Zeit- und Frequenz, Quantencomputer und Quantensimulation
  3. Messung kleinster Magnetfelder
  4. Quantenkommunikation, Quantenkryptographie und Quantenradiometrie

     

[ more ]

Kompetenzzentrum WindenergieKompetenzzentrum Windenergie

Foto: Fotolia

Mit dem neuen Kompetenzzentrum für Windenergie (CCW) stellt die PTB der deutschen Windenergiebranche eine weltweit einzigartige messtechnische Infrastruktur zur Verfügung, um auch zukünftig den zuverlässigen Betrieb der immer größeren und leistungsfähigeren Windenergieanlagen zu ermöglichen. Im neuen CCW sollen die für die Windenergie wichtigsten Kompetenzen der PTB gebündelt werden:

  • die Messung geometrischer Größen (z. B. Zahnräder) mithilfe eines neuen Groß-Koordinatenmessgeräts (Messvolumen 5 m x 4 m x 2 m)
  • die erstmalige Rückführung großer Drehmomente bis zu 5 MN∙m (perspektivisch bis zu 20 MN∙m) in einer von der PTB selbst entwickelten neuen Drehmoment-Normalmesseinrichtung
  • die exakte Kalibrierung von mobilen Windlidar-Systemen in einem Windkanal zur Bestimmung von Windgeschwindigkeitsvektoren
  • Ziel ist es, die Effizienz, Störungsfreiheit und Langlebigkeit von Windenergieanlagen, besonders in Hinblick auf deren ständig wachsende Größe, zu verbessern. Die PTB unterstützt damit das Ziel der deutschen Bundesregierung, den Anteil der erneuerbaren Energien an der Bruttostromverbrauch bis 2050 kontinuierlich auf über 80 % zu steigern. Derzeit liegt dieser Anteil bei rund 38 %, zu dem die Windenergie mit 18,6 % den mit Abstand größten Beitrag leistet (Opens external link in new windownachzulesen beim Umweltbundesamt). Die gesetzlichen Grundlagen bilden der Klimaschutzplan 2050 und das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG).

[ more ]

Kompetenzzentrum VirtMetKompetenzzentrum VirtMet

Bereits existierende Beispiele an der PTB für virtuelle Messgeräte sind unter anderem das Opens internal link in current windowTilted-Wave Interferometer oder das Opens internal link in current windowVirtuelle Koordinatenmessgerät.

In einem von der PTB organisierten nationalen Workshop Opens internal link in current windowMetrologie für virtuelle Messgeräte im März 2018 wurden für diese und andere Anwendungsbeispiele folgende übergeordnete Fragestellungen und Querschnittsaufgaben identifiziert:

  1. Wie sichert man Vertrauen in Simulationsergebnisse?
  2. Wie stellt man Vergleichbarkeit von virtuellen und realen Messungen her?
  3. Welche Standards für Schnittstellen, Metadaten und Datenformate sind notwendig?
  4. Wie können virtuelle Experimente für komplexe Messsysteme mit großen Datenmengen mit Hilfe von Methoden des maschinellen Lernens behandelt werden?

Die Behandlung dieser Fragestellungen durch die PTB erfordert eine kontinuierliche und intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit. Aus diesem Grund wurde das PTB-Kompetenzzentrum „Metrologie für virtuelle Messgeräte“ eingerichtet, in welchem die vorhandene Expertise gebündelt und der interdisziplinäre Austausch kontinuierlich vorangetrieben wird. Geschäftsführend koordiniert und unterstützt wird das Zentrum von der Opens internal link in current windowAG PSt1 „Koordination Digitalisierung“, um eine mögliche Verknüpfung der Entwicklungen in VirtMet mit anderen Vorhaben der PTB im Bereich Digitalisierung zu realisieren. Das Kompetenzzentrum wird darüber hinaus mit regelmäßigen Workshops den Austausch und die Kooperation mit externen Partnern in diesem Bereich weiter stärken. 

Ausgehend von konkreten Arbeitspunkten werden die übergeordneten Fragestellungen in abteilungsübergreifenden Vorhaben bearbeitet werden. Durch die Einbettung der Vorhaben in das Kompetenzzentrum wird es einen intensiven und regelmäßigen Austausch aller Beteiligten geben, um Synergieeffekte nutzbar zu machen und eine gemeinsame Strategie zu verfolgen.