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PTB-Jahresbericht 2021

VorwortVorwort

Mit Genauigkeit, Objektivität und Leidenschaft in der Metrologie ein wenig dazu beizutragen, die Welt zu gestalten, in der wir leben wollen – das und nicht weniger ist unser Anspruch!

Der Kompass durch unsere Leitwerte ist wichtiger denn je! Dies zeigt uns dieses Jahr voller Herausforderungen. Ein Konjunkturprogramm nie dagewesenen Ausmaßes, verursacht durch ein Coronavirus, das sich immer wieder neu erfindet. Die immer drängendere Notwendigkeit, den Klimawandel zu stoppen und die Energieversorgung neu aufzustellen. Und das in einer Zeit zunehmender internationaler Spannungen, in einer Epoche, die geprägt ist durch vollständig neue, disruptive, digitale und vernetzte Produkte, die alte Geschäftsmodelle und sicher geglaubte Wahrheiten überrollen!

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Metrologisch gesicherte, rückgeführte und somit inter- national vergleichbare wissenschaftliche Daten, Fakten und Erkenntnisse sind mehr denn je die Grundlage dafür, diese Herausforderungen zu meistern. Verlässliche „goldene“ Datensätze sowie kontrolliert getestete und trainierte, robuste und nachvollziehbare Algorithmen der „künstlichen Intelligenz“ (KI) sind die Voraussetzung dafür, die Qualität vernetzter Produkte nach europäischen Wertestandards zu garantieren. Autonome Fahrzeuge, Smart Homes, Smart Cities oder personalisierte Medizin, die oft auf Hunderten, ja Tausenden von Sensordaten beruhen, werden nur dann im Markt erfolgreich sein, wenn sie sicher und von der Gesellschaft akzeptiert sind.

Das „Geschäftsmodell“ der PTB, die Qualität von Messverfahren und Messwerten zu garantieren und zu sichern, ist heute, genau 135 Jahre nach Gründung der Reichsanstalt, aktueller und lebendiger denn je! Das gilt für einzelne Messgrößen und deren Einheiten, die wir nicht selten mit weltweit führender Präzision und Genauigkeit realisieren, ebenso wie in Zukunft für vernetzte Sensoren und deren Daten – für die systemische Metrologie. Die anwesenden und zugeschalteten Gäste unseres Symposiums anlässlich des 200. Geburtstages von Hermann von Helmholtz, unter dem Motto „Helmholtz und die Metrologie – gestern, heute, morgen“ konnten sich genau davon eindrücklich überzeugen.

Und ja, Sie alle gestalten die Welt der Metrologie von morgen in all ihren Facetten – für Gesellschaft, Industrie und Wissenschaft.

So ist es uns auch in diesem Jahr wieder gelungen, intern alle Corona-Infektionen zu verfolgen – herzlichen Dank an den Krisenstab und an die nimmermüde Hotline. Es ist uns dank Ihrer aller Umsicht und Mitarbeit wieder gelungen, unsere Aufgaben auch unter Corona-Bedingungen zu erfüllen und dabei unser aller Sicherheit weitestgehend zu gewährleisten. Arbeiten im Homeoffice ist tagtägliche Routine geworden – danke an unsere IT – und wird uns auch nach Corona neue Möglichkeiten eröffnen, wenn wir sie verantwortungsvoll nutzen – danke an die Verwaltung und den Personalrat!

Gleichzeitig bringen uns neue metrologische Verfahren an die Weltspitze bei der quantitativen Vermessung der Viruslast in Seren – nicht nur für Corona, sondern für viele Virusinfektionen eine entscheidende Größe für die Therapie. Das ist nur ein Beispiel aus der Metrologie für die Gesundheit.

Das gleiche gilt für die Bestimmung gigantischer Drehmomente oder die Vermessung von Getrieben in Windenergieanlagen im neuen Kompetenzzentrum für Windenergie, für die Effizienz einzelner Photovoltaikzellen bis hin zu vollständigen Anlagen im gerade entstehenden Zentrum. Es gilt für Wärme-, Wasser-, Gasmengen- und Temperaturmessungen, für Form- und Reflexionsmessungen von Spiegeln oder für die Bestimmung von Radioaktivität, um nur einige zu nennen. Und es gilt für die Charakterisierung möglicher Störungen durch Windenergieanlagen, etwa an Drehfunkfeuern der Flugsicherung oder über Infraschallbelastung bei Anwohnern. Beispiele aus der Metrologie für Umwelt, Klima und Energie.

Neue Herausforderungen erfordern neue organisatorische Strukturen. Ihr Engagement in den Lenkungskreisen koordiniert und synchronisiert unsere Aktivitäten zu den Themen Energie, Umwelt und Klima, Gesundheit, Quantentechnologie und Digitalisierung. Und das äußerst erfolgreich, oft mit großer Sichtbarkeit – besten Dank an alle Koordinatoren.

So z. B. in den Quantentechnologien. Mit großem Erfolg engagiert sich hier unser Quantentechnologie- Kompetenzzentrum, unterstützt mit 25 Mio. € aus dem Konjunkturpaket, unter anderem in der Kalibrierung, Standardisierung und Ausbildung sowie bei der Unterstützung von Start-ups. Wir liefern und charakterisieren Ionenfallen, die Schlüsseltechnologie für den Bau eines Quantencomputers, zusammen mit unseren Partnern im Quantum Valley Lower Saxony.

Oder in der Digitalisierung, wo mit agilen Methoden die Arbeiten im neuen Fachbereich „Metrologie für die digitale Transformation“ koordiniert werden. Hier setzt unsere KI-Strategie für die Metrologie weltweit Standards. Zwei Juniorprofessuren und zehn neue Mitarbeitende, unterstützt mit 15 Mio. € aus dem Konjunkturpaket, entwickeln metrologische Konzepte für KI. „QI-Digital“, die gemeinsame Anstrengung mit BAM, DIN und DAkkS, unsere Dienstleistungen in die digitale Welt zu transformieren, macht große Fortschritte. Unsere Aktivitäten zum Digitalen Kalibrierschein (DCC) gehen schnell voran, sind international führend und werden flankiert von Aktivitäten am CIPM unter PTB-Führung zu international vereinbarten Metadatenformaten.

Strukturell noch weiter in die Zukunft gedacht, in vielerlei Hinsicht in völliger Übereinstimmung mit den Zielen zu einer neuen Verwaltung im Koalitionsvertrag, ist unser Vorschlag zur Gründung eines „Innovationszentrums für systemische Metrologie“ (IZSM). Hier sind wir zum einen im intensiven Gespräch mit der neuen Leitung des BMWK, zum anderen schreiten wir jedoch auch schon voran: Drei neu eingestellte Mitarbeitende koordinieren erfolgreich die Themenfelder „Stadt der Zukunft“, „Mobilität“ und „Digitale Medizin“ unter der Leitung der Geschäftsführung des nun gegründeten Vereins, IZSM e. V. – vielen Dank dafür!

Und ja, neue Herausforderungen erfordern eine funktionierende Infrastruktur. Hier leistet die Abteilung Q Gigantisches, wovon man sich leicht bei einem Gang über unser Gelände überzeugen kann.

Richtungsweisend sind nicht nur Themen und Strukturen, sondern nicht zuletzt auch Personalentscheidungen. Hier freut es mich ganz besonders, dass es dem Kuratorium gelungen ist, frühzeitig meine Nachfolgerin zu identifizieren und mit dem BMWK abzustimmen. Mit Prof. Dr. Cornelia Denz übernimmt eine exzellente Wissenschaftlerin und zugleich auch PTB- Kennerin (u. a. durch ihre langjährige Kuratoriumstätigkeit) das Präsidentenamt. Ich bin sicher, die Zukunft der PTB liegt bei ihr in den besten Händen, und ich wünsche ihr viel Erfolg bei dieser herausfordernden, aber auch sehr schönen Aufgabe.

Und am Ende meiner Amtszeit bedanke ich mich bei Ihnen allen, die Sie die PTB zu dem machen, was sie war, ist und auch weiterhin sein wird: eine exzellente Forschungsinstitution, ein zuverlässiger Dienstleister für die Wirtschaft und Gesellschaft, ein Garant für objektive und vertrauenswürdige Messungen.

Mein Dank gilt ganz besonders den Mitgliedern des Präsidiums, den jeweiligen Vizepräsidenten, der Leitung sowie allen Mitarbeitenden des Präsidialen Stabs und nicht zuletzt den Sekretariaten. Ihr Engagement in der „P-Etage“, die gegenseitige Hilfsbereitschaft und Ihre immer gute Laune, auch bei hoher Arbeitsbelastung, hat die Arbeit an der PTB zu einer tagtäglichen Freude gemacht.

Es war mir ein Privileg, mit Ihnen allen zusammenarbeiten zu dürfen – und dabei meinen Teil dazu beizu- tragen, die PTB für die Herausforderungen der Zukunft gut aufzustellen.

 

Nachrichten des Jahres 2021

Nachrichten des JahresNachrichten des Jahres

Für den Ausbau der Elektromobilität wird intensiv nach neuen Batterielösungen gesucht. In der PTB wurde daher die Alterung von Lithium-Schwefel-Knopfzellen untersucht, die dafür zyklisch ge- und entladen wurden. (Foto: Shutterstock)

Mit der Elektromobilität nimmt auch die Suche nach Alternativen zu den derzeit verwendeten Lithium-Ionen- Batterien Fahrt auf. Eine der Kandidatinnen heißt Lithium-Schwefel-Batterie. Ihre Vorteile: Schwefel ist preiswert, umweltfreundlich und reichlich vorhanden. Und die theoretische Energiedichte einer solchen Zelle ist signifikant höher als diejenige von Lithium-Ionen- Batterien. Um...

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Nanopartikel können in Impfstoffen eingesetzt werden, um Wirkstoffe zu transportieren. Das von der PTB und der LUM GmbH zum Patent angemeldete Analysemesssystem kann diese Partikel genau charakterisieren und auch bei sehr hohen Ausgangskonzentrationen kleinste Größenunterschiede bis in den Nanometerbereich hinein ermitteln. (Abbildung: Adobe Stock /weyo)

Nanoteilchen sind Tausendsassas. Unter anderem sind sie in der Medizin interessant, um Medikamente oder Impfstoffe gezielt tief in den Körper zu transportieren. Für solche Zwecke muss die Konzentration der winzigen Teilchen möglichst genau bekannt sein. Doch Nanopartikel stellen große Anforderungen an die Messtechnik, die man für die Produktentwicklung, die Kontrolle der Produktionsqualität und...

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Schnelltests auf das Coronavirus sind mittlerweile jedem bekannt, doch auch bei zahlreichen anderen molekularbiologischen Tests muss die Qualität der analytischen Leistungsfähigkeit stimmen. (Foto: Shutterstock)

Die PTB hat eine neue Arbeitsgruppe ins Leben gerufen, um Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der quantitativen Nukleinsäureanalytik zu vertiefen und auszubauen. Im Kampf gegen antimikrobielle Resistenzen, Sepsis (im Rahmen von EMPIR-Projekten) sowie SARS-CoV-2 sollen die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf die metrologische Unterstützung und Qualitätssicherung von Testverfahren zielen und...

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Die Abgasuntersuchung für Euro 6/IV-Diesel sieht ab dem Jahr 2023 erstmals die Zählung von Partikeln im Dieselabgas vor. Werkstätten müssen sich darauf vorbereiten. (Foto: Matt Boitor / Unsplash)

Für bessere Luft in den Innenstädten und Klimaschutz: Das Zählen von Rußpartikeln soll zukünftig fester Bestandteil der Abgasuntersuchung von Diesel-Pkw sein, denn an der Anzahl der Partikel im Dieselabgas lässt sich erkennen, ob und wie effektiv der Partikelfilter des Wagens noch funktioniert. Um hier eine einheitliche Qualität zu gewährleisten, hat die PTB die messtechnischen Anforderungen an...

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Erstmals konnte bei nichtinvasiv gemessenen schnellen Hirnströmen eine deutliche Variabilität von Reiz zu Reiz (Zeilen) gezeigt werden, sowohl in der zeitlichen Abfolge der Aktionspotenziale (Verschiebungen der blauen bzw. roten vertikalen Banden) als auch in ihrer Stärke (Farbintensität). (Abbildung: Charité, Gunnar Waterstraat)

Die Informationsverarbeitung im Gehirn ist einer der komplexesten Prozesse des Körpers; Störungen wirken sich nicht selten als schwerwiegende neurologische Erkrankungen aus. Die Erforschung der Signalweitergabe im Gehirn ist deshalb der Schlüssel zum Verständnis verschiedenster Krankheiten. Das Gehirn verarbeitet Informationen über langsame und schnelle Hirnströme. Um Letztere zu untersuchen,...

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Gewichtssatz mit Hochpräzisionsgewichten, der im Masselabor der Ghana Standards Authority verwendet wird (Foto: GSA / Iso Concepts)

Unternehmen in Ghana, die am internationalen Handel teilnehmen möchten oder eine internationale Zertifizierung anstreben, müssen ihre Messgeräte oftmals noch im Ausland kalibrieren lassen. Das ist teuer und sehr zeitaufwendig. Mit dem Ziel, mehr Rückführungen auch innerhalb des eigenen Landes ausführen zu können und das Kalibrierangebot auszuweiten, startete 2021 ein Projekt zur internationalen...

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