News #08

Stiftung Nagelschneider vergibt Stipendium an Richard Nacke

Für sein Promotionsvorhaben zum Einsatz von Photovoltaik-Zellen zur gleichzeitigen Daten- und Energieübertragung erhält Richard Nacke ab April 2025 für drei Jahre ein Stipendium der Stiftung Nagelschneider. Der Strombedarf für die zukünftige 6G Netzwerkinfrastruktur wächst dramatisch an, wenn konventionelle Funktechnik eingesetzt wird. Hier könnte die drahtlose optische Übertragung von Informationen mit ihrem geringeren Energiebedarf große Vorteile bieten. Die gleichzeitige drahtlose Energieübertragung über die optische Verbindung bietet zusätzliche Funktionalität, Flexibilität und Unabhängigkeit von lokalen Stromnetzen. Richard Nacke arbeitet im Rahmen seiner Forschung an der Universität Freiburg, dem Fraunhofer ISE und in Zusammenarbeit mit der Universität Cambridge insbesondere an Design, Modellierung und Charakterisierung der III-V Photovoltaikzellen als optische Empfänger.

© Fraunhofer ISE
Für sein Promotionsvorhaben zum Einsatz von Photovoltaik-Zellen zur gleichzeitigen Daten- und Energieübertragung erhält Richard Nacke ab April 2025 für drei Jahre ein Stipendium der Stiftung Nagelschneider.

Die fortschreitende Digitalisierung dank Informations- und Kommunikations-Technologie (IKT) führt bei ihren vielen Vorteilen auch zu einem hohen Energiebedarf. Bereits im Jahr 2020 lag der Anteil am weltweiten Stromverbrauch bei etwa 10 Prozent. Allein auf den Betrieb der Kommunikationsinfrastruktur (ohne Rechenzentren) entfielen mit 722 Terawattstunden rund ein Viertel des Energiebedarfs der IKT. Durch die fortschreitende globale Vernetzung und dem steigenden Bedarf nach schnell übertragenen sowie großen Datenmengen ist eine massive Zunahme des Strombedarfs zu erwarten.

Die kombinierte Energie- und Datenübertragung durch hocheffiziente III-V Photovoltaikzellen kann zukünftig dabei helfen, höhere Energieeffizienz in den Kommunikationsnetzen zu erreichen. Gleichzeitig bietet sie durch die drahtlosen Eigenschaften das Potenzial Netzinfrastruktur ohne größere Ressourcenaufwände und Baumaßnahmen in urbanen Gegenden zusätzlich aufzubauen.

»Für die optische Datenübertragung werden klassischerweise Photodioden als Empfänger verwendet, welche eine zusätzliche Spannungsquelle benötigen,« erklärte Richard Nacke. »Aber damit verschenkt man eine große Chance. Nutzt man stattdessen Photovoltaik-Zellen wir man energieautark: Sie können nämlich zusätzlich auch noch Energie aus dem Signal gewinnen.«

© Fraunhofer ISE
Die kombinierte Energie- und Datenübertragung durch hocheffiziente III-V Photovoltaikzellen kann zukünftig dabei helfen, höhere Energieeffizienz in den Kommunikationsnetzen zu erreichen.

»Richard Nackes Forschung wird dazu beitragen, die bisher von uns entwickelten Photovoltaikzellen durch angepasste Zellarchitekturen für diesen spezifischen Anwendungsfall zu optimieren und er wird die Integration der neuen Photovoltaik-Zelle in den Singalempfänger vorantreiben«, ergänzte sein Doktorvater, Prof. Dr. Andreas Bett, Institutsleiter am Fraunhofer ISE und Professor an der Universität Freiburg. »Wir freuen uns sehr, dass die Stiftung Nagelschneider diesen Ansatz durch ein Stipendium würdigt und unterstützt.«

Richard Nacke hat an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen Physik studiert. Nach Abschluss seiner Masterarbeit begann er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer ISE zu arbeiten. Seit April 2024 promoviert er im Fach Physik an dem Solarforschungsinstitut und der Universität Freiburg. 

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