04.01.2016

Das bremst unsere Innovationskraft

Wissenschaftler haben herausgefunden, wodurch wir weniger kreativ werden. Und es betrifft uns alle.
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Erfinder wie die Gebrüder Wright findet man heute seltener.
Erfinder wie die Gebrüder Wright findet man heute seltener.

Jeder kennt das: es gibt Zeiten, da sprudeln die Ideen und Momente, in denen die Kreativität Pause macht. Manchmal hat man das Gefühl, dass letztere überwiegen. Wissenschaftler haben jetzt herausgefunden, dass das vermutlich nicht nur ein Eindruck ist. Die Konsumgesellschaft ist laut einer aktuellen Studie schuld daran, dass neue, kreative Lösungen für Probleme die Ausnahme bleiben. Besonders kreativ werden wir demnach, wenn es uns an vorgegebenen Lösungen mangelt. Was seit Jahrzehnten die treibende Kraft hinter dem Wirtschaftswachstum ist, ist also eine der größten Bremsen für die Innovationskraft.

Konsum und Überversorgung statt Erfindergeist

Die Studie wurde an der University of Illinois durchgeführt und basierte auf Experimenten, die den Zusammenhang zwischen Knappheit und Kreativität untersuchen sollten. „Knappheit war lange Zeit ein bestimmender Aspekt des menschlichen Lebens“, so Studienautor Ravi Mehta. „Moderne, industrialisierte Gesellschaften nehmen Ressourcen aber als selbstverständlich verfügbar“. Besonders in wohlhabenden Ländern seien Konsum und Überversorgung die Norm.

Alternative Nutzung von Alltagsgegenständen

Ein Teil der Experimente der Stude basierte darauf, die Teilnehmer eine Lösung für ein Problem suchen zu lassen, für die lediglich Objekte mit einer ursprünglich anderen Funktion zur Verfügung stehen. Damit wird ein Prozess adressiert, der als Funktionale Fixierung bezeichnet wird. Menschen neigen dazu, Dinge und Strategien nur so einzusetzen, wie sie es gewohnt sind. Durch die Experimente in der Studie wurden die Teilnehmer dazu gebracht, sich Alternativen auszudenken.

Knappheit ist laut der Studie eine der treibenden Kräfte für kreative Lösungen. Umgelegt auf den Arbeitsalltag bedeutet das, dass strenge, einschränkende Vorgaben, kreativere Lösungen ermöglichen. Gemeint sind damit etwa strenge Zeitvorgaben oder knappe Budgetplanungen. Experten empfehlen außerdem kleinere, fokussierte Teams.

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Strom aus Wind und Sonne braucht Speicher. Für sie entwickelt das Projekt Phoenics neue Batteriezellen. Konzeptbild, mit KI erstellt. | (c) Virtual Vehicle
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Wind und Sonne liefern Strom, wann sie wollen, nicht wann ihn jemand braucht. Diese Lücke schließen Batteriespeicher. Sie werden damit zur Schlüsseltechnologie der Energiewende. Genau hier setzt Phoenics an: Ein steirisches Konsortium entwickelt die nächste Generation von Lithium-Ionen-Zellen für stationäre Speicher.

Koordiniert wird das Projekt von der Virtual Vehicle Research GmbH in Graz. Partner sind Varta Innovation, die Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL) und AVL List. Phoenics läuft 36 Monate und kostet 2,9 Millionen Euro. Knapp zwei Millionen davon kommen von der FFG, aus der Ausschreibung „Energieforschung 2024″.

Ein Material, zwei Ziele

Im Zentrum steht ein Kathodenmaterial: Lithium-Mangan-Eisenphosphat, kurz LMFP. Es ist eine Weiterentwicklung des etablierten Lithium-Eisenphosphats (LFP). LFP-Zellen gelten als sicher und robust, und sie kommen ohne kritische Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel aus. LMFP soll zusätzlich bis zu 20 Prozent mehr spezifische Energiedichte liefern. Auf gleichem Bauraum ließe sich damit mehr Energie speichern.

Diesen Materialvorteil will das Konsortium in die fertige Zelle bringen. Die Zielmarken: 20 Prozent mehr Energiedichte, 40 Prozent längere Lebensdauer.

Was noch offen ist

Bis dahin bleiben Fragen. Wie verhält sich das Material über die Lebensdauer, wie altert es, und lässt es sich industriell verarbeiten und skalieren?

Das Konsortium kombiniert deshalb Experiment und Simulation. Die Partner untersuchen das Kathodenmaterial über den gesamten Lebenszyklus, mit Materialcharakterisierung, hochauflösender Bildgebung und KI-gestützter Auswertung. Parallel entstehen physikbasierte und datengetriebene Modelle. Sie bilden das Verhalten der Zelle von der Mikrostruktur bis zum kompletten Speichermodul ab und sollen Entwicklungszyklen verkürzen.

„Die Mikrostruktur von Elektrodenmaterialien beeinflusst maßgeblich Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Batteriezellen“, sagt Roland Brunner, Gruppenleiter am MCL.

Ein eigener Schwerpunkt gilt der Sicherheit. Spezielle Testverfahren sollen zeigen, ob LMFP-Zellen den Anforderungen an Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit genügen. AVL bringt dafür seine Erfahrung in der elektrochemischen Modellierung ein. Verbinde man physikalische Modelle mit Methoden des maschinellen Lernens, ließen sich kritische Betriebszustände und Sicherheitsaspekte frühzeitig vorhersagen, sagt Roland Wanker, Geschäftsbereichsleiter Advanced Simulation Technologies bei AVL.

Aufbauen statt neu anfangen

Phoenics setzt die Zusammenarbeit aus dem Vorgängerprojekt OpMoSi fort. „Unsere Stärke liegt darin, modernste Simulations- und Analysemethoden mit industrieller Entwicklungskompetenz zu verbinden“, sagt Projektleiter Philip Kargl von Virtual Vehicle.

Varta Innovation steuert die Fertigungsseite bei, von der Materialentwicklung über die Elektrodenfertigung bis zur Zellintegration. Großes Potenzial sehen die Partner vorerst bei stationären Speichern. Langfristig könnten die Ergebnisse auch der Elektromobilität nützen.

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