28.04.2025
HORIZON EUROPE

Full-Map: Neues Forschungsprojekt unterstützt nachhaltige Batterieentwicklung – AIT dabei

Das europäische Forschungsprojekt Full-Map setzt auf Künstliche Intelligenz, Big Data und autonome Synthese, um den Prozess einer nachhaltigen Batterie-Entwicklung grundlegend zu beschleunigen – das AIT Austrian Institute of Technology ist daran beteiligt.
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Full-Map, AIT, batterie
© generated by KI-ChatGPD_AIT/privat - Emina Hadzialic vom AIT.

Batterien spielen eine zentrale Rolle bei der Reduktion von CO₂-Emissionen in Mobilität, Energiewirtschaft und Industrie. Die Entwicklung neuer Batteriematerialien ist jedoch nach wie vor langwierig: Sie basiert meist auf klassischen, schrittweisen Versuch-und-Irrtum-Methoden, die häufig über ein Jahrzehnt in Anspruch nehmen. Um diese Prozesse zu beschleunigen, braucht es neue Ansätze, die digitale Technologien und Automatisierung intelligent miteinander verknüpfen, so Genau hier setzt das europäische Forschungsprojekt Full-Map an.

Full-Map: „Neue Ära der Batterieentwicklung“

Ziel ist die Entwicklung einer vollintegrierten, KI-unterstützten Plattform zur Beschleunigung von Material- und Schnittstellenentwicklung, die den gesamten Batterieentwicklungsprozess – von der Materialentwicklung bis hin zur fertigen Zelle und Zelltestung – widerspiegelt, digitalisiert und automatisiert. Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen, automatisierter Synthese und Hochdurchsatz-Charakterisierung soll die Batterieentwicklung damit auf ein neues technologisches Niveau gehoben werden.

„Mit Full-Map leiten wir eine neue Ära der Batterieentwicklung ein. Durch die enge Verknüpfung von Daten, Simulation und KI schaffen wir eine Forschungsinfrastruktur, die die Entdeckung und Optimierung von Batteriematerialien radikal beschleunigt“, sagt Emina Hadzialic, Junior Scientist am Austrian Institute of Technology (AIT).

Die Projektziele

Full-Map verfolgt dabei einen ganzheitlichen Ansatz, um die Zeitspanne von der Entwicklung von Materialien bis zum Einsatz von Batterien der nächsten Generation zu verkürzen. Die zentralen Projektziele sind:

  • Aufbau eines interoperablen Datenrahmens zur strukturierten Erfassung, gemeinsamen Nutzung und Wiederverwendung von Informationen zu Batteriematerialien und -schnittstellen.
  • Entwicklung flexibler Design- und Simulationswerkzeuge, die Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen nutzen, um aus Zielvorgaben – etwa bestimmten Materialeigenschaften – geeignete Materialstrukturen und -konfigurationen abzuleiten und gleichzeitig komplexe Simulationsprozesse über mehrere physikalische Skalen hinweg zu beschleunigen.
  • Weiterentwicklung von Analysemethoden sowie Automatisierung von hochdurchsatzfähigen Charakterisierungsmodulen und -technologien zur schnellen, zuverlässigen und skalierbaren Untersuchung von Batteriematerialien und deren Schnittstellen.
  • Entwicklung KI-gesteuerter, autonom arbeitender Syntheseroboter zur effizienten Herstellung, Testung und datenbasierten Weiterentwicklung neuartiger Materialien durch iterative Optimierungsprozesse.
  • Stärkung des europäischen Forschungs- und Innovationssystems sowie der globalen Wettbewerbsfähigkeit der EU im Batteriebereich durch internationale Kooperation und effektiven Wissenstransfer.

Bei diesem Projekt ist das AIT Austrian Institute of Technology ein zentraler Forschungspartner mit dem Schwerpunkt der Strukturierung und Standardisierung der im Projekt generierten Forschungsdaten. Dafür entwickelt AIT Konzepte und unterstützt die Verbreitung von Standardisierungsrichtlinien für die effiziente Sammlung, Speicherung und Weitergabe von Daten – immer mit Blick auf Transparenz, Qualität und Interoperabilität, wie es heißt.

Ziel sei es, eine robuste Dateninfrastruktur zu etablieren, die den Austausch relevanter Stakeholder erleichtert und langfristig den Wissenstransfer unterstützt. AIT soll zudem zur Erstellung eines umfassenden „Data-Management-Plans“ beitragen, der unter anderem transparente Verwaltungsstrukturen für Datenbesitz, -zugriff und -nutzung definiert. So werde sichergestellt, dass das Datenmanagement im Full-Map-Projekt effizient, standardisiert, strukturiert und konform mit EU-Vorgaben ist, um eine nahtlose Forschungszusammenarbeit zu fördern.

Full-Map: AIT arbeitet an Modellierung

Darüber hinaus arbeitet das AIT an der elektrischen und thermischen Modellierung von Batteriezellen, um deren Leistung bereits in frühen Entwicklungsphasen präzise vorhersagen zu können. Diese Modelle sollen die Grundlage bilden, um Anforderungen für unterschiedliche Anwendungen zu definieren und neue Zellkonzepte gezielt zu bewerten. Ergänzend dazu entwickelt das Institut automatisierte Methoden zur Parametrisierung von Batteriemodellen, die anhand experimenteller Daten für mehr Genauigkeit und Zuverlässigkeit validiert werden.

Das Projekt wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm „Horizon Europe“ der Europäischen Union im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 101192848 finanziert. Zum Konsortium gehören u.a.:

 AIT Austrian Institute of Technology | Siemens Industries Software NV (SISW) | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen | Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien GmbH (MPI-SusMat) | Thermo Fisher Scientific (Bremen) | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Thermo Fisher Scientific (Brno) | Universität Münster | VARTA Innovation GmbH | Siemens AG (Siemens) | CSEM Centre Suisse d’Électronique et de Microtechnique SA – Recherche et Développement

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BioShift-Co-Founder Julian Mayr und Clemens Zillner von tech2b | Foto beigestellt
BioShift-Co-Founder Julian Mayr und Clemens Zillner von tech2b | Foto beigestellt

„Im Winter wird unsere starke Abhängigkeit von fossiler Energie noch extremer“, sagt Julian Mayr, Co-Founder des oberösterreichischen Startups BioShift. Zwar gebe es mehrere Ansätze, um erneuerbare Energie speicherbar zu machen – in der Praxis seien viele davon jedoch bislang wirtschaftlich schwer darstellbar und kämen daher noch nicht in relevantem Umfang zum Einsatz. Das will sein Unternehmen ändern. Es hat eine Anlage entwickelt, die landwirtschaftliche Reststoffe – also Biomasse – nutzt, um daraus speicherbares Gas zu machen.

Mit Stroh und Strom zum Erdgas-Ersatz

Dabei fokussiert BioShift vor allem auf Stroh. „Das wird zumeist eingeackert, hat aber ein enormes Energiepotenzial. Allein in Österreich reden wir von acht Terawattstunden pro Jahr – so viel wie mit Photovoltaik produziert wird“, erklärt Mayr. Mit der patentierten Technologie des Startups wird die Biomasse unter Luftabschluss mithilfe von elektrischem Strom auf mehr als 1.000 Grad Celsius erhitzt. Durch Pyrolyse und Vergasung entstehen in diesem Prozess Synthesegas und Biokohle.

„Nach der Methanisierung ist die Gasqualität so hoch, dass das Produkt chemisch ident zu Erdgas ist“, so der Gründer. Dadurch könne die bestehende Infrastruktur, wie das Gasnetz und die Gasspeicher, direkt weitergenutzt werden. Dabei komme man bei den Kosten nahe an den Erdgas-Preis heran und wolle grünes Gas so „erstmals wirtschaftlich machen“. Die Biokohle wiederum könne wieder auf die Felder ausgebracht werden und diene dort als Nährstofflieferant und Bodenverbesserer.

Später sollen die Anlagen als standardisierte 500-Kilowatt-Module in Containergröße etwa an Landwirte oder Biomasseheizwerke verkauft werden. Noch ist es aber ein gewisser Weg dorthin. Ein hochskalierter Labor-Prototyp läuft bereits am Institut für Wärmetechnik der TU Graz, wo das aktuell siebenköpfige Team auch wissenschaftlich begleitet wird. „Nächstes Jahr sind wir dann bereit, die erste Pilotanlage im Feld unter realen Bedingungen einzusetzen“, sagt Mayr.

Netzwerk, Mentoring und individuelle Betreuung bei tech2b

Dass es bei BioShift nicht ganz so schnell geht, wie bei so manchem KI-Startup, ist keine Überraschung. Die Entwicklung von Hardware-Technologien erfordert bekanntlich Zeit, Kapital und weitreichende Netzwerke – es heißt nicht umsonst „Hardware is hard“. Hier kommt der oberösterreichische Inkubator tech2b ins Spiel, der BioShift in seinen Programmen betreut. „BioShift kann einen Beitrag zur Lösung eines großen, globalen Problems liefern“, ist Clemens Zillner überzeugt. Er verantwortet bei tech2b den Bereich GreenTech.

tech2b unterstützt technologieorientierte Startups von der Idee bis zur Skalierung mit individueller Begleitung, finanziellen Zuschüssen sowie einem Netzwerk an branchenspezifischen Mentor:innen und Expert:innen. Hardware- und GreenTech-Gründungen hätten spezielle Anforderungen, sagt Zillner: „Hardware dauert prinzipiell immer länger als Software. Uns ist es daher besonders wichtig, es den Startups mit unserem Netzwerk zu ermöglichen, mehr Tempo aufzubauen“.

Dabei betont der Experte den individuellen Zugang. BioShift sei mit seinen Anforderungen schließlich einzigartig im tech2b-Programm – „und dafür müssen wir uns entsprechend aufstellen“, so Zillner. Für das Startup, das die verschiedenen Sphären aus Landwirtschaft, Industrie, Politik und Netzbetreibern vereinen müsse, sei dieser Ansatz essenziell, bestätigt Mayr.

Internationale Sichtbarkeit

Neben der Vernetzung habe man bislang bei tech2b auch stark vom inhaltlichen Mentoring, etwa beim Pitch, profitiert, erzählt der Gründer. „In der ersten Version unseres Pitches waren wahrscheinlich 80 Prozent technisch. Im Laufe der Zeit haben wir mit Unterstützung immer weiter nachgeschärft.“

Das half dem Startup zuletzt unter anderem beim Einzug ins Österreich-Finale des Startup World Cups, wo das Team weitere wertvolle internationale Kontakte knüpfen konnte. Auch wenn tech2b in seinem Netzwerk zunächst auf das Ökosystem in Oberösterreich und in weiterer Folge in Österreich fokussiert, ist auch beim Inkubator die Zielsetzung klar: „Wir wollen unsere Startups natürlich weit über die eigenen Grenzen hinausbringen“, sagt Zillner.

Für BioShift steht die Internationalisierung in einigen Jahren auf der Agenda. Bis dahin sind die Ziele klar abgesteckt: In drei Jahren will man in die Serienproduktion gehen und den Markt erobern. Schon in der Pilotphase davor werde man aber erste Anlagen verkaufen, so Mayr. Dafür strebt das Startup bereits Ende dieses Jahres auch eine Finanzierungsrunde an – bislang finanzierte man sich primär durch Förderungen.

Und auch bei tech2b soll es in den nächsten Jahren vorangehen. Schließlich sollen noch viele Erfolgsgeschichten wie etwa zuletzt jene des Alumni-Startups Tractive folgen. Zillner sieht besonderes Potenzial im GreenTech-Bereich und stellt klar: „Wir brauchen einfach mehr Startups in dieser Richtung. Sie können sich jederzeit bei tech2b melden“.

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