#Forschungsspecial: Stefanie Büttner und Madlen Hoffmann sorgen für Frauen-Power am Lehrstuhl für Leistungselektronik (LEE)
Mit #Forschungsspecial bieten wir Doktorandinnen und Doktoranden unseres Departments die Möglichkeit, ihre Forschungsthemen einer breiten Öffentlichkeit vorzustellen. In dieser Ausgabe gibt es ein besonderes Doppel-Interview: wir haben unsere Fragen an Stefanie Büttner und Madlen Hoffmann vom Lehrstuhl für Leistungselektronik gestellt.
Kurzinfo:
Name: Stefanie Büttner und Madlen Hoffmann
Lehrstuhl: Lehrstuhl für Leistungselektronik (LEE)
Forschungsgebiet: Kryogene Leistungselektronik (Stefanie Büttner) und Elektromagnetische Verträglichkeit in der Leistungselektronik (Madlen Hoffmann)
Frau Büttner, Frau Hoffmann – wie verlief der Weg bei Ihnen vom Abitur bis zu Ihrer jetzigen Station am Lehrstuhl für Leistungselektronik? Könnten Sie uns ein bisschen über sich erzählen?
Madlen Hoffmann: An die FAU bin ich erst über ein paar Umwege gekommen. Bis 20 habe ich professionell Tennis gespielt und dafür auch nach der 10. Klasse das Gymnasium abgebrochen, weil sich die vielen Turnierreisen und sechs bis acht Stunden Training am Tag nicht mit Geschichtsabfragen und Matheschulaufgaben vertragen haben. Ich wollte allerdings unbedingt studieren und habe deswegen mein Abitur an einer Fernschule nachgeholt. 2012 habe ich dann angefangen an der FAU Medizintechnik zu studieren, habe aber schnell gemerkt, dass mich die technischen Fächer deutlich mehr interessieren und bin direkt nach dem zweiten Semester fließend in den EEI-Studiengang gewechselt.
Bereits im Bachelorstudium habe ich die Vertiefungsrichtung „Allgemeine Elektrotechnik“ gewählt, weil ich (mit meinem damaligen Wissensstand) das Gefühl hatte, somit die am breitesten gefächerten Grundlagenvorlesungen zu belegen.
Erst durch meinen Werkstudentenjob und später während eines sechsmonatigen Auslandspraktikum in Amerika habe ich ein zu mir passendes Themenfeld gefunden: Die Leistungselektronik und die damit einhergehenden Forschungsfelder wie die Elektromobilität, die Elektrifizierung der Luft- und Raumfahrt oder auch die für viele erstmal abschreckende elektromagnetische Verträglichkeit.
Madlen Hoffmann
Daher habe ich nach dem Praktikum meine Masterarbeit am Lehrstuhl für Leistungselektronik begonnen und anschließend am Fraunhofer IISB in Erlangen mein Berufsleben gestartet. Da ich meine Begeisterung für die Leistungselektronik aber auch gerne in Lehrveranstaltungen weitergeben wollte, habe ich 2019 nach sieben Monaten zurück an den Lehrstuhl für Leistungselektronik gewechselt.
Stefanie Büttner: Ich habe 2008 an der FAU mit dem Bachelor-Studium Energietechnik angefangen und 2013 dann meinen Energietechnik-Master mit dem Schwerpunkt Verfahrenstechnik abgeschlossen. Danach habe ich ein Jahr lang als Verfahrenstechnik-Ingenieurin bei einer Raffinerie in der Nähe von Ingolstadt gearbeitet, bevor ich mich dazu entschlossen habe, noch einen weiteren Master-Studiengang an der FAU zu machen. Da ich im Energietechnik-Studium bereits ein paar Elektrotechnik-Vorlesungen hatte, konnte ich mich mit Auflagen direkt zum Master-Studium EEI mit dem Schwerpunkt Leistungselektronik anmelden. Im Anschluss an meine Masterarbeit, die ich am Lehrstuhl für Leistungselektronik geschrieben habe, habe ich dort 2019 als wissenschaftliche Mitarbeiterin angefangen. Neben meinem Forschungsgebiet bin ich in der Lehre tätig und darf unter anderem die Übung „Thermisches Management in der Leistungselektronik“ halten sowie Praktika und Seminare betreuen.
Warum haben Sie sich nach dem Abitur für den Schritt entschieden, eine Ingenieurwissenschaft zu studieren?
Stefanie Büttner: Schon in der Schulzeit habe ich mich sehr für Naturwissenschaften interessiert und habe daher auch in Mathematik und Physik mein Abitur geschrieben. Das Interesse an einem ingenieurwissenschaftlichen Studium habe ich wohl durch meinen Vater bekommen, der begeisterter Elektrotechnik-Ingenieur ist – aber auch die sehr gute Job-Aussicht auf dem Arbeitsmarkt hat dazu beigetragen, mich für den damals neuen Energietechnik-Studiengang zu entscheiden. Dieses zukunftsorientierte Themengebiet, das vielseitige und breit aufgestellte Bachelor-Studium, aber auch die Möglichkeit zur Vertiefung eines Schwerpunkts im Master klangen sehr interessant.
Dass ich in einem doch immer noch sehr von Männern dominierten Bereich studieren und arbeiten würde, hat mich dabei noch nie gestört – eher im Gegenteil: ich habe mich sowohl im Studium als auch während meiner Arbeitserfahrung in der Raffinerie immer sehr wohl gefühlt. Sehr interessant war auch, dass der geringe Frauenanteil, der mit mir den Bachelor Energietechnik angefangen hat, auch größtenteils den Master abgeschlossen hat. Daran sieht man, dass die Frauen, die sich für ein ingenieurwissenschaftliches Studium entscheiden, mindestens genauso gut und erfolgreich das Studium absolvieren können!
Und nun zu Ihren Forschungsgebieten. Frau Hoffmann, Sie sind im Bereich „Elektromagnetische Verträglichkeit in der Leistungselektronik“ unterwegs und Frau Büttner, Sie beschäftigen sich mit „Kryogener Leistungselektronik“, ist das richtig?
Stefanie Büttner: Genau. In meinem Forschungsgebiet „Kryogene Leistungselektronik“ bin ich meinem ursprünglichen Interessensgebiet, einen Beitrag zur Energiewende zu leisten, treu geblieben, da das Ziel beim Betreiben der Leistungselektronik bei sehr tiefen Temperaturen (< -150°C) eine Effizienzsteigerung und somit das Erreichen höherer Leistungsdichten ist. Vor allem im Bereich der Elektrifizierung der Luftfahrt hat das Thema in den letzten Jahren großes Interesse geweckt, da die Leistungselektronik neben den supraleitenden Komponenten eines kryo-elektrischen Antriebsstrangs ebenso durch den vorhandenen kryogenen flüssigen Wasserstoff gekühlt werden kann und somit ein zusätzlicher Vorteil entsteht.
Ziel meiner Forschung ist es, einen Beitrag zu den noch vielen offenen Fragen zu leisten, die dann in Zukunft ein sicheres elektrisches Fliegen ermöglichen.
Stefanie Büttner
Die Forschung ist dabei aufgrund von praktischen Versuchen bis zu einer Temperatur von -190°C in meiner aufgebauten Kältekammer aber auch theoretischen Betrachtungen sehr vielseitig. Natürlich muss man auch regelmäßig Literatur durchforsten, um bei diesem derzeit sehr aktuellen Thema die neuesten Forschungserkenntnisse zu erhalten.
Madlen Hoffmann: Mein Forschungsgebiet ist seit Anfang 2020 die „Elektromagnetische Verträglichkeit in der Leistungselektronik“. Hierbei untersuche ich die Möglichkeiten und Grenzen von aktiven EMV-Filtern zur Unterdrückung von leitungsgebundenen Common-Mode Störungen, um die bisherigen Filterstrukturen mithilfe von aktiven Bauelementen zu optimieren und deutlich kompakter, leichter sowie kostengünstiger zu gestalten.
EMV-Filter und Abschirmungsmaßnahmen spielen eigentlichen in allen leistungselektronischen Systemen eine sehr wichtige Rolle, aber besonders gut kann man sich das Problem an einem autonom fahrenden Elektroauto vorstellen. Der Umrichter im Antriebsstrang eines Hochvolt-Bordnetzes wandelt eine Gleichspannung in eine Wechselspannung um und regelt somit die Drehzahl des Elektromotors. Die bei diesem Umwandlungsprozess entstehenden Schaltflanken erzeugen ein breitbandiges elektromagnetisches Störspektrum und beeinflussen damit die sehr sensiblen Signale der Sensorik zur Umfelderfassung (Radar-, Lidar- und Kamerasysteme). Es ist also enorm wichtig, dass der Antriebstrang keine Störungen auf den Datenkabeln hervorruft, was im schlimmsten Fall zu einer Missinterpretation der Sensordaten und somit zu Unfällen führen kann.
Frau Büttner hat ja schon erzählt, dass Sie nicht nur praktisch in Ihrer selbstgebauten Kältekammer forscht, sondern auch regelmäßige Literaturrecherche einen wichtigen Platz im Doktoranden-Alltag einnimmt. Wie sieht es bei Ihnen aus, Frau Hoffmann?
Madlen Hoffmann: Die Arbeit an der Dissertation gestaltet sich je nach Thema und Person ganz individuell. Ich habe das Glück, dass mein Forschungsthema das komplette Spektrum an ingenieurwissenschaftlichen Tätigkeiten abdeckt. Zu den sehr theoretischen und mathematischen Analysen im Vorfeld gehören ebenso Simulationen, Schaltungsentwicklung und messtechnische Auswertung. Ich verbringe somit nicht nur Zeit am PC, sondern bastele auch viel im Labor. Am Ende des Tages umfasst das aber noch nicht meine komplette Tätigkeit am Lehrstuhl. Seit 2019 halte (und gestalte) ich die Leistungselektronik-Übung. Mit dem zusätzlichen Tutorium, der Betreuung verschiedener Praktika, Seminare und Abschlussarbeiten versuche ich meine Begeisterung für diese Themengebiete – aber allgemein für Elektrotechnik – an jüngere Studierende weiterzugeben.
Vielen Dank für den spannenden Einblick in Ihre Forschungsarbeiten und herzlichen Dank für das Interview!