Deutscher Zukunftspreis 2007

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Deutscher Zukunftspreis 2007
Hintergrundinformationen
Team II
Fragen an die Nominierten
Dr.-Ing. Andreas Gutsch
Dr. rer. nat. Gerhard Hörpel
Prof. Dr.-Ing. Paul Roth
Nanoschicht mit Megaleistung – Flexibler Keramikseparator
ermöglicht Durchbruch bei großen Lithium-Ionen-Energiespeichern
Fragen an die Nominierten
Das Projekt bewegt sich in der Nanowelt, ist komplexe technologische Entwicklung. Sie sprechen von „Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien“ auf Basis von
Nanomaterialien. Definieren Sie bitte, in welchem Umfeld diese Technologie zum
Einsatz kommt.
Wir reden hier von elektrischen Energiespeichersystemen für die Bereitstellung zur
Stromversorgung ohne Kabel. Das kann man nach automobilen Anwendungen und
nicht automobilen Anwendungen differenzieren. Das Flaggschiff ist im Moment die
automobile Anwendung, bei der man versuchen möchte, Verbrauchsverbesserung zu
erzielen, CO2-Emissionen, generell Schadstoffemissionen zu reduzieren. Das geschieht dadurch, dass man das Fahren eines Automobils teilweise oder auch vollelektrisch betreibt. Man kann eine Teilunterstützung des Antriebes über elektrischen
Strom erzeugen oder nutzt ein vollelektrisches Fahrzeug. Beides braucht eine Batterietechnologie.
Die Batterietechnologie, die von der Chemie her die höchste Leistungsfähigkeit hat,
die man sich überhaupt vorstellen kann, ist die Lithium-Ionen-Batterie. Wir kennen
die Lithium-Ionen-Batterie alle aus dem Handy, aus dem Laptop, aus der Kamera.
Das sind kleine Zellen, die nicht dafür geeignet sind, die automobile Anwendung zu
bedienen. Dort braucht man große Zellen mit viel Energieinhalt. Bei den großen Zellen ist bisher das Problem, dass der Energieinhalt so hoch ist, dass man ein intrinsisches Sicherheitsproblem hat. Die Energiedichte ist so enorm hoch, dass die Batterie, wenn es zu einer Beschädigung der Zelle oder zu Betriebsbedingungen kommt,
die nicht vorgesehen sind, explodieren kann, die Batterie kann gefährlich werden.
Was wir jetzt gemeinsam mit Prof. Roth und vielen anderen Wissenschaftlern entwickelt haben, ist ein System, das die Batterie erstmals intrinsisch sicher macht.
Ich will nur der Form halber hier sagen: Wir sprechen dauernd von Batterie.
Wir wissen, in Deutschland wird das Akku genannt, und wir meinen die wiederaufladbare Batterie, also den Akku. Aber international heißt es eben battery, und
deswegen sagen auch wir Batterie.
Deutscher Zukunftspreis 2007 / Hintergrundinformationen Team II / Nanoschicht mit Megaleistung
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Bitte beschreiben Sie das Wesen Ihres Projektes und das, was das Innovative
daran ist.
Das Wesen unserer Technologie ist der Separator. Ein Separator trennt bei der Batterie Plus und Minus, die nicht zusammenkommen dürfen, sonst wird ein Kurzschluss
erzeugt. Der Separator hat noch eine zweite Aufgabe: Er muss die Lithium-Ionen
durchlassen, d. h. es kann keine Folie verwendet werden, sondern es muss irgendetwas Poröses sein. Die Anforderung war, ein Material zu finden, das deutlich erhöhte Temperaturstabilität hat. Wir haben einen keramischen Separator entwickelt,
der diese Anforderung erfüllt und durch seine Temperaturstabilität dem System eine
deutlich erhöhte Sicherheit verleiht.
Erfindung und Entwicklung des Separators haben hier stattgefunden. Ursprünglich war die Basistechnologie für Wasserfiltration gedacht. Das Team hat im Grunde
genommen diese Wasserfiltrationsmembran, die relativ dick war, immer dünner
gemacht, bis sie für diese Anwendung geeignet war.
Um das zu verdeutlichen: Wenn es darum geht, die Temperaturstabilität in der
Batterie zu erhöhen, dann weiß man, dass Keramik sehr temperaturstabil ist. Das
Problem dabei ist, dass Keramik üblicherweise steif und zerbrechlich ist. Es hieß, die
Keramik so flexibel zu gestalten wie eine Plastiktüte, dass sie von role to role prozessierbar ist und man eine Batterie einbauen kann.
In welchem Kontext sprechen wir hier von Nano?
Das ist genau der Punkt: Wenn die Keramik so spröde ist, dass sie zerbrechen kann,
kann man sie ja gleich in zerbrochener Form anwenden! Und das wären die Nano
partikel. Das war ein Bereich, mit dem wir uns an der Universität Duisburg-Essen
jahrelang beschäftigt haben, zum Beispiel in einem Sonderforschungsbereich.
Für uns war es vergleichsweise einfach, solche oxidischen keramischen Partikel zu
erzeugen. Nicht nur für diese Anwendung, sondern auch für andere; dazu gibt es
reichlich Patente. Zur Evonik Industries AG gab es auch durch andere Kooperationen
Kontakte. Die Anforderung war nun, diese keramischen Nanopartikel in geeigneter Weise miteinander zu vernetzen. Das ist auch in meinen Augen die wesentliche
Leistung: diese keramischen Partikelmaterialien in ein vernünftiges Trägermaterial
einzubringen, um dann die Anforderung zu erfüllen, nämlich hohe Temperaturstabilität und Durchlässigkeit für Lithium-Ionen.
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Auf Anregung von Evonik Industries haben wir uns mit einem weiteren Problem
beschäftigt: Neben der Membrane spielt Kohlenstoff als Anodenmaterial im Zusammenhang mit solchen Batterien eine große Rolle. Der Hinweis war, dass es ein noch
besseres Anodenmaterial gäbe, das sei Silizium. Daraufhin haben wir uns dann mit
der Erzeugung von Nanosilizium beschäftigt und dann auch Nanopartikel, die man
als Gemische von Kohlenstoff und Silizium ansehen kann, erzeugt. Wir hatten den
Eindruck, das könnte ein interessantes Material für Evonik sein und erste Probemengen abgeliefert.
Wann waren die Anfänge dieser Entwicklung?
1996 hatten wir die ersten Berührungspunkte über die Herstellung von Nanopartikeln zwischen Evonik Industries und diversen Hochschulen, und eine davon, sicherlich die führende, war die Uni Duisburg. Das hat sich dann eben konsekutiv weiterentwickelt.
Es gab immer Kontakt, und dann kam ein wesentlicher Schritt: Dr. Gutsch hatte
gute Beziehungen zur DFG. Grundsätzlich ist es schwierig, die DFG bei Wissenschaftskooperationen mit der Industrie auch offiziell mit ins Boot zu nehmen. Die
waren damals unter Druck, es lief ein Review-Prozess, der darauf abzielte, dass die
Wissenschaft auch in die Praxis umzusetzen sei. Und so war es willkommen, dass
eine solche Firma vielleicht ein Gemeinschaftsprojekt aufsetzen wollte.
Das ist, denke ich, ein zentraler Schritt gewesen. Ich wurde zum Gutachter bei der
DFG nominiert, um andere wissenschaftliche Projekte zu evaluieren. Und so erfuhr
ich von der Problemlage, dass sie im Grunde genommen näher an die Anwendung
mussten. Dabei ist die Idee entstanden, ein richtig großes Gemeinschaftsprojekt zu
starten, bei dem wir sieben, acht Universitäten und Evonik Industries an einem Ort
zusammenbringen: Wir stellten ein Team von Mitarbeitern, und die Universitäten
stellten Teams von Mitarbeitern; dabei wurde zwischen diesen nicht differenziert,
sondern in einem Team, auch physikalisch, an einem Ort zusammengearbeitet. Mitarbeiter der Hochschule haben über viele, viele Monate bei uns in Hanau gearbeitet.
Das Ganze hieß „Projekthaus Nanomaterialien“. Das war, was Kompetenzaufbau
anging, den man in dieser neuen Nanotechnologie generieren musste, ein Muster
ohnegleichen. Mit welcher Geschwindigkeit durch diese offene Kooperation zwischen Hochschule und uns dort Know-how aufgebaut wurde, war atemberaubend.
Gleichwohl hatten wir damals das Problem, das gebe ich offen zu, von Anwendungen wenig Ahnung zu haben. Wir haben erst mal gelernt, wie wir die Labortechno-
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logie der Hochschulen in Pilottechnologie der Industrie übertragen können.
Ich kam damals in die Creavis aus Holland, wo wir vollkeramische Membranen gemacht, Gülle filtriert und hinterher Kaffee davon getrunken haben. Reines Wasser
herstellen – das war Nanofiltration. Eigentlich wollten wir die Anwendung der Wasserfiltration bearbeiten. Aber mit dieser steifen, rohrförmigen Keramikmembran war
damals in der Anwendung kein Blumentopf zu gewinnen. Das war die Grundlage
des Ganzen: ein profundes Know-how in der Nanotechnologie und dass bei Evonik
Industries die richtige Organisation vorhanden war; in einer klassischen F & E wäre
das sehr schwierig gewesen. Und dazu kam die mögliche Anwendung. Diese drei
Faktoren trafen zum richtigen Zeitpunkt zusammen, so dass sich daraus der Separator ergeben hat.
Die Standardtechnologie hätte immer nur zu einer starren Kloschüssel geführt.
Durch den Einsatz von Nano wird das Ganze flexibel. Die Flexibilität ist zwingend
notwendig, die Verarbeitungsverfahren in der Batterieindustrie brauchen flexible,
rollenbasierte Produkte. Es ist im Prinzip per Bottom-up-Entwicklung Nano- und
Marktkenntnis zusammengekommen, und das Ganze wurde organisatorisch innerhalb der Creavis zusammengeführt. Das war der Durchbruch.
Worin unterscheidet sich Ihr Verfahren vom herkömmlichen? Was ist das Innovative daran, was jetzt mit der Nominierung gewürdigt wird?
Die herkömmliche Technologie – die Batterien für Handys und Laptops – arbeitet
mit einem Kunststoff- oder Plastik-Separator. In dem Moment, da die Batterien
größer, leistungsfähiger zum Beispiel für automobile Anwendungen werden müssen,
gibt es die Anforderung von deutlich erhöhter Sicherheit.
Die Kunststofffolie, die jetzt als Separator genutzt wird, leistet das, jedenfalls wird
sie allen Situationen gerecht, insbesondere bei Fehlbedienung. Hier greift nun diese
Innovation: Dadurch, dass wir eine Folie haben, die dünn genug, gleichzeitig auch
keramisch und damit temperaturstabil ist und porös, ist auch die Leistungsfähigkeit
vorhanden. Und weil wir die richtigen Nanopartikel nehmen, ist die Haltbarkeit der
Batterie über 18 oder vielleicht noch mehr Jahre gewährleistet. Das ist die Innovation beim keramischen Separator.
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Wird denn bei den Unternehmen, die mit Plastik-Separatoren arbeiten, auch weiterentwickelt, oder ist das nicht mehr sinnvoll?
Die arbeiten weiter an dem Thema. Aber dazu gibt es ein sehr schönes, einfaches
Bild: Nehmen sie eine große Lithium-Ionen-Batterie einmal mit einem PlastikSeparator und einmal mit einem keramischen Separator. Bei sonst gleichen Bedingungen hauen sie in beide Zellen einen Nagel, dann haben sie in einem Fall eine
schöne Leuchterscheinung und im anderen Fall nicht. Und das ist systemimmanent,
weil es keine Kunststoffe auf dieser Welt gibt, die Temperaturen aushalten, die in
dem Augenblick, da innen drin ein Kurzschluss passiert, entstehen.
Ihre Entwicklung ist natürlich mit Patenten abgesichert ...
Mit rund 25 Patenten ist das abgesichert, und zwar als Stoff, als Verfahren und als
Anwendung.
Die internationale Community hat natürlich erkannt, dass der Weg über eine keramische Membran schon irgendwie sehr intelligent ist, und es gibt durchaus den
einen oder anderen, der entwicklungsseitig versucht, so was nachzustellen. Wir sind
durch unsere Patentsituation jedoch hervorragend in der Lage, das zu verbieten.
Was braucht man denn für Charaktere, um so einen Erfolg zu generieren? Sie arbeiten ja nicht als Solisten, sondern es gibt ein Team?
Was die Kooperation mit Evonik Industries oder speziell mit der Gruppe Gutsch
angeht, war Offenheit wichtig: dass man sich aufeinander verlassen kann, dass
eine Wertschätzung von beiden Seiten vorliegt. Und bei mir war es nie so, dass ich
persönlich einen Vorteil haben wollte, sondern mir hat die Zusammenarbeit einfach
Spaß gemacht. Das ist Freude an der Arbeit, und das hat mir eigentlich gereicht.
Und wenn das, was man selber gemacht hat, andere brauchen können, dann finde
ich das umso schöner.
Ganz wichtig ist, dass man ein funktionierendes Netzwerk hinkriegt. Wir sind nur
drei davon. Es sind ja viel mehr Mitarbeiter involviert, die alle auch in diesem
Netzwerk agieren. Primär ist gegenseitige Wertschätzung der Schlüssel zum Erfolg.
Wir schätzen es, dass im Spektrum von Herrn Roth die Wissenschaft im Vordergrund
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steht. Wir verstehen das und empfinden dafür Respekt und Wertschätzung. Er respektiert, dass wir auch Geld verdienen müssen. Und durch diese gegenseitige Wertschätzung wird Vertrauen generiert, das zwingend notwendig ist, um überhaupt
starten zu können. Ich habe hier in dem Dreierteam sicherlich ein bisschen die Rolle
des Antreibers, der auch auf das Geld guckt, dass auf der Marketing- und Vertriebsseite alles hintereinander passt usw. Aber genauso braucht man auch jemanden
wir Herrn Hörpel, der eben dann in der Lage ist, blitzschnell und blitzgescheit die
Idee aufzugreifen, zu sagen: Moment mal, hier ist Potenzial. Und man braucht die
unterschiedlichen Charaktere, man muss es schaffen, dass diese unterschiedlichen
Charaktere zusammenarbeiten. Und der Hebel ist für mich Wertschätzung.
Und da ist noch etwas, was seine Person betrifft: die Ungeduld, die das eben immer
wieder hinterfragt, und was meine Person betrifft, die Geduld – ich möchte fast
sagen: in positiver Hinsicht Sturheit, auch die ganzen Wellenbewegungen einer Sache durchzufahren. Damit geben sie den Leuten das Gefühl: Wir sind entspannt, wir
sind auf dem richtigen Weg.
Wenn man sich das anhört, sieht das ja wie ein „glatter Gang“ aus. Gab es Höhepunkte oder Tiefpunkte, wollten Sie irgendwann mal aufhören? Haben Sie irgendwann mal gesagt, das wird nichts?
Das hat zum Teil immer wieder sehr große Überzeugungsarbeit erfordert. Da bin ich
auch manchmal nach Hause gegangen – oder wir alle – und haben gesagt: Mensch
Meier, ob man morgen an demselben Thema noch weiterarbeitet?
Ich finde, das ist sehr freundlich ausgedrückt ... Dieses Projekt war zwischendurch
vor dem Aus, um das mit einfachen Worten zu sagen. Und zwar in einer Phase, als
wir dachten, dass wir diese Wasserfiltrationsmembran sehr schnell, sagen wir mal
innerhalb von sechs bis acht Monaten, als einen keramischen Separator für die
Lithium-Ionen-Batterie hinkriegen. Das war vielleicht naiv! Plötzlich sahen wir: Das
braucht noch drei bis vier Jahre. Und es gab schwierige Diskussionen. Da haben das
Team, Herr Hörpel und auch ich viel geleistet. Herr Hörpel hat mich motiviert, mich
dafür beim Top-Management einzusetzen. Ich habe ihm vertraut und habe gesagt:
Du glaubst dran? Dann glaube ich auch dran. Ich kümmere mich um die Chefs und
du um die Entwicklung. Und so ist sicherlich auch eine Symbiose gegenseitiger Abhängigkeit entstanden, oder?
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Was ist denn jetzt die eigentliche Leistung? Die Integration einzelner Komponenten oder die Entwicklung zur Produktreife?
Ja, beides, aber in unterschiedlichen Stufen. Zunächst mal muss integriert werden,
und dann muss das Produkt natürlich zu verkaufen sein.
Wesentlich ist, das Produkt immer in enger Abstimmung mit dem Markt zu entwickeln. Der Separator ist sehr schön dünn! Das ist nicht vom Himmel gefallen,
sondern das ist so, weil die Kunden uns ständig getreten haben: Also, mit dem
Separator könnt ihr einfach nicht landen, der ist noch viel zu dick. Es sind mehrere
Punkte: auf der einen Seite die technologische Entwicklung, die Materialien zusammenpacken, das Know-how, das da ist, zu nutzen, die Leute zu fragen, und auf der
anderen Seite sich immer wieder vom Markt beschimpfen zu lassen, nach Hause zu
gehen und noch ein bisschen weiterzumachen.
Wir sind ja – ich glaube, das war auch ein Erfolgsfaktor – keine tradierte F & EEinheit. Wir sind eine Einheit, deren Ziel der Aufbau neuer Geschäfte ist. Wenn wir
glauben, wir können etwas, oder wenn wir Potenziale sehen, dann gehen wir als
Erstes zum Kunden. Das war hier aber wieder ein Problem: Die gesamte LithiumIonen-Industrie ist zu 95 Prozent in Asien angesiedelt – führend sind Japan, Korea, China -, und unsere armen F & E-Kollegen mussten sich ins Flugzeug setzen
und erst mal versuchen, in Japan eine offene Tür zu finden. Auch das ist uns in
sehr kurzer Zeit gelungen. Dabei hilft uns dann auch der internationale Ansatz von
Evonik Industries. Aber die Jungs sind regelmäßig frustriert nach Hause gekommen:
Sie hatten ein schönes Muster mit, ich sage mal zwei Meter Separator, und dachten
sich, der Kunde sagt jetzt: Doll. Aber der Kunde hat sie beschimpft und gesagt, dass
sie mit so etwas überhaupt nicht wiederzukommen bräuchten. Und dann trotzdem
weiterzumachen, das war für mich außerordentlich entscheidend. Wenn Sie danach
fragen: Was ist wichtiger, die Technologieentwicklung vorne oder die hinten bis zur
Produktreife? Aus kommerziellen Gesichtspunkten geht es darum, die Produktreife
hinzubekommen. Denn wir müssen auch klar sehen: Das hier war keine billige Veranstaltung. Und wir müssen und wir wollen das Geld zurückverdienen - und zwar
hier.
Ihre Innovation hat sich also erst einmal beweisen müssen ...
Es ist völlig klar, wir haben mit einer Laboranlage angefangen, dann die Pilotanlage
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aufgebaut. Hier kommt noch ein ganz anderer Aspekt hinzu: Evonik Industries war
ja nun kein klassischer Batterie- oder Batteriematerialienhersteller, das ist ein neues Feld. Wir mussten erst mal eine ganze Menge lernen. Und um überhaupt bei den
„front runnern“ dieser Technologie – die Japaner bei Handys, Kameras, Laptops -,
in die Tür eingelassen zu werden, muss man was in Händen haben. Unsere Pilotanlage war da Gold wert. Sie hat zwei Dinge gezeigt: a) Die haben ein Produkt, und b)
die haben das Produkt auch in Mengen, das sind nicht nur Milligramm, sondern damit kann man schon etwas anfangen. Und dann sind die hingekommen und haben
gesagt: Ok, schaut her, es gibt elektrische Performance-Tests, und es gibt spezielle
Sicherheitstests.
Wir haben viel vom Kunden gelernt. Wir haben bei Null angefangen und sind da voll
ins Risiko gegangen. Wir testen, ob wir in der Lage sind, ein neues Geschäft von Null
aufzubauen. Und was für die Creavis auch in anderen Projekten gilt - wir replizieren
diese Vorgehensweise in anderen Projekten -, ist, dann sehr schnell den nächsten
Schritt zu machen. Hier ging es darum, einen Demonstrator zu bauen, damit wir
überhaupt beim Kunden ernst genommen werden. Das gibt uns dann die Möglichkeit, auf dem Wertschöpfungslevel, auf dem wir gerade sind, vom Kunden zu lernen. Wir haben mittlerweile sehr, sehr viel Know-how aus Asien nach Deutschland
geholt. Das ist für dieses Projekt sehr bemerkenswert. Das ging soweit, dass wir jetzt
hier Stiftungsprofessuren zu diesem Thema entstehen lassen, damit wir hier auch
qualifizierten Nachwuchs kriegen. Wir holen jetzt massiv Know-how aus Asien nach
Deutschland, um diese Industrie bei uns zu etablieren.
Das heißt, dass die Kunden Sie mit den Bedingungen, die für die Nutzung notwendig waren, vertraut gemacht haben? Werden die Sicherheitsanforderungen
von den Kunden vorgegeben?
Am Anfang mehr oder weniger, aber wir wussten dann, welche Schraube dafür
verantwortlich ist, die diese Sicherheit beeinflusst. Das war wieder darin begründet, dass wir im Nano-Material-Bereich viel vorgearbeitet hatten. Und wenn wir
die Nanopartikel in der und der Weise anordnen, müsste sich eigentlich die und
die Porosität ergeben, um nur mal ein Beispiel zu nennen. Die härtesten Tests
sind Überladungstests. Dabei wird in eine geladene Batterie weiterhin Strom bei
deutlich höherer Spannung hineingefahren. Und der zweite Härtetest ist der „Nail
Penetration“-Test, was wörtlich zu nehmen ist. Ich schlage wirklich einen Nagel
durch eine Batterie hindurch und sehe, was passiert. Das soll im Auto einen Unfall
simulieren, ein Eisenstück, das sich da reinrammt. Bei beiden Tests haben wir relativ
früh gesehen, dass sich der Separator doch deutlich überlegen zeigt.
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Und das haben uns dankenswerterweise die Kunden auch gesagt. Das war nett, die
hätten uns an der Stelle auch in den Nebel schicken können. Das haben sie nicht
gemacht. Warum? Da kommt wieder das Thema Wertschätzung. Wir haben mit den
Kunden ein Verhältnis des gegenseitigen Vertrauens und Respekts aufgebaut. Selbst
zu den harten Japanern. Ich erinnere mich an eine Situation, als ich mit einem
Kunden zusammen nackt im Waschhaus saß und wir uns über den Separator unterhalten haben. Man schrubbt sich gegenseitig den Rücken und erzählt von den
jüngsten Testergebnissen – das muss man mitmachen, und dann kann man in die
Community selbst als Langnase eindringen. Das war für uns sehr wertvoll.
Es gibt, generell gesehen, auch Schwierigkeiten: Das Thema Batterie gehört aus der
Sicht der Universitäten in die Disziplin Elektrochemie. Diese Disziplin ist dabei, in
Deutschland auszusterben. Das ist ein Know-how-Verlust, und es ist sehr interessant zu hören, dass eine Firma wie Evonik Industries außerhalb Deutschlands gehen
muss, um auch wissenschaftliches Know-how dort wieder einzusammeln.
Wir holen das durch Stiftungsprofessuren, durch Kooperationsmittel, die wir jetzt
direkt in einzelne Hochschulen geben, wieder zurück. Wir bauen gerade am Forschungszentrum Karlsruhe eine Arbeitsgruppe auf, ebenso an der Universität Münster. Mit Rektoren diverser Hochschulen wurden Diskussionen geführt, um klar zu
machen: Hier entsteht ein Multimilliarden-Business, ihr müsst die Kompetenz
wieder aufbauen. Das findet jetzt statt, und wenn wir das vernünftig machen, dann
ist das hier der Nukleus für eine neue Industrie in Europa.
Ihre Innovation – ein wichtiges Kriterium der Nominierung zum Deutschen Zukunftspreis – ist marktfähig, der Markteintritt ist vollzogen. Welche Produkte gibt
es inzwischen? Wie sehen die Erfolgsaussichten aus? Welche Weiterentwicklungsmöglichkeiten gibt es? Wann sind Sie zum ersten Mal mit einem fertigen Produkt
in den Markt gegangen?
2004 haben wir die ersten Umsätze erzielt.
Richtige Zellen, die zum Beispiel in einem Fahrrad irgendwo durch die Gegend fahren, gab es ab 2005.
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Welche unterschiedlichen Produkte oder Zellen gibt es?
Der Separator ist eine Technologieplattform mit verschiedenen Dicken und Porositäten - damit eine relativ übersichtliche, einfache Sache. Es gibt einen Separator,
der ist ungefähr so dick wie ein Haar, also 40 Mikrometer, das war eines der ersten
Produkte. Dann sind wir immer dünner geworden und sind jetzt bei einem halben
Haar, bei etwas über 20 Mikrometer. Im weiteren Umfeld sind aber noch andere Produkte hinzugekommen. Das resultiert wieder aus der Tatsache, dass wir im
Gespräch mit dem Kunden sind, und es wäre zu schade, wenn wir nur ein Produkt
hinbringen würden ... Es war insbesondere die Initiative von Herrn Gutsch, dass wir
uns jetzt um Kathoden und Anoden kümmern, und seit Anfang 2007 sind in diesem
Bereich weitere Produkte hinzugekommen.
Demnach braucht man unterschiedliche Stärken für unterschiedliche Produkte ...
Man kann sich das so vorstellen: Wenn ich mit dieser Batterie im Auto fahren und
wirklich mal aufs Gas treten will, dann muss der Separator sehr, sehr porös sein,
dass sich die Lithium-Ionen schnell entladen können. Wenn ich hingegen ein Modul
zur Energiespeicherung haben möchte, dann kommt das nicht so sehr darauf an,
dass der Separator dünn ist, dann muss er gut funktionieren, sicher sein. Dicker sein
heißt hier, eine größere Produktionssicherheit zu haben.
Der zweite große Einsatzbereich Ihrer Innovation ist als Speichermedium für alternative Energien. Umweltzerstörung - wir wissen alle, dass wir ganz schnell etwas
tun müssen, alternative Energien sollen helfen. Dabei gibt es aber derzeit noch
ein Problem ...
Hier geht es um die Einspeicherung von Energie und deren Nutzung. Es ist nicht,
einfach aus wirtschaftlichen Erwägungen daran gedacht, dass neben jedem Windrad
eine Batterie steht, um Energie zu speichern. Die Windräder sollen ruhig ihre Energie
in das Netz speichern, und wir - ich unterscheide jetzt nicht zwischen den Netzen - stabilisieren das Netz – Grid Quality, Netzstabilität. Dort braucht man, damit
man die Netzfrequenz halten kann, Batterien. Unabhängig davon, wer einspeist,
ob Windrad, Photovoltaik und wer sich hier bedient, es muss eine Qualität gehalten
werden. Und das wird in Zukunft mit Lithium-Ionen-Elektrizitätspeichern gemacht
werden.
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Man ist technisch hier an der Grenze. Es gibt in Norddeutschland Windräder, die abgeschaltet werden, sie drehen sich zwar noch, liefern aber keinen Strom mehr. Und
dazu gibt es zur Zeit interessante Bemühungen.
Traditionsgemäß gibt es die Pump-Speicherwerke, die Wasser auf einen Berg hochpumpen und dann wieder runterlaufen lassen. Für Naturwissenschaftler oder
Ingenieure ist das ein Desaster. Der Wirkungsgrad der ganzen Veranstaltung liegt
bei 20 Prozent, wenn man Glück hat. Wenn man einen elektrischen Energiespeicher
nimmt, Lithium-Ionen-Technologie, kann man fest davon ausgehen, dass man im
Bereich von 80 Prozent und mehr, bezogen auf die Effizienz, liegt. Mit diesen elektrischen Energiespeichersystemen kommt man in eine ganz andere Liga. Aber es ist
auch klar: Wenn eine große Windmühle so eine Batterie lädt, muss diese eine große
Speicherkapazität haben. Und sie muss extrem sicher sein. Und da sind wir wieder
beim Separator.
Mit dem Batteriespeicher bin ich zudem geografisch unabhängig, das ist sehr, sehr
flexibel. Wir sind davon überzeugt, dass diese Anwendung ein grandioses Marktpotenzial hat.
Für welche Produkte kann man Ihre Innovation nutzen?
Den größten Markt sehen wir im Automotive-Bereich, und zwar einerseits bei den
Hybrid-Elektromobilen und andererseits bei den Voll-Elektromobilen. Stichwort:
Innenstädte.
Und zwar für richtige Autos, 200 bis 300 Kilometer Reichweite: Sieht aus wie ein
Auto, fährt wie ein Auto, hat nur keine Abgase. Keine rollende Seifenkiste oder so
was, richtige Autos!
Wir pushen das sehr, und hier mag man meinen, dass der Schwanz mit dem Hund
wackelt. Wir haben diese Enabling-Technologie im Herzen und müssen jetzt die
Automobilindustrie davon überzeugen: Wenn man den Separator nimmt und auch
noch die abgestimmten Plus- und Minus-Seiten von uns, dann könnt ihr 250
Kilometer mit einem Fahrzeug aus der Serie elektrisch fahren. Jetzt treibt die Chemieindustrie, oder wir treiben Entwicklungen voran, die bei der Automobilindustrie
stattfinden.
Es gibt auch erste Tendenzen in Japan, LKWs mit Hybridantrieb auszustatten, in
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Deutschland und in den USA sollen Busse mit Batterien ausgestattet werden. Das
sind erste Prototypen, aber doch eine Tendenz.
Und es gibt Light-Electric-Vehicles, Boote, Freizeitanwendungen. Deren Marktvolumen ist kleiner, liegt aber näher. Das Segment werden wir ebenfalls bedienen
müssen.
Nicht nur bedienen müssen, sondern bedienen wollen, weil wir den Cashflow-Bedarf, den wir insgesamt haben, natürlich reduzieren wollen.
Nehmen Sie den Rasenmäher, ein umständliches Geschiebe und Gerangel. Das ist
in Zukunft alles anders: Der Energiespeicher steckt in der Lithium-Ionen-Batterie,
man kann sich auf dem Grundstück frei bewegen, schneidet keine Kabel durch, und
es stinkt auch nicht.
Die dritte – und damit will ich es dann mal bewenden lassen – ist die stationäre
Energiespeicherung: Advanced Electricity Storage, die sich in die Bereiche Netzstabilisierung, Regelenergie unterteilt, dann Load Leveling bis hin zu Uninterrupted
Power Supply, also unterbrechungsfreie Stromversorgung für bestimmte Computeranlagen oder Industrieanlagen. Automotive, Light Electric Vehicles und stationäre
Energiespeicherung sind unsere Hauptmärkte.
Gibt es keinen Wettbewerb? Auf diesem Gebiet tummeln sich auch andere Anbieter?
Ja. Den gibt es. Diese Industrie wird erfolgreich, wenn man das Thema Sicherheitstechnik im Griff hat. Wir sind da die Front-Runner, wir haben eine sicherheitstechnische Lösung, die funktioniert. Es werden auch nicht alle Batteriehersteller auf
dieser Welt gewillt sein, bei Evonik Industries zu kaufen. Das wäre schon von der
Monopolsituation her nicht tragbar, und auch die Automobilindustrie würde das
nicht akzeptieren. Insofern gibt es zum jetzigen Zeitpunkt einen gesunden Wettbewerb. Alles, was dabei in Richtung keramische Ideen geht, um die Batterie sicher zu
machen, können wir verhindern. Sehr wahrscheinlich werden wir später aus strategischen Gründen Lizenzen vergeben, um eine Monopolstellung bei einer Basistechnologie zu vermeiden. Wir werden uns sehr gut aussuchen, wem wir Lizenzen
geben, aber ich halte das für möglich, das kann in drei, vier, fünf Jahren so weit
sein. Da gibt es andere Ideen, Sicherheit über Veränderung des Plus- und MinusPols zu bekommen, indem weniger Energie reingesteckt wird. Den Leuten fällt im
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Moment nichts Besseres ein, aber es ist ein Weg. Ich kann die Leistungsfähigkeit der
Batterie natürlich auch so weit runterziehen, dass sie intrinsisch gar keine Gefahr
mehr darstellt. Dann bin ich aber da, wo ich schon mal vor zehn Jahren war, was
den Energieinhalt anbelangt. Das wird aber sehr wohl heute propagiert und ist auch
eine Möglichkeit.
Es wird auch versucht, die Batterie durch Einbau von Überwachungselektronik sicher
zu machen. Das wird seine Grenze haben, und die Automobileindustrie sagt uns
deutlich, sie will die intrinsisch sichere Batterie haben.
Wie viele Arbeitsplätze wurden bisher geschaffen?
Hier innerhalb von Evonik Industries, also unmittelbar in unserem Verantwortungsbereich - wir kaufen ja sehr viele Serviceleistungen auch noch im Konzern ein –
zurzeit 60 Leute, weitere 20 Personen sind Dienstleister im Konzern, die wir kontrahieren und wo wir zukaufen.
Wir haben jetzt zusammen mit einem mittelständischen Unternehmen aus dem
Sauerland in der Nähe von Dresden die größte Fabrikationshalle, die in Europa steht, erworben. Wir verfügen damit jetzt über die größte Produktionsstätte in
Europa, was Lithium-Ionen-Technologie angeht. Wir haben dort mittlerweile mehr
als 40 Arbeitsplätze geschaffen. Die Leute vor Ort sind natürlich unendlich dankbar.
Das ist wirklich sehr beeindruckend zu beobachten, und wir stellen weiter ein. Die
Zahl, was das Personal hier betrifft, geht gemäß des Geschäftsvolumens, was wir vor
Augen haben, in den vierstelligen Bereich.
Können Sie dieses Geschäftvolumen, das Sie vor Augen haben, definieren?
Das Geschäft mit Lithium-Ionen-Technologie wird sich zwischen 2015 und 2020 im
Bereich von 10 bis 15 Milliarden Euro bewegen.
Ihr Projekt ist durch die Nominierung als innovatives Projekt gewürdigt worden.
Wie definieren Sie persönlich Innovation?
Gute Forschung ist innovativ, so dass diese Frage für mich relativ unwichtig ist, weil
ich meine Arbeit immer als eine Art Hobby, als Spielerei angesehen habe, bei der
der Spaßfaktor auch eine Rolle spielt und die Ökonomie nicht so wichtig war. Ich
habe Freude daran, etwas Neues, das dann auch funktioniert, zu produzieren, zu
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beschreiben und dann zum Beispiel im Journal of Applied Physics zu publizieren.
Wenn die internationale Kollegenschaft positiv reagiert, ist das ein schönes Ergebnis
für einen Universitätsmann.
Unter Innovation verstehe ich das Verändern eines Zustandes, gepaart mit Erfolg.
Dem kann ich eigentlich kaum noch was zufügen – doch, ich erinnere mich an ein
Zitat von Georg Christoph Lichtenberg: Es ist nicht sicher, wenn es anders wird, dass
es besser wird. Aber um besser zu werden, muss es anders werden. Und das empfinde ich als Innovation.
Wie sehen Sie die Leistungsfähigkeit Deutschlands bezogen auf Innovation und
Technologie im internationalen Vergleich? Sie haben ja sehr gute Vergleichsmöglichkeiten.
Ich sehe die Situation in Deutschland wie folgt: Wir sind wissenschaftlich führend!
Das kann ich als Gutachter in der DFG wirklich sagen. Wir sind wissenschaftlich
führend, international stehen wir extrem gut da. Unser Defizit besteht darin, aus
diesen wissenschaftlichen Erkenntnissen auf dem internationalen Markt Cash zu
generieren. Ich bin der festen Überzeugung: Wir sind zu risikoavers. Wir honorieren Risiko nicht und fokussieren zu sehr darauf, dass man, wenn etwas scheitert,
als gescheitert gilt. Das müssen wir ändern. Wir müssen dazu kommen, uns mehr
zu trauen, auch mal ins Risiko zu gehen und zu lernen, wie damit umzugehen ist,
wenn das Projekt scheitert. Was aber nicht bedeutet, dass die Personen gescheitert
sind. Wir brauchen eine Entkopplung des Begriffs „Scheitern“ von Personen und
„Scheitern“ von Projekten.
Hätten Sie sich im Verlauf des Projektes mehr Unterstützung gewünscht, oder ist
das ausreichend gewesen? Sie konnten ja die DFG einbinden.
Das mit der DFG war natürlich super, das muss man wirklich betonen. Ich würde mir
davon mehr wünschen. Es gibt eine andere Tendenz: Wenn Evonik Industries anfängt, ein Projekt zu initiieren, sei es mit BMBF, AiF, DFG oder EU, heißt es: Ha, die
große Evonik, ihr habt ja genug Geld, ihr braucht es eigentlich nicht.
Heute funktionieren Konzerne so: Es gibt kleine Subeinheiten, die haben ihren
eigenen Finanzkontrollraum. Und diese kleinen Subeinheiten sind dann im Grunde
genommen von der Finanzausstattung her im weitesten Sinne gute Mittelständ-
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ler. Und dann ist wichtig, ob man für ein risikoreiches Projekt auch eine Million
öffentliche Fördermittel kriegt. Oder die Unis kriegen die Million, dafür müssen
wir nicht die Unis bezahlen, sondern die Unis arbeiten dann eben gemeinsam mit
uns. Wir wollen das Geld nicht für uns haben, es würde schon reichen, wenn die
Kooperationspartner in wissenschaftlichen Einrichtungen projektbezogen stärker
finanziert würden. Genau das Gegenteil ist der Fall: Die institutionelle Förderung
in Deutschland wird immer höher, und sie ist nicht marktorientiert. Wir fahren die
Projektfinanzierung runter. Das ist fatal. Wir müssen sie wieder erhöhen. Wir haben
exzellente Erfahrungen gemacht mit projektfinanzierten Aufgaben über DFG, EU und
BMBF.
Wir wollen auch noch etwas Persönliches von Ihnen wissen. Was wollten Sie denn
eigentlich als Kind werden?
Ich bin noch vor dem Zweiten Weltkrieg geboren, meine Familie kam aus einfachen
Verhältnissen vor der Jahrhundertwende aus dem Westerwald ins Ruhrgebiet. Damals wurde im Familienrat beschlossen: Ja, der Paul, den schicken wir aufs Gymnasium. Ich war der Erste, der ins Gymnasium ging. Und da kam die Frage auf, was der
Junge eigentlich werden sollte. Ich hatte immer technisches Interesse. Mein Onkel,
war bei Mannesmann beschäftigt und hat dann wohl irgendwann mal geäußert,
dass er „Diplömer“ ganz toll findet. Das seien Leute, die in seiner Umgebung wirklich was zu sagen hätten. Damit war ich auf die Spur in Richtung Ingenieursstudium
gesetzt.
Ich hatte damals drei Berufswünsche: Lokomotivführer, Flugzeugkapitän und Bauer. Die Neigung zur Landwirtschaft kam sicherlich daher, dass meine Mutter aus der
Landwirtschaft kam, und Lokomotivführer und Flugzeug - irgendwie vorne sitzen
und lenken, so habe ich mir das wohl vorgestellt. Ich hatte eine sehr schwierige
Schulzeit. Die Empfehlung nach der vierten Klasse war Hauptschule, was dadurch
begründet war, dass ich erhebliche Schwierigkeiten in der Rechtschreibung hatte, was mich übrigens bisweilen heute noch begleitet, und deswegen bin ich sehr
froh, eine gute Sekretärin zu haben. Meine Mutter hat mir damals gesagt: Junge,
halt durch! Irgendwann hast du eine Sekretärin, die macht das für dich. Das war ihr
Spruch, und der hat mich motiviert. Ich habe mir gesagt: Okay, du willst eine Sekretärin, die das für dich macht, dann hast du damit keine Sorgen. Nach dem Studium
war für mich auch klar, dass das mit Lokomotivführer und Flugzeugführer nichts
mehr wird. Ich habe Chemie-Ingenieurwesen studiert und war damals durch den
Bereich Umwelttechnologie motiviert. Nach dem Studium habe ich mich selbstständig gemacht - ich war meiner Zeit ein bisschen voraus -, habe Photovoltaikanlagen
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verkauft und ein gutes Geschäft hochgezogen. Aber dann hat der Professor, bei
dem ich meine Diplomarbeit gemacht habe, mich geholt, und meine Eltern meinten dann auch: Komm, Junge, wenn du jetzt auch noch promovieren kannst, dann
mach das noch. Das schadet nichts.
Ich wollte nicht Bauer werden, weil ich vom Bauernhof komme und Handarbeit
machen musste. Mir war eigentlich klar: Wenn das nicht mehr automatisiert wird,
dann ist das nichts für mich ...
Ich frage mich immer, wenn ich mich umschaue: Woraus besteht das eigentlich
alles? Die Materialfrage. Dann habe ich, wie jeder ordentliche Chemiker, mit einem
Chemiebaukasten angefangen, der sich bald in ein spektakuläres Labörchen verwandelt hat; das hat die Begeisterung für das Ganze noch weiter reifen lassen.
Was treibt Sie denn heute an?
Es sind weitere Interessen dazugekommen, ganz klar. Ich sage immer, ich bediene
drei Solidargemeinschaften: eine ist selbstverständlich die Firma, von der ich mein
Geld kriege, die zweite ist die Familie, und die dritte bin ich selber.
Ich antworte jetzt erst mal auf eine andere Frage. Was auch wichtig ist: dass man
trotz des vielen Stresses lachen kann. Wir haben hier auch viel Spaß, auch untereinander, in der Kooperation.
Was mich antreibt? Ich komme eher von der Weltverbesserungsseite. Ich gucke mir
zentrale Probleme an, von denen ich glaube, das kann so nicht sein. So bin ich damals in die Photovoltaik-Szene reingerutscht. Was mich für die Lithium-Ionen motiviert hat, ist die feste Überzeugung, dass diese Technologie viele der Probleme lösen
kann, die wir haben. Nicht nur die CO2-Thematik, nicht nur die Feinststaubthematik. Ich bin viel in der Welt unterwegs. Wenn Sie in Kuala Lumpur aus dem Flugzeug
steigen, dann möchten Sie am liebsten gleich wieder zurück ins Flugzeug. Und es
gibt andere Metropolen, Mexico City, Sao Paulo, Desaster – das kann so nicht weitergehen. Was mich treibt, sind Lösungen für diese Probleme, mit denen wir auch noch
Geld verdienen können.
Die momentane Situation ist so, dass ich als Emeritus weder antreiben muss noch
angetrieben werde. Aber was mich in der Vergangenheit immer bewegt hat, war,
in der Wissenschaft gut zu sein, wirklich führend zu sein, Einfluss zu gewinnen.
Die Universität Duisburg-Essen war eine Neugründung, und die Etablierten haben
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immer ein bisschen auf uns „runtergeguckt“. Und ich fand es erfreulich, wenn ich
von der DFG als Gutachter beauftragt wurde und auch bei etablierten Hochschulen
zeigen konnte, dass das nicht alles gut ist, was dort erforscht wird. Ich wollte mindestens so gut sein wie die Kollegen an den etablierten Universitäten. Das ist dann
in gewisser Weise gelungen, so dass andere Universitäten mich abwerben wollten.
Ich bin aber in Duisburg geblieben, weil die Arbeitsbedingungen dort ideal waren.
Wenn ich das noch ergänzen darf. Es hat ja salopp formuliert etwas von „Spielnicht-mit-den-Schmuddelkindern“-Thematik! Als ich damals gekommen bin, habe
ich gesagt: Ich möchte gern mit der Uni Duisburg zusammenarbeiten, da gibt es
Prof. Roth, das ist super, was er macht. Wir haben es dann auch gemeinsam gemacht. Und ich habe königlichen Spaß, wenn ich auf einem Vortrag bin und fett
reinschreibe: Universität Duisburg. Mich motiviert das auf der wissenschaftlichen
Seite auch.
Das ist schön.
Welche Charaktereigenschaften haben Ihnen denn beruflich geholfen, und welche
haben Sie behindert?
Ja, ich habe ja meine Charaktereigenschaften schon genannt oder er hat sie genannt: Sturheit kann natürlich auch eine Behinderung sein. Irgendwo an einer
Sache zu lange festzuhalten, auf einem Pferd zu lange zu sitzen, obwohl es eigentlich schon tot ist! Aber dafür hat man ja nette Kollegen, die einen dann rechtzeitig
darauf aufmerksam machen, dass das Pferd tot ist und dass man allmählich absteigen kann.
Ich stehe für die Eigenschaften, die mir auch geholfen haben: Mut, Entschlossenheit, Flexibilität. Und Ungeduld hat zwei Seiten, und manchmal bin ich zu ungeduldig.
Das, was viele als Sekundärtugenden abwerten: Fleiß, eine gewisse Arbeitshaltung,
Durchhaltevermögen, neue Ideen.
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Gibt es ein übergeordnetes Motto, das für Sie alle drei gelten würde?
Mir würde einfallen – aber das ist zu pathetisch, das ist so flach, dass ich mich nicht
traue –: „Gemeinsam sind wir stark!“ Das Projekt hier ist nur gelaufen, weil alle in
der gleichen Richtung und am selben Strang gezogen haben.
Was tun Sie gegen Stress, und womit entspannen Sie sich?
Ich habe als Emeritus keinen Stress mehr. Ich pflege seit einigen Jahren ein Hobby:
alte Motorräder. Das älteste ist von 1917, und das fährt. Ich habe es in alle Teile zerlegt, wieder zusammengebaut und zur Funktion gebracht. Worauf ich warte, ist eine
Batterie für diese alten Motorräder, sechs Volt, Lithium-Ionen ...
Gute Frage. Was ich mache? Ich mache jeden Abend Reflexion, 20 Minuten sitze ich
alleine auf dem Stühlchen, draußen, in die Landschaft gucken. Das ist ritualisiert
und mir extrem wichtig, weil ich da die Gedanken des Tages sortiere und mich auf
den nächsten Tag vorbereite. Das ist auch der Grund, warum ich – ich bin einer der
wenigen hier – sehr viel Auto fahre. Ich kann stundenlang Auto fahren und bin total
entspannt. Ansonsten gehe ich meinem Hobby nach, dem Modellbau. Ich habe es
zwar mit dem Fliegen nicht ganz so hingekriegt, aber wenigstens Modellflug. Das
macht viel Spaß, und ich spiele viel mit den Kindern.
Das ist bei mir auch so, die Familie ist Antistress. Ansonsten liebe ich die Musik. Viel
hören und auch bisschen selber spielen – Klavier.
Gibt es einen Traum, den Sie verwirklichen möchten?
Ja, das ist eine Superfrage, die habe ich mir auch schon gestellt. Und eine schwierige Antwort. Es gibt natürlich den Traum, 20 oder 40 Jahre gesund zu leben. Das lassen wir jetzt mal außen vor. Was ich wirklich supergerne noch mal machen möchte,
ist nach Neuseeland – nicht zwei Tage, sondern vier bis sechs Wochen – mindestens!
Ich habe so viele Träume ... Der wichtigste: Ich möchte, dass meine Kinder einen
Platz finden, der ihnen genauso viel Begeisterung gibt wie mir das, was mir in mei-
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ner Laufbahn begegnet ist. Ein Traum, der hoffentlich von der Realität nicht so weit
entfernt ist.
Ich möchte gerne ergänzen – das ist aber kein Traum, sondern das ist nur eine
Frage der Zeit –: Ich möchte bald in einem von Lithium-Ionen betriebenen vollelektrischen Fahrzeug sitzen. Das ist nicht so weit weg. Traum hat ja immer so was
von „Könnte auch nicht klappen“. Das hier würde ich in die Kategorie Wachtraum
einordnen.
Was ist Glück für Sie, und was wünschen Sie sich für die Zukunft?
Was ist Glück für mich? Dass mir Menschen in Konstellationen begegnen, die mich
weiterbringen.
Für mich ist Glück, wenn es trotzdem klappt. In diesem Sinne wünsche ich mir eine
glückliche Zukunft, in der es gelingt, Familie und Beruf weiterhin zu vereinen.
Familie spielt bei mir eine große Rolle. Und da habe ich Glück gehabt.
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Deutscher Zukunftspreis 2007

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