Innovationsstandort: Automatisiertes und vernetztes Fahren

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Innovationsstandort: Automatisiertes und vernetztes Fahren

Aus Sicht des Expertenkreises Transformation der Automobilwirtschaft (ETA) ist Deutschland als Industrie- und Innovationsstandort grundsätzlich gut gerüstet für die Zukunft des autonomen Fahrens. Um automatisierte und vernetzte Fahrzeuge (AVF) auch wirklich auf die Straße zu bringen, seien nun aber konkrete und zügige Maßnahmen notwendig, so der Expertenkreis in seinem aktuellen Strategiepapier „Automatisiertes und vernetztes Fahren auf die Straße bringen – Empfehlungen zum Markthochlauf in Deutschland“. Das Strategiepapier identifiziert fünf Handlungsfelder, die aus Sicht des Expertenkreises entscheidend für die weitere Entwicklung dieser Zukunftstechnologie und ihren tatsächlichen Einsatz im Straßenverkehr sind. Dazu gehören sowohl technologische Herausforderungen als auch die Akzeptanz in der Bevölkerung. Als aktuell besonders wichtig gilt die Umsetzung des automatisierten und vernetzten Fahrens von der prinzipiellen Erprobung in den Regelbetrieb. Alle Empfehlungen sollen daher dazu dienen, dass sie die Umsetzung von skalierbaren und innovativen AVF-Systemen im Regelbetrieb erleichtern und ambitioniert vorantreiben sollen.

Auch eine Studie des Fraunhofer IAO und des Center of Automotive Management (CAM) hat Herausforderungen und Handlungsempfehlungen mit Blick darauf formuliert, Deutschland zu einem führenden Innovationsstandort für das autonome Fahren zu machen. Zwei Maßnahmen sind demnach entscheidend, damit sich das automatisierte Fahren in der Breite durchsetzen kann: Zum einen müssen die beteiligten Akteure miteinander vernetzt, befähigt und motiviert werden, damit Produkte im Bereich des automatisierten und vernetzten Fahrens Marktreife erlangen sowie praktische Hürden überwunden und gewinnbringende Geschäftsmodelle entwickelt werden. Dazu empfehlen die Studienautoren die Einrichtung einer nationalen Koordinationsstelle für automatisiertes und vernetztes Fahren. Zum anderen müssen Hürden auf behördlicher Seite aus dem Weg geräumt werden, womit beispielsweise die bundesweite Vereinheitlichung und unbürokratische Definition von Genehmigungsprozessen gemeint ist. Ein weiterer Erfolgsfaktor für das automatisierte Fahren ist das Vorhandensein von HD-Karten sowie die Bereitstellung von Verkehrsinformationen. Um diese Karten- und Verkehrsdaten empfangen zu können, ist außerdem ein flächendeckender Mobilfunkausbau notwendig.

Industrielle Abwärme: Mit Kolbenmaschine zu mehr Strom

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Industrielle Abwärme: Mit Kolbenmaschine zu mehr Strom

Das Spin-off Etavalve will industrielle Abwärme mit Hilfe einer neu entwickelten Kolbenmaschine künftig effizienter nutzen, als es mit heute gängigen Methoden möglich ist, die mit Turbinen arbeiten. Da Zylinder und Kolben einen geschlossenen Raum bilden, erfolgen Kompression und Expansion des Prozesses in beinahe idealer Weise, was eine äußerst hohe Energieausbeute ermöglicht. Die Abwärme wird über die Kolben in mechanische Kraft umgewandelt, mit der schließlich Strom erzeugt wird. Aber erst dank einer neuartigen flexiblen Steuerung der Ventile wird dieser Prozess überhaupt umsetzbar.

Entstanden ist die Idee bei einem anderen Empa-Projekt, bei dem über Jahre hinweg an einer innovativen Ventilsteuerung für Verbrennungsmotoren gearbeitet wurde. Ergebnis: Elektrohydraulisch betätigte Ventile ermöglichen es, den Gaswechsel viel flexibler als bei herkömmlicher Nockenwellentechnologie zu gestalten. In einem Ottomotor ließ sich der Treibstoffverbrauch so im typischen Normalbetrieb für Pkw um rund 20 Prozent senken. Mittlerweile wird dieser Ansatz für treibstoff-flexible Motoren von Nutzfahrzeugen zusammen mit einem Lkw-Hersteller weiterentwickelt.

An dem Einsatz dieser Technologie im Bereich industrielle Abwärme arbeitet nun Etavalve, ein Spin-off der Empa und der ETH Zürich. Turbinen sind den Gründern Andyn Omanovic, Patrik Soltic und Wolfgang Schneider zufolge vor allem für hohe Temperaturen und bei Leistungsanforderungen von mehreren hundert Megawatt effektiv. Für Temperaturbereiche von etwa 500 bis 900 Grad, bei denen die Abwärme unregelmässig anfällt, und bis zum Leistungsbereich von einigen Megawatt sei Etavalves Kolbenmaschine besser geeignet. Das Potenzial ist hoch: Für Deutschland beispielsweise wurde 2016 die Menge der industriellen Abwärme über 300 Grad auf rund 10 Terawattstunden pro Jahr beziffert.

Als aussichtsreich gilt auch die Nutzung von Abwärme aus Pyrolyseanlagen, die Biomasse in Pflanzenkohle verwandeln, um Kohlenstoff dauerhaft zu binden. Dabei fällt als Nebenprodukt sogenanntes Schwachgas an, das Methan und gasförmige Schadstoffe enthält und nach dem Willen des Gesetzgebers verbrannt werden muss. Das geschieht zuweilen mit einer Gasfackel ohne jegliche Verwertung der Energie. Etavalve will auch diese Hitze nutzen, um mit der Kolbenmaschine Strom zu erzeugen. Bis Anfang 2025 soll für die Energieversorgerin IWB in Basel, die den Aufbau von Pflanzenkohle-Anlagen in der Schweiz vorantreibt, eine Pilotmaschine entstehen – ausgelegt und realisiert eigens für die spezifischen Eigenschaften der Abwärme, die bei der Pyrolyse anfällt. Rund ein Jahr später soll eine Kleinserie von Kolbenmaschinen an ein Unternehmen geliefert werden, das auf Anlagen für die Verbrennung von Schwachgasen aus Deponien oder der Biogasaufbereitung spezialisiert ist.

Die Etavalve-Gründer sind zuversichtlich, dass ihre Technologie in absehbarer Zeit auf den Markt kommen und dort bestehen kann – obwohl einige technische Details wie temperaturbeständige Materialien für die Maschine und die Regelungsstrategie für den thermodynamischen Prozess noch zu meistern sind. Immerhin lässt sich die erste Pilotmaschine schon fast kostendeckend herstellen und betreiben – den Gründern zufolgenicht selbstverständlich bei einer innovativen Technologie im aufwändigen Maschinenbau.

Digital Leadership Academy
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Digital Leadership Academy: Bis zum 14. April 2024 bewerben!

Die Digital Leadership Academy (DLA) ist ein studienbegleitendes Zusatzprogramm für engagierte Masterstudierende sowie Studierende am Ende ihres Bachelors, die sich über ihr Studium hinaus mit der Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft beschäftigen sowie später im Beruf Führungsverantwortung übernehmen möchten. Veranstaltet wird die DLA durch den Institutsteil Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer FIT sowie der Universitäten Bayreuth und Hohenheim in Zusammenarbeit mit den aktuellen Praxispartnern Allianz, Arthur D. Little, KUKA, Schott, Bausparkasse Schwäbisch Hall und Zeiss.

Aus den Reihen des VWI haben bereits einige Verbandsmitglieder an dem Programm teilgenommen, beispielsweise Roberto Kraus Caballero, VWI-Hochschulgruppe Bayreuth und Teilnehmer des zweiten DLA-Jahrgangs: „Die Digital Leadership Academy ist eine hervorragende Weiterbildungsmöglichkeit mit attraktivem Programm, super Softskill-Erweiterung und überzeugenden Inhalten zu den verschiedensten Aspekten der Digitalisierung. Zusätzlich kommt das Networking nicht zu kurz. Alles in allem ist die DLA eine perfekte Ergänzung zum ehrenamtlichen Engagement im VWI und ich kann die Teilnahme nur empfehlen.“

In zwei dreiwöchigen Präsenzphasen werden in interaktiven Formaten wichtige Hard- und Softskills über das normale Studienprogramm hinaus vermittelt. Renommierte Unternehmen gestalten das Programm mit und bieten den Teilnehmenden die Möglichkeit, durch Unternehmensbesuche, Kaminabende und Praktika wertvolle Erfahrungen zu sammeln und spannende Einblicke hinter die Kulissen zu erhalten.

Neben der Vermittlung und Anwendung von Wissen und der Praxisnähe bietet die DLA auch die Möglichkeit, sich mit dem Ziel einer wissenschaftlichen Publikation mit spannenden zukunftsorientierten Fragestellungen auseinanderzusetzen und vertiefte Einblicke in aktuelle Forschungsthemen zu erhalten. Über die Dauer der DLA hinweg werden den Teilnehmenden persönlich erfahrene wissenschaftliche Mentorinnen und Mentoren der Praxispartner zur Seite gestellt.

Die Bewerbung zur aktuellen Auflage ist bis zum 14. April 2024 möglich. Informationen hierzu sowie zum Programm, den Infoveranstaltungen sowie den beteiligten Partnern finden sich auf dem Webauftritt. Ergänzend wird am 4. April. 2024 eine virtuelle Informationsveranstaltung angeboten. Interessierte sind eingeladen, unter dla@uni-bayreuth.de direkt Kontakt aufzunehmen.

Vepackungen: Leitfäden zur Recyclingfähigkeit

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Verpackungen: Recyclingfähigkeit und Rezyklat-Einsatz

Während in Deutschland Papier, Karton, Glas und Metall aufgrund ihrer Sortenreinheit und hohen Wertschöpfung vergleichsweise häufig recycelt werden, gibt es bei Kunststoffverpackungen noch Luft nach oben – zumal die Gesetzgebung immer stärker den Fokus auf die Wiederverwert- und Wiederverwendbarkeit von Verpackungen legt. Denn recyclingfähige Verpackungen haben neben ihren eigentlichen Funktionen wie Produktschutz, Verbraucherinformation und Transportbündelung noch einen weiteren wesentlichen Vorteil: Ihre Materialien können für neue Verpackungen wiederverwendet werden und bleiben so ressourcenschonend im Kreislauf erhalten.

Das Forum Rezyklat hat jetzt Um- und Transportverpackungen unter die Lupe genommen und dabei untersucht, welche Materialien, die in Versandkartonagen, Folien, Displays etc. eingesetzt werden, sich für das Recyceln eignen und welche nicht. Die Ergebnisse sind in zwei kostenfreie Publikationen geflossen, die als Download zur Verfügung stehen: der „Leitfaden zur Bewertung der Recyclingfähigkeit von Transportverpackungen“ und das „Bewertungsmodell für Rezyklat-Einsatz in Transportverpackungsfolien“.

Der „Leitfaden zur Bewertung der Recyclingfähigkeit von Transportverpackungen“ gibt Empfehlungen für umweltfreundliche Verpackungsmaterialien und zeigt, welche Materialien in Um- und Transportverpackungen idealerweise eingesetzt werden. Die Übersicht hilft unter anderem an Lagerstandorten bei der Frage, welches Material aktuell eingesetzt wird und ob es gut recycelbar ist. In einer zweiten Version wurden Kommentare ergänzt, die detailliertere Informationen zur Recyclingfähigkeit von Kartonagen, Verpackungsfolien und anderen Materialarten liefern.

Das „Bewertungsmodell für Rezyklat-Einsatz in Transportverpackungsfolien“ bietet eine detaillierte Bewertung für den Einsatz von recyceltem Kunststoff (Post Consumer Rezyklat, kurz PCR) in Transportverpackungsfolien. Es zeigt auf Basis aktueller technischer Möglichkeiten, bei welchen Anwendungsfällen Rezyklat in Folien sinnvoll eingesetzt werden kann.

Mit den Veröffentlichungen will das Forum Rezyklat Produktherstellern und Händlern sowie weiteren Waren versendenden Unternehmen helfen, den Einsatz von Um- und Transportverpackungen zu optimieren. Die Bewertungen und Empfehlungen sollen sie dabei unterstützen, die Recyclingfähigkeit der Verpackungen zu erhöhen sowie das Material richtig zu trennen, zu sortieren und auch einzusparen. Das Forum Rezyklat wurde 2018 von dm gemeinsam mit Partnern aus der Industrie gegründet. Seit 2021 liegt das Projektmanagement des stetig wachsenden Bündnisses bei GS1 Germany.

Produktsicherheit: Einsatzgebiet für Traceability

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Produktsicherheit: Einsatzgebiet für Traceability

Die EU hat eine neue Verordnung über die allgemeine Produktsicherheit (VO (EU) 2023/988 – General Product Safety Regulation, GPSR) beschlossen, die ab Dezember 2024 in den Mitgliedstaaten angewendet werden muss. Die Verordnung enthält umfassende Kriterien zur Beurteilung und Gewährleistung der Sicherheit von Produkten. Diese müssen unter anderem durch eine Typen-, Chargen-, Seriennummer oder ähnliche geeignete Elemente identifizierbar sein – und wenn Herstellern Informationen zu von einem Produkt ausgehenden Gefahren vorliegen, müssen sie unverzüglich erforderliche Korrekturmaßnahmen ergreifen, also gegebenenfalls das Produkt zurückrufen sowie die Verbraucher und Behörden informieren. Mit der neuen Verordnung soll sichergestellt werden, dass Produkte für Verbraucher sicherer werden und den europäischen Normen entsprechen.

„Diese EU-Anforderungen erfordern ein Traceability-System in Betrieben“, sagt Olaf Eisele. Der Wirtschaftsingenieur ist wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fachbereichs Unternehmensexzellenz am ifaa – Institut für angewandte Arbeitswissenschaft e. V. in Düsseldorf, dem Forschungsinstitut der Metall- und Elektroindustrie zur Gestaltung der Arbeitswelt. Ein Traceability-System beschreibe die Dokumentation und Nachvollziehbarkeit des Wertschöpfungsprozesses von Lieferanten bis zu Kunden, ermögliche eine Prozessüberwachung und erfülle die Anforderungen zur eindeutigen Identifizierung und Rückverfolgbarkeit von Produkten durch Typen-, Chargen- oder Seriennummern. Diese würden benötigt, um die Anforderungen zu Korrekturmaßnahmen, Produktrückrufen sowie Information von Verbrauchern und Behörden im Falle von festgestellten Produktgefahren erfüllen zu können.

„Ein Traceability-System sollte jedoch nicht nur zur Erfüllung von Dokumentations- und Nachweispflichten eingeführt werden“, so Eisele weiter. Denn über die Produktsicherheit hinaus könne durch eine richtige Gestaltung auch eine Verbesserung der Qualität durch Prozessabsicherung, eine Kosteneinsparung durch Effizienzverbesserung von Prozessen sowie eine Verbesserung der Lieferzeiten und Lieferfähigkeit erreicht werden. Was hierzu bei der praktischen Umsetzung in Unternehmen beachtet werden sollte, hat das ifaa in einem Faktenblatt zusammengefasst.

Unternehmensstrategie: Nachhaltigkeit rückt ins Zentrum

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Unternehmensstrategie: Nachhaltigkeit rückt ins Zentrum

Beim Thema Nachhaltigkeitsmanagement in deutschen Unternehmen geht es zunehmend nicht mehr um das „Ob“, sondern um das „Wie“: Trotz multipler Krisen ist das Thema für mehr als drei Viertel wichtiger oder viel wichtiger geworden, und für mehr als die Hälfte ist es bereits zentraler Teil der Unternehmensstrategie. Das zeigt der Sustainability Transformation Monitor 2024. An der Befragung haben sich Nachhaltigkeitsverantwortliche aus 362 Unternehmen beteiligt, davon gut 270 aus Unternehmen der Realwirtschaft und mehr als 90 aus Unternehmen der Finanzwirtschaft.

Dem Sustainability Transformation Monitor zufolge sieht sich allerdings nur etwas mehr als ein Drittel der Unternehmen der Aufgabe gewachsen, den regulatorischen Anforderungen zur Nachhaltigkeit nachzukommen, die der Gesetzgeber ab diesem Jahr sukzessive 15.000 Unternehmen auferlegt. Die Einschätzung hängt stark davon ab, ob Unternehmen in der Vergangenheit bereits über Nachhaltigkeit berichtet haben und wann sie von der Berichterstattungspflicht zur Nachhaltigkeit (CSRD) betroffen sind. Die überwiegende Mehrheit der Unternehmen erkennt jedoch in der erweiterten Berichterstattung einen Mehrwert für die Weiterentwicklung der eigenen Organisation sowie eine größere Transparenz für Stakeholder.

Zukünftige Beschäftigte werden in der Realwirtschaft übrigens von gut der Hälfte der Befragten „eher als Treiber“ wahrgenommen, 16 Prozent empfinden sie sogar als starken Treiber. „Insbesondere in Zeiten des Fachkräftemangels und der gestiegenen Ansprüche von potenziellen Mitarbeitenden an die Nachhaltigkeit ihrer Arbeitgeber können es sich Unternehmen oft nicht leisten, das Thema zu ignorieren“, so das Studienteam. Der Wettbewerb um die besten jungen Köpfe sei ein stärkerer direkter Treiber der Nachhaltigkeit in den Unternehmen als Klimaaktivismus auf der Straße – dieser wird nur von fünf Prozent als starker Treiber wahrgenommen. Eine weitere Rolle spielen neben der Politik der Klimawandel (83 Prozent) und die gestiegenen Energiepreise (60 Prozent).

Weiterer Aspekt für die Unternehmensstrategie: Die Relevanz von Nachhaltigkeit in Finanzierungsgesprächen schätzen Real- und Finanzwirtschaft unterschiedlich ein. Die befragten Banken nehmen das Thema bereits überwiegend als wichtig oder sehr wichtig wahr (78 Prozent), die breite Masse der Realwirtschaft misst dem Thema hingegen noch keine so hohe Bedeutung bei (40 Prozent). Beide Welten sind sich jedoch einig, dass Nachhaltigkeit in der Finanzierung zukünftig weiter an Relevanz gewinnen wird, neben klassischen Kriterien wie Preis und Kreditwürdigkeit.

Julia C. Arlinghaus

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Julia C. Arlinghaus: WiIng im Wissenschaftsrat

Der Bundespräsident hat Julia C. Arlinghaus für eine erneute dreijährige Amtszeit in den Wissenschaftsrat berufen. Die promovierte Wirtschaftsingenieurin ist Professorin für Produktionssysteme und -automatisierung an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg sowie Institutsleiterin des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg. Der Fokus ihrer Forschungsarbeit liegt darauf, digitale Produktionssysteme zu gestalten und zu managen sowie Fabrikautomatisierungssysteme und digitale Transformationsprozesse für die Industrie zu planen. Sie gehört dem Wissenschaftsrat seit 2021 an. Bei dessen Wintersitzung Ende Januar in Berlin wurde Julia C. Arlinghaus zudem zur neuen Vorsitzenden der Wissenschaftlichen Kommission gewählt.

Der Wissenschaftsrat – hier das aktuelle Arbeitsprogramm für die erste Jahreshälfte 2024 – wurde 1957 gegründet und ist das älteste wissenschaftspolitische Beratungsgremium in Europa. Er berät die Bundesregierung und die Regierungen der Länder in allen Fragen der inhaltlichen und strukturellen Entwicklung der Wissenschaft, der Forschung und des Hochschulbereichs. Die vom Bundespräsidenten berufenen Mitglieder werden für die Dauer ihrer Amtszeit in der Wissenschaftlichen Kommission des Wissenschaftsrats tätig. Die Wissenschaftliche Kommission hat 32 Mitglieder. Davon kommen 24 aus Wissenschaft und Forschung, die übrigen acht sind Persönlichkeiten des öffentlichen Lebens, die gemeinsam von der Bundesregierung und den Landesregierungen vorgeschlagen werden.

Kennzeichnend für den Wissenschaftsrat ist seine sektorenübergreifende Betrachtungsweise, die das gesamte deutsche Wissenschaftssystem mit seinen wesentlichen Strukturmerkmalen in den Blick nimmt – seien es staatlich wie privat finanzierte Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, universitätsmedizinische Einrichtungen, Forschung durch die Industrie, Forschungsverbünde oder aber ganze Landeshochschulsysteme. Zu seinen Aufgaben gehören evaluative Verfahren, etwa im Rahmen der Exzellenzstrategie, bei der Beurteilung von großen Forschungsinfrastrukturen, der Akkreditierung von privaten Hochschulen, der Begutachtung von Forschungsbauten, im Rahmen von länderbezogenen Strukturbegutachtungen von Hochschulsystemen oder bei der Bewertung einzelner Forschungseinrichtungen und universitätsmedizinischer Einrichtungen. Der Wissenschaftsrat unterstützt Bund und Länder in einigen Fällen auch bei forschungs- und wissenschaftspolitischen Entscheidungsprozessen, indem er die Vorbereitung oder Durchführung bestimmter Programme übernimmt.

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Der Verband Deutscher Wirtschaftsingenieure positioniert sich

Der Vorstand des VWI (Verband Deutscher Wirtschaftsingenieure e.V.) blickt mit großem Respekt auf die Demonstrationen der letzten Tage und schließt sich den dort zum Ausdruck gebrachten Befürchtungen an.

In der deutschen Wirtschaft gibt es viele Beispiele, in denen verschieden zusammengesetzte Teams sehr gut funktionieren.

Als Wirtschaftsingenieure sind wir oft Teil solcher Teams.

Dabei sind Merkmale wie Hautfarbe, Herkunft, Geschlecht, Religion, private Liebesbeziehungen oder Vermögen nachrangig, es kommt allein auf die fachliche Kompetenz und das eingebrachte Engagement sowie die Fähigkeit zur Zusammenarbeit an.

Deshalb fragt sich der VWI, warum zunehmend solche Merkmale für die Beurteilung von Menschen genutzt werden. Zu beurteilen sind stattdessen deren Taten.

Gerade in den Tätigkeitsbereichen von Wirtschaftsingenieuren zeigt sich beispielhaft die Komplexität der Probleme, die wir als Gesellschaft heute lösen müssen. Die Konzentration auf das Thema Migration hilft dort nicht weiter.

Gleichzeitig sehen wir in unserem Land an vielen Stellen, dass zunehmend qualifizierte Menschen fehlen, um die vielen anstehenden Aufgaben zu bearbeiten.

Aus diesen Gründen verstehen wir nicht, wie eine Idee entstehen kann, Menschen verschiedener Herkunft ohne Anlass aus Deutschland zu entfernen.

Abgesehen von dem Signal, das mit solch einer Idee an viele Menschen gesendet wird und das das gutnachbarschaftliche Zusammenleben erheblich verschlechtern könnte: Der Schaden, der daraus für unsere Volkswirtschaft entstehen würde, wäre immens, und unsere Innovationsfähigkeit wäre massiv eingeschränkt.

Allein die Diskussion darüber verunsichert betroffene Menschen unter uns, so dass manche bereits in Betracht ziehen, Deutschland zu verlassen.

Deshalb möchte der VWI sich hier ganz klar positionieren: Bitte geht nicht!

Wir brauchen Menschen, die etwas können und dies einbringen oder etwas lernen wollen.

Dieses Thema und die Absicht, bürgerliche Freiheiten und Menschenrechte auf parlamentarischem Weg einzuschränken, um die eigenen Pläne möglichst einfach durchsetzen zu können, betrifft uns alle und erfordert deshalb auch von jedem einzelnen Menschen die Entscheidung, ob er dieses Risiko eingehen möchte.

Aus diesem Grund: Nehmen Sie Ihre demokratischen Rechte wahr. Sagen Sie Ihre Meinung. Respektieren Sie die Meinung anderer. Unterstützen Sie andere entsprechend Ihrer Möglichkeiten. Sehen Sie bei Gewalt nicht weg.

Analyse: Elektroautos bald günstiger als Verbrenner

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Analyse: Elektroautos bald günstiger als Verbrenner

Nach 2035 dürfen in der EU keine neuen Benzin- oder Dieselautos mehr zugelassen werden. Eine Ausnahme vom Verbrenner-Verbot bilden neue Pkw, die mit E-Fuels betrieben werden. Aber welche Antriebssysteme werden sich im Pkw-Bereich künftig durchsetzen? Einer Analyse des Forschungszentrums Jülich zufolge wird schon ab dem Jahr 2025 ein durchschnittlicher batterieelektrischer Mittelklasse-Pkw günstiger sein als ein Wagen mit Verbrennungsmotor.

Das Forschungsteam des Instituts für Energie- und Klimaforschung (IEK-3) hat mithilfe eigens dafür entwickelter Modelle untersucht, welche Kosten im Verkehrssektor künftig zu erwarten sind und welche Szenarien sich daraus zum Erreichen der Klimaschutzziele ergeben. Batterie und Brennstoffzellen werden demnach in Zukunft dominieren, sogenannte E-Fuels im Straßenverkehr nur eine sehr untergeordnete Rolle spielen. Vor allem Vorteile hinsichtlich des Wartungsaufwands und der Effizienz führen der Analyse zufolge dazu, dass die batterieelektrische Variante schon ab der Mitte dieses Jahrzehnts geringere Gesamtkosten über die Lebensdauer aufweist. Die Herstellungskosten der elektrifizierten Antriebe werden dagegen auch im Jahr 2025 noch oberhalb derer eines konventionellen Verbrenner-Pkws liegen.

Diese Entwicklung trifft nicht nur auf Pkw, sondern auch auf Busse und Sattelzugmaschinen zu. „Ob sich die Batterie oder Brennstoffzelle lohnt, hängt von der jeweiligen Anwendung und der Entwicklung der Strom- und Wasserstoffkosten ab. Eines ist jedoch eindeutig: Der Verbrenner wird in allen untersuchten Fällen die teuerste Variante“, so Thomas Grube. Der Wirtschaftsingenieur ist Leiter des Teams Verkehrstechnik und zukünftige Mobilität. „Um ein Fahrzeug mit E-Fuels anzutreiben, braucht es rund fünfmal mehr erneuerbaren Strom, als wenn man den Strom direkt in einer Fahrzeugbatterie zwischenspeichert oder damit Wasserstoff produziert“, so Grube. In einer solchen Gesamtrechnung benötige das Batterieauto im Jahr 2045 etwa 15 Kolowattstunden erneuerbaren Strom je 100 Kilometer gefahrener Strecke, das Brennstoffzellenauto 28 Kilowattstunden und der Verbrenner mit E-Fuels 72 Kilowattstunden. Zudem sei bei Verbrennungsmotoren auch langfristig noch mit lokalen Schadstoffemissionen wie Stickoxiden und Partikeln zu rechnen.

Die reinen Verbrauchskosten (ohne Steuern und Abgaben) von Pkw mit Batterie und Brennstoffzelle werden laut Studie im Jahr 2045 mit den heutigen vergleichbar sein. Wer mit E-Fuels unterwegs sei, müsse demgegenüber mit 60 bis 90 Prozent höheren Kosten rechnen – und das obwohl die bestehende Versorgungsinfrastruktur von Flüssigkraftstoffen im Vergleich zu der von Strom und Wasserstoff günstiger ist und eine weltweite E-Fuel-Produktion an wind- und sonnenreichen Standorten angenommen wird. Trotzdem gibt es auch für diese synthetisch hergestellten Kraftstoffe künftig einen, wenn auch deutlich geringeren, Bedarf. Denn auch nach 2035 sind noch Bestands-Pkw mit Verbrenner und Plug-in Hybridantrieb auf deutschen Straßen unterwegs. Um diese in Einklang mit dem Ziel der Treibhausgasneutralität bis 2045 zu bringen, müssen sie zunehmend mit E-Fuels betrieben werden.

Das Forschungsteam stellt online ein interaktives Verkehrsanalyse-Tool zur Verfügung. Dieses Tool liefert technoökonomische Analysen der Optionen für die Defossilisierung des Verkehrssektors auf Fahrzeug- und Sektorebene.

ICNAP

Beitragsbild: Fraunhofer IPT

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ICNAP: Forschungsergebnisse zur Digitalisierung der Produktion

Das International Center for Networked, Adaptive Production (ICNAP) hat in seinem jährlichen Studienbericht aktuelle Forschungsergebnisse zur Digitalisierung der Produktion vorgestellt. Im ICNAP haben sich in Aachen drei Fraunhofer-Institute mit rund 30 Partnern aus verschiedenen Industriezweigen zusammengeschlossen. Ziel ist, die Digitalisierung in der Produktion mit kollaborativer und praxisnaher Forschung zu unterstützen. Der Bericht, der die fünf Studien des Jahres 2023 darstellt, wird unter www.ipt.fraunhofer.de/icnap-study-report-2023 kostenlos bereitgestellt.

Drei der fünf Studien des Jahres 2023 befassen sich mit praktischen und realistischen Anwendungsfällen für den Industrie-4.0-Technologieeinsatz. In einer Studie analysierten die Fraunhofer-Forschenden die konkreten Herausforderungen, die mit der Implementierung Digitaler Zwillinge in Produktionsumgebungen verbunden sind. Sie machen zudem handfeste Vorschläge für die Integration des digitalen Zwillings in jedes Produktionsumfeld. In einer weiteren Studie wurden Anwendungsfälle untersucht, in denen KI von großem Nutzen sein kann. Damit KI im gesamten Unternehmen leichter zu integrieren und einzusetzen ist, erstellten die Forscherinnen und Forscher eine technische Referenzarchitektur sowie ein organisatorisches Framework, die als Modelle für verschiedene Anwendungsfälle dienen können. Unter der Devise „Plug and Produce“ konzentrierte sich das Forschungsteam in einer dritten Studie auf eine vereinfachte Integration neuer Technologien und Systeme in die laufende Produktion, bei der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit stets im Vordergrund stehen. »Plug and Produce« beschreibt die Integration neuer Anlagen oder Systeme, ohne dass die bestehenden Produktionsprozesse wesentlich gestört werden.

Unternehmen, die Produktionsprozesse nachhaltiger gestalten wollen, können durch geeignete Methoden und Tools zur Energieüberwachung ihren Energieverbrauch zielgerichtet senken. In einer der fünf ICNAP-Studien haben die Forschenden deshalb einen Leitfaden für die Überwachung des Energieverbrauchs industrieller Anwendungen entwickelt und vorgestellt, um die Transparenz für eine nachhaltige Produktion zu erhöhen. Die fünfte Studie konzentrierte sich auf die Umwandlung drahtloser Sensoren, die normalerweise auf externe Energiequellen angewiesen sind, in energieautarke Geräte. Die Studie untersuchte verschiedene Methoden zur Verwirklichung einer autarken Stromversorgung und liefert umfassende Informationen darüber, welche Quellen in der Produktion Energie für die Sensoren liefern können.

2024 werden die ICNAP-Mitglieder Sztudien zu folgenden Themen durchführen:

  • AI Everywhere – Generative AI for Production and Business Operations
  • Seamless AI Integration through Plug and Produce Approach
  • The Digital Twin Demonstrator – Bringing the Concept to Life. Better, Faster, Smarter and Even More Connected
  • Towards a Dark Factory – Leveraging Multidimensional Twins in a Manufacturing Metaverse
  • Zero-Trust Architectures for Interconnected Industry