SIEMENS

Als Xing Jianhui kürzlich in der Zeitung las, dass die Energiebehörde von Chinas Nationaler Entwicklungs- und Reformkommission die Windkraftkapazitäten bis 2020 auf 100 GW verzehnfachen will, dachte er nicht nur an die vielen tausend Turbinen, die sich bald über der nordchinesischen Steppe drehen sollen, sondern auch an die unzähligen Reparaturen, die eines Tages anfallen werden. "Das ist wohl eine Berufskrankheit", lacht der promovierte Ingenieur, Entwickler bei Corporate Technology China im Bereich Automation and Switching bei Siemens in Peking. "Denn selbst die beste Anlage zeigt irgendwann Verschleißerscheinungen." Bei Windrädern, die tagein tagaus den Elementen ausgesetzt sind, ist die Belastung besonders hoch, und damit auch der Wartungsaufwand. "Wenn eine Turbine plötzlich ausfällt, kostet allein der Reparaturkran 10.000€", weiß Xing. Die ständige Kontrolle der Anlagen ist deswegen unverzichtbar. Doch wie soll das bei Dimensionen chinesischer Windparks gewährleistet werden, in denen sich weit im Hinterland hunderte oder gar tausende Turbinen drehen?

Wartungsaufwand minimieren. Die Chinesen sind freilich nicht die ersten, die sich darüber Gedanken machen. Seit der frühen Entwicklung der Turbinentechnik gehört die Wartung zu den größten Herausforderungen, denn davon hängt maßgeblich ab, ob die saubere Windkraft auch wirtschaftlich genutzt werden kann. Bisher benötigt die Instandhaltung einen teuren Mix aus hohem Personalaufwand und komplexer Technologie. Kritische Bauteile werden mit Bewegungssensoren ausgestattet, die Unregelmäßigkeiten registrieren und an eine Zentrale melden. Diese Technik schlägt beim Bau eines Windrads mit mehreren Prozent der Gesamtkosten zu Buche und verlangt im Betrieb ein Team von qualifizierten Ingenieuren zur Auswertung der Daten. Und obendrein verursachen die Sensoren wiederum eigenen Wartungsaufwand.
"Turbinenherstellern bereitet diese Problematik große Sorge", erzählt Xing. "Windparkbetreiber verlangen hohe Verlässlichkeit und lange Garantielaufzeiten – und all das zu viel nied- rigeren Preisen und mit schlechter ausgebildetem Personal als im Westen." Diese Situation machte Xing und seine Kollegen hellhörig und sie begannen, nach einer Technologie zu suchen, die besser zu Chinas Anforderungen passt. Die Lösung fanden sie schließlich direkt neben den verschleißbedrohten Teilen: im Motor des sogenannten Pitch Systems, das die Einstellung der Rotorblätter steuert.

Diese kritischen Komponenten werden nicht mit herkömmlichen Bewegungsmessgeräten überwacht, sondern bei Siemens-Turbinen mit hochsensiblen Sensoren der Simotion-Reihe. Es zeigte sich, dass die elektrischen Spannungen, die diese standardmäßig messen, alle Informationen enthalten, welche die Ingenieure brauchen. "Die Technik misst die elektrischen Ströme, die im Motor einlaufen. Diese zeigen andere Muster, wenn sich die Windmaschine nicht so bewegt, als sie sollte", erklärt Xing. "Die Messung ist so präzise, dass wir Algorithmen erstellen konnten, die gezielt Verschleißerscheinungen an einzelnen Komponenten erkennbar machen." Die teuren Bewegungssensoren waren dadurch überflüssig – und die Funktionalität sogar noch verbessert.

Denn durch die Änderungen der Ströme lässt sich Abnutzung früher feststellen als bisher, und die Software liefert dem Betreiber konkrete Angaben, wann welches Teil ausgetauscht werden muss. Wartungskosten und Personalaufwand lassen sich erheblich senken, Auslastung und Wirtschaftlichkeit deutlich steigern. "Die Hersteller waren überrascht, wie einfach die Lösung ist", sagt Xing. Mit dem großen chinesischen Turbinenkonzern Goldwind unterzeichnete Siemens eine Absichtserklärung, um die Technologie in der Provinz Xinjiang zu testen. Noch dieses Jahr sollen dort erste Windräder mit der neuen Technologie eingesetzt werden – und angesichts des Tempos der chinesischen Entwicklung dürfte es von dort nicht weit sein bis zum Einsatz in großem Stil.

Smarte Forscher. Nicht nur für die Windkraftindustrie bedeutet das einen Durchbruch, sondern auch für Siemens. Denn die Zustandsdiagnose (Condition Monitoring) ist eine der ersten Innovationen, die das Unternehmen in China und für China entwickelt hat. Das ist kein Zufall, sondern Teil der neuen Entwicklungsstrategie, die bei Siemens unter dem Akronym S.M.A.R.T. bekannt ist: S wie "simple", M wie "maintenance friendly", A wie "affordable", R wie "reliable" und T wie "timely to market". Sprich: Kostengünstige und zuverlässige, schnell zu realisierende Lösungen, die so einfach sind, dass sie ohne großen Wartungsaufwand funktionieren.

Diese Entwicklungsmaxime ist nicht nur in China gültig, aber in kaum einem anderen Land bietet sich Hightech-Unternehmen wie Siemens derzeit eine bessere Gelegenheit, seine bewährten Lösungen noch einmal neu zu durchdenken. "Bedarf ist die Mutter aller Innovationen – und in China ist der Bedarf gewaltig", sagt Dr. Arding Hsu, Leiter von Siemens Corporate Technology in China "Deshalb hat die Volksrepublik heute längst nicht mehr nur als Absatzmarkt ein gewaltiges Potential, sondern auch als Entwicklungsstandort."

Denn China betreibt das womöglich größte Modernisierungsprojekt der Menschheitsgeschichte. Vom Energiesektor über die Verkehrsinfrastruktur bis hin zum Gesundheitssystem – überall versucht das Land die Grundlagen zu schaffen, um mit dem Entwicklungsstand westlicher Industrienationen gleichzuziehen. Die Erfolge sind schon lange sichtbar, doch die Herausforderungen ebenso wenig zu übersehen. Während die Metropolen längst in der ersten Welt angekommen sind, steckt der größte Teil des Landes noch immer tief in der dritten. "Man muss nur mit dem Auto eine Stunde aus Peking herausfahren, um zu sehen, wie unterschiedlich die Bedürfnisse innerhalb des Landes sind", sagt Hsu. "Als Unternehmen, das China bei seiner Entwicklung unterstützen will, muss es unsere Aufgabe sein, uns optimal auf die unterschiedlichen Bedürfnisse einzustellen."

Das klingt einleuchtend und ist für die meisten multinationalen Unternehmen dennoch ein völlig neuer Ansatz. Denn bisher sahen sie ihre Rolle vor allem darin, China mit Produkten zu beliefern, die sich in anderen Märkten bereits bewährt haben – und die dem Angebot der jungen chinesischen Lokalkonkurrenz weit überlegen sind. "In vielen Fällen funktioniert das sehr gut", sagt Hsu. "Aber China folgt nicht immer den vorgegebenen Pfaden, sondern geht seine eigenen Wege." Und das ist gut so: Echter Fortschritt ist stets mehr als eine bloße Kopie des Bekannten. Zwar schätzt Hsu den Anteil der chinesischen Sonderwege auf kaum mehr als 20 % des Gesamtmarkts. Doch während viele westliche Firmen glauben, dass sie in dieser Nische wenig zu suchen haben, sieht Hsu gerade dort Potenzial: Viele große Innovationen sind schließlich entstanden, weil Entwickler abseits des Mainstreams nach neuen Lösungen gesucht haben. "In den 1970ern hat in der Computerbranche kaum einer daran geglaubt, dass einmal ein Rechner in jedem Haushalt stehen würde, weil man schließlich ein ganzes Studium brauchte, um sich per Tastatur durch die Programme zu manövrieren", sagt der promovierte Informatiker, der damals selbst im Silicon Valley zu den Pionieren der Branche gehörte. "Aber Steve Jobs hatte eine Idee, und der Rest ist Geschichte."

Weil es nicht vermessen scheint, dass in Zukunft einige Kapitel der Technologiegeschichte in China geschrieben werden, hat Siemens Corporate Technology in den vergangenen vier Jahren in Peking und Shanghai ein Forscherteam von rund 200 Entwicklern aufgebaut. Doch statt in Labors nach dem "nächsten großen Ding" zu suchen, sollen sie dem Fortschritt dort auf die Sprünge helfen, wo er passiert. "Wir arbeiten sehr eng mit den Geschäftseinheiten zusammen", erklärt Hsu. "Das Ziel ist es, maßgeschneiderte Produkte für echte Kunden zu entwickeln, denn am Markt bekommt man das beste Gefühl, wohin die Entwicklung geht." Die verschiedenen Geschäftseinheiten von Siemens machten in China mit 40 000 Mitarbeitern im Jahr 2008 immerhin einen Umsatz von etwa 5 Mrd. €.

Verkehrsmessung via Handynetz. Einen dieser besonderen chinesischen Wege verfolgt Qiu Wei, Leiter eines S.M.A.R.T.-Projekts in der südchinesischen Provinz Guangdong, das unter dem Titel "Verkehrsinformationserhebung für Megacitys" geführt wird. Das klingt nach wenig spektakulären Aufgaben wie Autos zählen, und genau darum geht es auch, wenngleich in technisch äußerst raffinierter Weise. "China hat dutzende Millionenstädte, und die Bewältigung des Verkehrs ist eines der größten Probleme, wenn daraus lebenswerte Metropolen werden sollen", sagt Qiu. Techniken zur Messung des Autoaufkommens auf den Straßen, mit der sich etwa Ampeln optimal takten lassen, gibt es schon lange. Dafür werden entweder Sensoren in die Straßendecke eingebaut oder Kameras installiert, die den Verkehrsfluss verfolgen. Das ist zwar durchaus effektiv, aber wegen der benötigten Infrastruktur auch sehr teuer.
Doch künftig könnte sich der Verkehr einfacher kartographieren lassen, dank kleiner Hilfsgeräte, an die noch keiner dachte, als die Sensorschwellen und Kamerasysteme entwickelt wurden: Handys. "Heute befindet sich in jedem Auto ein Mobiltelefon, das ständig mit den Funkmasten in der Umgebung in Kontakt ist", erklärt Qiu. "Die Standortinformationen, die der Handyanbieter standardmäßig erhebt, enthalten auch alle Angaben, die wir – natürlich in anonymisierter Form – für die Verkehrsmessung benötigen."

Ungeahnte Möglichkeiten. Das Prinzip ist einfach, doch damit daraus eine praktikable Anwendung wird, braucht es anspruchsvolle Software, um aus den Datenmassen in Echtzeit brauchbare Informationen aufzubereiten. "Weil wir es mit Millionen von Handys zu tun haben, ist das eine große Herausforderung", sagt Qiu. Für das Projekt hat sich Siemens mit dem weltweit größten Handyanbieter China Mobile zusammengetan. "Die Telefonkonzerne haben an den Informationen großes Interesse, weil sie damit neue Dienstleistungen anbieten können", meint Qiu.

So wäre es denkbar, dass man Navigationssysteme für Autos künftig über die Handynetze steuert, oder dass Mobiltelefone selbst wie GPS-Geräte eingesetzt werden können. Auch die Werbeindustrie ist an der Entwicklung interessiert: Sie könnte künftig ortsspezifisch Einkaufs- oder Restauranttipps verschicken. Diese Dienstleistungen sind gleichzeitig die Grundlage für das langfristige Ziel der optimierten Verkehrszählung. Angesichts der großen Nachfrage hat sich das Projekt mit chinesischem Tempo entwickelt: 2007 gestartet, soll noch 2009 die erste marktfähige Version der Datenaufbereitung fertig werden.

Doch dann fängt die Innovation erst richtig an. "Entwicklung ist ein Prozess, der nie aufhört", sagt Hsu. "Ein gutes Produkt zeichnet sich dadurch aus, dass man es immer noch verbessern kann." So sind die chinesischen Innovationen keine Notlösungen für ein Schwellenland, sondern technologische Neuanfänge, die eines Tages auch in den am meisten entwickelten Märkten eingesetzt werden können. Für die Windturbinen gilt das ebenso wie für die Verkehrszählung. Wenn das nicht S.M.A.R.T. ist!