SIEMENS

Auszeichnungen und Preise gibt es heute wie Sand am Meer – auch im technologischen Bereich. Doch der Innovationspreis der deutschen Wirtschaft, der seit 1980 vergeben wird, ist etwas Besonderes: Er kann für sich in Anspruch nehmen, der älteste Innovationspreis der Welt zu sein. Ins Leben gerufen wurde er, weil seine Begründer, die Mitglieder des Wirtschaftsclubs Rhein-Main e.V., erkannt hatten, dass Deutschland aufgrund der weitgehend fehlenden Rohstoffe allein durch ständige Forschung und Innovationen im globalen Wettbewerb konkurrenzfähig bleiben kann. Effiziente Lösungen und der intelligente Einsatz von Materialien waren dabei neben neuen Computer- und Medizintechniken schon immer eines der Leitmotive der Preisträger – und das gilt bis heute, wo ressourcenschonende Technologien made in Germany dank ihrer Effizienz weltweit hoch im Kurs sind.

Denn noch nie war Effizienz so wichtig. Um den Klimawandel auf ein beherrschbares Maß einzudämmen, sind Effizienzsteigerungen bei Stromerzeugung, -übertragung und -nutzung neben dem Ausbau der erneuerbaren Energiequellen der wichtigste Hebel. Und wegen der wachsenden Erdbevölkerung und dem zunehmenden Wohlstand in vielen Ländern drohen auch die Rohstoffe zu versiegen: So schätzt die Denkfabrik Global Footprint Network, dass die Menschheit die Schätze der Natur bereits 50 Prozent schneller nutzt, als sie sich regenerieren können. Geht diese Entwicklung ungebremst weiter, bräuchten wir 2050 zwei bis drei Erden statt der einen, die wir haben. Effizienzsteigerungen, Recycling, Kreislaufwirtschaft und ein ressourcenschonender Verbrauch sind also das Gebot der Stunde.

Die gute Nachricht: Hebel, mit denen eine Effizienzsteigerung erreicht werden kann, gibt es nahezu überall – und sie sind für alle Beteiligten äußerst attraktiv. Denn wer seinen Energie- oder Ressourcenverbrauch reduziert, ohne an Leistung zu verlieren, trägt nicht nur zum Umweltschutz bei, sondern spart auch bares Geld. Umwelttechnologien haben ihr Image des teuren Ladenhüters längst abgestreift. Auch Siemens setzte im Geschäftsjahr 2011 mit den besonders effizienten Produkten und Lösungen seines Umweltportfolios bereits 30 Milliarden Euro um. Und dieser Markt hat noch ein weitaus größeres Potenzial. Bis 2050, so schätzt der Weltwirtschaftsrat für nachhaltige Entwicklung (WBCSD), könnten sich allein im Umweltsektor Geschäftschancen von jährlich bis zu 6,3 Billionen US-Dollar ergeben.

Effizienzpotenziale bei Gebäuden. Ein großer Teil hiervon wird bei Effizienzerhöhungen von Gebäuden generiert, die heute weltweit für rund 40 Prozent des Energieverbrauchs verantwortlich sind und mit ihrem Wärme- und Stromverbrauch etwa 20 Prozent aller Treibhausgas-Emissionen ausmachen. „Der beste Weg, hier Energie zu sparen, ist, sie gar nicht erst zu verbrauchen. Und eine der besten Möglichkeiten, dies zu tun, ist die Entwicklung von energieeffizienten Gebäuden“, erklärt Kurt Bettenhausen, der in Princeton, USA, das dortige Forschungszentrum der Corporate Technology (CT) von Siemens leitet.

Viele der hierfür notwendigen Technologien gibt es schon heute, darunter beispielsweise intelligente Gebäudeautomatisierungs- und Energiemanagementsysteme (siehe weitere Artikel An der Verbraucherschraube drehen und Kampf der Energieverschwendung). Welche Energieeinsparungen allein durch solche Lösungen erreicht werden könnten, erklärt Ernest J. Moniz, US-Energieexperte beim Massachusetts Institute of Technology (MIT.) und Mitglied des Rats für Wissenschaft und Technologie des US-Präsidenten Barack Obama, im Interview mit Pictures of the Future: „2008 hat die National Academy of Sciences eine Studie herausgegeben, die zeigt, dass allein mit der Modernisierung des heutigen Gebäudebestands der gesamte Energieverbrauch der USA bis 2020 um etwa ein Fünftel reduziert werden könnte.“ In Zukunft sollen Gebäude aber nicht nur einen niedrigen Energieverbrauch haben, sondern auch Stromnetze entlasten. Etwa indem Software-Systeme bei Tausenden von Gebäuden den Stromverbrauch in Echtzeit an Preisschwankungen anpassen und auf diese Weise die kollektive Nachfrage reduzieren und Verbrauchsspitzen abflachen. Damit lassen sich die Netze kostengünstig stabilisieren.

Um unsere Volkswirtschaften möglichst nachhaltig zu gestalten, sieht Bettenhausen auch noch Forschungsbedarf: „Ich denke da vor allem an Bereiche wie die Energiespeicherung, die CO₂-Abscheidung und die Nutzung von CO₂ als Rohmaterial.“ Die gezielte Nutzung des Treibhausgases CO₂ könnte vor allem für die Industrie interessant sein. Hier forscht Siemens beispielsweise an Algen, die CO₂ in Biomasse und damit in Rohstoffe für Biosprit, Biokunststoffe oder Tierfutter verwandeln sollen, sowie an Lösungen, mit denen Kohlendioxid für chemische Prozesse genutzt werden kann.

Auch die Erhöhung der Energieeffizienz ist für die Forschung und Entwicklung der Industrie ein wichtiges Betätigungsfeld. Hier sind es vor allem Elektromotoren, die ein hohes Einsparpotenzial mitbringen. So verbrauchen sie heute im europäischen Durchschnitt rund 60 Prozent der in der Industrie eingesetzten Elektrizität, in China sind es sogar 80 Prozent. Mit effizienten Motoren und deren intelligenter Regelung kann deren Stromverbrauch um bis zu 60 Prozent gesenkt werden. Üblicherweise beträgt hier die Amortisierungszeit weniger als zwei Jahre – danach spart der Kunde also sehr viel Energie und Geld. Darüber hinaus sind ausgeklügelte Energiemanagement-Systeme, intelligente Software-Programme, mit denen ganze Produktionsprozesse optimiert werden und Systeme für eine bessere Wärmenutzung ebenfalls ein effektives Mittel, um in diesem Bereich den Energieverbrauch und die -Kosten zu minimieren. Letztere etwa nutzen die Abwärme von Industrieanlagen zur Gewinnung nutzbarer Energie.

„Heute geht rund die Hälfte der Primärenergie in industriellen Prozessen und bei der Energieerzeugung in Form von Abwärme verloren“, erklärt Dr. Martin Tackenberg, Spezialist für thermisches Management bei CT in Erlangen. „Um diese verpuffte Energie sinnvoll zu nutzen, entwickeln wir in einem Leuchtturmprojekt ökonomisch und ökologisch besonders attraktive Verfahren. Unser Ziel ist es, bis 2020 den Verlust mit derartigen Lösungen auf maximal 30 bis 40 Prozent zu reduzieren. Die Energie- und Kosteneinsparungen wären gigantisch.“

Darüber hinaus muss es neben der Energieeinsparung aber auch darum gehen, möglichst ressourcenschonend zu produzieren. Das spart nicht nur Geld, sondern reduziert auch die Abhängigkeit von verknappenden Rohstoffen. So könnten allein die Unternehmen in Deutschland rund 100 Milliarden Euro pro Jahr sparen, wenn sie die neuesten ressourcenschonenden Verfahren einsetzten, rechnete die Deutsche Materialeffizienzagentur aus. Grund genug für Unternehmen wie Siemens, hier Methoden zu entwickeln, um wertvolle Rohstoffe so nachhaltig wie möglich zu verwenden.

Zahlreiche Methoden zur Effizienzsteigerung sind also bereits vorhanden. Worum es in Zukunft aber geht, ist, diese auch global einzusetzen. Weltweit operierende Unternehmen wie Siemens, das in rund 190 Ländern aktiv ist, können dazu ihren Beitrag leisten. „Dank unserer Expertise und unserer weltweiten Vernetzung können wir Erkenntnisse, die wir in einer Region gewonnen haben, in andere Märkte einbringen“, erklärt Kurt Bettenhausen. Egal ob Wissen zur Effizienzsteigerung in Indien, China, Deutschland oder in den USA generiert wird, Forscher wie Bettenhausen wollen dieses künftig besser bündeln und nutzbar machen.

„Wir wollen in den USA ein Experimentierfeld für alle Best Practices einrichten, die wir als Siemens-Mitarbeiter weltweit finden. In diesem lebendem Labor, dem wir den Namen „Affordable Urban Living Lab“ gegeben haben, können unsere Forscher dann Prototypen unter komplexen realen Bedingungen bauen und testen. Ob es um Automationstechnik, Gebäudetechnik oder Energieeffizienz geht: In allen Fällen müssen wir Informationen sammeln, sie zielgerichtet verarbeiten und die Ergebnisse in Maßnahmen zur Steigerung der Effizienz umsetzen“, erläutert der Siemens-Wissenschaftler aus Princeton.

Verantwortung zeigen. Aber nicht nur die Wirtschaft, auch die Politik entwickelt ein Bewusstsein für einen verantwortungsvolleren Umgang mit unserer Erde. Auch in China, das heute weltweit der größte CO₂-Emittent und Energienutzer ist. Die Internationale Energieagentur (IEA) schätzt bereits, dass das Land im Jahr 2035 rund 70 Prozent mehr Energie verbrauchen wird, als die USA. Dabei leidet das Reich der Mitte schon heute unter den Umweltauswirkungen seines gigantischen Wirtschaftswachstums der vergangenen Jahrzehnte. Laut der Umweltorganisation WWF lagen 2008 noch 16 der 20 schmutzigsten Städte weltweit in China. Um die Bedürfnisse des Landes in Zukunft möglichst nachhaltig decken zu können, hat sich die Regierung zum Ziel gesetzt, das Wirtschaftswachstum vom Ressourcenverbrauch zu trennen sowie erneuerbare Energien und Energieeffizienz massiv zu fördern.

Aber auch in den USA, die heute pro Kopf fast doppelt so viel Strom verbrauchen wie Europa, mehren sich die Effizienzanstrengungen. So unterstützt die Regierung etwa mit dem „Industrial Technologies Program“ Unternehmen finanziell bei der Umrüstung auf energieeffiziente Technologien. Gleichzeitig rüstet das Land seine Kraftwerke sukzessive vom fossilen Brennstoff Kohle auf das weit sauberere Erdgas um, das beispielsweise in sehr effizienten Gas- und Dampfturbinen(GuD)-Kraftwerken in Strom verwandelt werden kann. „Allein in diesem Jahrzehnt könnten Anlagen mit einer Gesamtleistung von 60.000 bis 90.000 Megawatt auf Erdgas umgestellt werden“, berichtet Energieexperte Ernest J. Moniz.

Und weitere Megawatt werden folgen, unter anderem erzeugt mit Gasturbinen made by Siemens. Eine solche Turbine hat 2011 im Kombibetrieb mit einer Dampfturbine einen Weltrekord im Wirkungsgrad erzielt: 60,75 Prozent der im Erdgas enthaltenen Energie konnten in Strom einer Leistung von 578 Megawatt umgewandelt werden – was ausreicht, um eine Großstadt wie Berlin mit Elektrizität zu versorgen.

Derzeit liegt der Durchschnitt des Wirkungsgrades von GuD-Kraftwerken in den USA noch unter 40 Prozent. Mit den neuen Turbinen lässt sich also der Brennstoffverbrauch um ein Drittel reduzieren. Sechs solche Gasturbinen werden in Florida ab 2013 zum Einsatz kommen. Dank der Modernisierung seiner Kraftwerke spart der Betreiber Florida Power & Light über den gesamten Lebenszyklus der Turbinen netto fast eine Milliarde US-Dollar.

Dies ist ein weiteres Beispiel, das zeigt, dass Ökologie und Ökonomie Hand in Hand gehen können – und zukünftig auch müssen. Viele Experten sind sich sicher, dass nur ein derart nachhaltiges Wirtschafts- und Wachstumsmodell künftig Bestand haben kann. Die neue Gasturbine ist dabei eine wegweisende Lösung. So sah es auch die Jury der weltweit ältesten Auszeichnung für Innovationen. Im Februar 2011 ging der Innovationspreis der deutschen Wirtschaft an die Weltrekord-Turbine von Siemens.