Pictures of the Future        Herbst 2008

Schätze unter unseren Füßen

Die Weltbevölkerung entwickelt einen immer größeren Hunger nach Rohstoffen. Das macht Bodenschätze so teuer wie noch nie. Um sie auch künftig zu erschwinglichen Preisen verfügbar zu machen, entwickelt Siemens effiziente und umweltschonende Technologien.

Die Wurzeln unseres Wohlstandes reichen buchstäblich tief – teils bis zu mehrere tausend Meter in die Erde hinab. Denn dort lagern gefangen im Gestein, bedeckt von Ozeanen oder verborgen unter Wüstensand seit Jahr­millionen die Lebenselixiere der Zivilisation: Rohstoffe, angefangen von Öl und Gas über Trinkwasser bis hin zu seltenen Metallen. Doch die wachsende Welt­bevölkerung entwickelt einen immer größeren Hunger nach den verborgenen Ressourcen. Das treibt die Preise und macht Öl und Erze so teuer wie noch nie. Dazu gibt die Erde ihre Schätze nicht mehr so bereitwillig preis wie noch vor ein paar Jahrzehnten – damals strömten Öl und Gas in einigen Regionen nahezu von selbst aus dem Boden, auch manche Metalle waren nur wenige Meter unter der Oberfläche zu finden. Heute werden viele der bekannten Lager­stätten bald ausgebeutet sein und die Unternehmen müssen neue, mitunter schwer erreichbare Quellen erschließen. Das macht die Förderung immer kost­spieliger. Um Öl wirtschaftlich aus der Tiefsee oder Kupfer profitabel aus unzugänglichen Regionen zu gewinnen, ist deshalb vor allem eines nötig: hoch­effiziente Technologien, die helfen, der Natur ihre Schätze möglichst kostengünstig und umweltschonend abzutrotzen.

"Besonders die Ölbranche ist auf kostensparende Technologien angewiesen, die Produktivität und Energieeffizienz erhöhen", sagt Michael Koolman, Öl- und Gasexperte vom Siemens-Sektor Energy. "Die Unternehmen verdienen zwar nach wie vor gutes Geld, müssen zugleich aber auch wesentlich mehr in neue Anlagen investieren als früher." In der Tat haben sich laut dem Markt­forschungs­institut Cera die Erschließungs- und Baukosten für neue Ölförder­anlagen in den letzten acht Jahren mehr als verdoppelt. Und ein Ende der Preis­spirale ist nicht in Sicht, denn das schwarze Gold ist heiß begehrt: Heute verbraucht die Menschheit rund 84 Millionen Barrel Öl pro Tag, im Jahr 2030 sollen es nach Angaben der internationalen Energieagentur IEA 116 Millionen Barrel sein (siehe Fakten und Prognosen). Bis dahin, schätzt die IEA, müssen etwa 5,4 Bio. US-$ in neue Ölfelder investiert werden, um die steigende Energienachfrage zu befriedigen.

"Die Zukunft der Ölförderung liegt im Meeresboden", sagt Koolman. Vor allem dort, so der Siemens-Experte, gebe es noch große, unerschlossene Reserven. Da die lukrativsten Vorkommen nicht mehr in flachen Küsten­gewässern, sondern zunehmend in der Tiefsee zu finden sind, ist der Aufwand allerdings beträchtlich: Die Ölgesellschaften müssen auf hoher See mehrere Kilometer tief in die Erde bohren und zugleich mit dem stürmischen Meer zurechtkommen. Dabei müssen die Förderschiffe und Bohrinseln exakt auf Position gehalten werden – sonst kann etwa das Bohrgestänge brechen, was Millionenschäden verursachen würde. Eine Herausforderung, bei der auch ausgeklügelte Siemens-Technik unterstützt – wie auf der Bohrinsel des US-Unternehmens Transocean, die seit Mai 2008 vor der Küste Nigerias das schwarze Gold fördert. Dort sorgt das neue System SIPLINK dafür, dass der schwimmende Gigant nicht abtreibt (siehe Bohrplattformen). Es verknüpft die beiden elektrischen Netze an Bord der Insel so intelligent, dass die Antriebs­motoren stets mit Energie versorgt werden und auch dann zur Verfügung stehen, wenn eines der Netze zusammenbricht. Dazu lässt sich mit SIPLINK auch bis zu 30 % Energie einsparen. Das macht den Betrieb der Bohr­insel nicht nur wesentlich sicherer als bislang, sondern spart der Gesellschaft auch enorme Kosten.

Neben dem schwarzen Gold aus dem Meer gehört die Zukunft auch dem Öl, das aus unkonventionellen Quellen wie teerhaltigen Sanden stammt, glaubt Siemens-Ingenieur Koolman: "Zwar ist diese Art der Gewinnung noch fast dreimal teurer als die herkömmliche Ölförderung, doch der steigende Ölpreis macht selbst die aufwändigsten Verfahren immer rentabler." 178 Milliarden Barrel Erdöl vermuten Experten in den Böden Kanadas, das über eines der größten Ölsandvorkommen der Welt verfügt. "Doch der Abbau ist meist sehr umweltschädlich", sagt Koolman. Entweder würden riesige Flächen im Tage­bau umgebaggert, oder in die Sande werde heißer Wasserdampf eingeleitet, um die ölhaltige Substanz ans Tageslicht zu befördern. Das verbrauche sehr viel Wasser und Energie, so der Öl- und Gas-Experte. Ein neu entwickeltes Verfahren von Siemens könnte jedoch den Abbau revolutionieren (siehe Ölsande): Die Siemens-Forscher wollen die ölhaltigen Sande mit Induktions­strom aufheizen und dadurch dem zähflüssigen Schlamm sein schwarzes Gold abtrotzen. Noch funktioniert das neue Verfahren nur im Erlanger Labor von Siemens Corporate Technology, aber bereits 2010 soll eine Pilotanlage in Kanada ihre Leistungsfähigkeit beweisen. Die innovative Methode sei nicht nur viel umweltfreundlicher und energieeffizienter, erklärt Koolman, sondern auch wesentlich produktiver – "damit könnte der Kunde rund 20 % mehr Gewinn erzielen."

Pipeline-Simulator. Neben der Förderung verlangt auch der Transport des Öls nach ausgefeilten technischen Lösungen. Denn der Rohstoff muss mitunter über Tausende Kilometer von den Abbaustätten zum Verbraucher geleitet werden. Dafür sind vielfältige Systeme nötig – von riesigen automatisierten Pumpstationen bis zu intelligenten Überwachungssystemen (s. Pipelines). Wie diese Technologien ineinandergreifen und sich der hochkomplexe Transport meistern lässt, demonstriert das neue Pipeline Democenter von Siemens in Fürth – wirklichkeitsgetreu im kleinen Maßstab nachgebildet. "Dort können Kunden den gesamten Weg des Öls oder Erdgases durch die Pipeline verfolgen und unsere Innovationen ausprobieren", sagt Sanjeev Sinha, bei Siemens Energy zuständig für Pipeline-Projekte. "Das ist derzeit einmalig auf der Welt."

Auf einzigartige Innovationen ist auch die Bergbaubranche angewiesen. Denn auch hier müssen die Unternehmen immer tiefer graben, um Bodenschätze wie Eisen oder Kupfer zu heben – das kostet nicht nur viel Geld und Energie, sondern kann auch große Umweltschäden verursachen. Dazu liegen einige Vorkommen in unzugänglichen Gegenden, was hohe Investitionen verlangt. Bis 2025 soll etwa der weltweite Kupferverbrauch auf 28 Mio t pro Jahr an­steigen, prognostiziert die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Roh­stoffe. 2004 waren es noch 16,5 Mio t. Daher müssen Bergbaufirmen in hoch­effiziente Technologien investieren, die die Produktivität erhöhen und den Energieverbrauch reduzieren. Wie die Betreiber der Kupfermine Los Pelambres in Chile: Dort machen ausgeklügelte Siemens-Innovationen die Mine zu einem der profitabelsten Bergbaubetriebe der Welt – trotz ihrer Lage in einer abgelegenen Gebirgsregion (siehe Erzgewinnung). So transportiert in Los Pelambres etwa ein neuartiges Förderband das Erz von der Grube ins Tal. Das Pfiffige daran: Das 13 km lange Riesenband erzeugt dabei auch noch Strom. Dadurch kann der Betrieb 15 % der benötigten elektrischen Energie selbst gewinnen – das spart viel Geld und gut 50 000 t CO₂ pro Jahr.

Sparsamkeit ist nicht nur das Credo der Bergbaubetriebe. Auch Firmen, die die Erze weiterverarbeiten, überlegen, wie sie Rohstoffe einsparen können (siehe Seltene Rohstoffe). Der Grund: Manche Metalle haben sich in den ver­gangenen vier Jahren extrem verteuert – so hat sich der Preis von Kupfer wegen der großen Nachfrage nahezu verdreifacht. Bei einigen Rohstoffen droht zudem ein Engpass, denn die Vorkommen seltener Materialien wie Indium, das etwa in Leuchtdioden steckt, sind bald erschöpft. Eine Lösung des Problems heißt Recycling. Dabei achten Unternehmen bereits bei der Planung des Produkts darauf, dass alle Inhaltsstoffe wiederverwendet werden können – die Metro von Oslo hat Siemens beispielsweise so konstruiert hat, dass sie komplett recycelbar ist. Dem Dilemma entkommen können Firmen auch, indem sie besonders rare und teure Rohstoffe komplett vermeiden oder ersetzen. Bei Siemens untersucht etwa ein Team von Corporate Technology die Risiken für den Konzern und macht Vorschläge für Alternativen. So arbeitet das Unternehmen an speziellen Techniken, die den Verbrauch von Indium deutlich verringern. Auch Laserschweißverfahren ohne Lot aus Silber und Zinn werden gefördert.

Flinke Filter. Ein besonders wertvoller Rohstoff ist dagegen noch im Überfluss vorhanden, könnte man meinen: Wasser. Zwar sind 71 % der Erdoberfläche mit dem kühlen Nass bedeckt, doch über 97 % davon sind ungenießbares Meerwasser. Sauberes Trinkwasser ist also ein rares Gut, was immer dann deutlich wird, wenn es am Nötigsten gebraucht wird – etwa bei Natur­katastrophen wie dem Erdbeben im Mai 2008 in China. Auch hier sind deshalb technische Lösungen gefragt, die schmutzige Brühe in hochreines Nass verwandeln (siehe Wasseraufbereitung). Wie der Skyhydrant von Siemens, der 10 000 l Trinkwasser am Tag produzieren kann. Basis des Geräts ist eine hochmoderne Membranfiltertechnologie der australischen Siemens-Tochter Memcor, die etwa auch zur Wasseraufbereitung in Städten genutzt wird. Um sein Know-how in der Wassertechnologie zu koordinieren, hat Siemens zudem ein globales Kompetenzzentrum in Singapur eingerichtet. Seit Herbst 2007 entstehen dort Innovationen, die unseren wertvollsten Rohstoff verfügbar machen sollen – kostengünstig und mit geringem Energieverbrauch.

Der Wert von Rohstoffen lässt sich allerdings gar nicht hoch genug ein­schätzen, glaubt der ehemalige US-Regierungsberater Matthew Simmons (siehe Interview). "Wir müssen den größten Rückzug in der menschlichen Geschichte antreten", so der Öl-Experte. "Wir werden schlicht weniger verbrauchen müssen."
                                                                                                                Florian Martini