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Intelligente Stromnetze „Smart Grids“ – Die Welt der Energie verändert sich

Intelligente Stromnetze „Smart Grids“ – Die Welt der Energie verändert sich

Mit dem technologischen Fortschritt steigt der Bedarf an elektrischer Energie immens an, was nicht nur die Erzeugung, sondern auch die Verteilung zu einer Herausforderung macht. Diese steigende Nachfrage erhöht und verändert die Komplexität der Stromnetze, da die Anforderungen an Zuverlässigkeit, Effizienz, Sicherheit sowie Umwelt- und Energieverträglichkeit steigen. Diese Umstände erfordern ein intelligentes Netz, das heute als „Smart Grid“ bekannt ist. Dabei handelt es sich um eine Technik, bei der intelligente Funktionen implementiert werden, um das Stromverteilungssystem effizienter, zuverlässiger und nachhaltiger zu machen. In diesem Artikel wird ein Überblick über „Smart Grids“ mit seinen Merkmalen und Anwendungsszenarien gegeben. Lesen Sie hier, warum Smart Grids immer wichtiger werden und welche Lösungen bereits auf dem Markt vorhanden sind. 

Die Internationale Energieagentur (IEA) mit Hauptsitz in Paris nennt die Netzintegration als eine der vier größten Herausforderungen beim Ausbau der Kapazitäten für erneuerbare Energien, neben den nicht-technischen Herausforderungen Finanzierung, Genehmigungen und soziale Akzeptanz.

Bis 2026 könnten die erneuerbaren Energien um 60 % schneller wachsen als in den vergangenen fünf Jahren, da die Technik zur Nutzung von Wind- und Solarenergie bereits ausgereift ist und sich 137 Länder verpflichtet haben, ihre Stromerzeugung unter Einsatz fossiler Energieträger auf Null zu reduzieren. 

Doch damit aus den Zusagen Realität wird, brauchen wir intelligente Stromnetze, damit diese Energieerzeugung und vor allem die Energieverteilung einwandfrei funktionieren können.

Intelligente Netze erfüllen vier wichtige Aufgaben für die Energiewende: Sie erhöhen die Widerstandsfähigkeit des Netzes, steigern die Integration erneuerbarer Energien, senken die Kosten und ermöglichen den allgemeinen Zugang zu sauberer Elektrizität.

Was intelligente Stromnetze (Smart Grids) so besonders macht 

Der stetig steigende Energiebedarf sollte nicht mehr bzw. nur noch in politischen Ausnahmesituationen durch den Bau weiterer Kraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen arbeiten, gedeckt werden, da diese die Umwelt verschmutzen und zur globalen Erwärmung beitragen. Daher werden stattdessen bevorzugt erneuerbare Energien genutzt – allerdings handelt es sich dabei um verteilte, volatile Ressourcen, die innerhalb einer intelligenten Netzinfrastruktur verwaltet werden müssen, damit ständig eine stetige Energieversorgung gewährleistet werden kann.

Intelligente Netze ermöglichen es, Echtzeitdaten von Leitungssensoren, Verbrauchern und Erzeugern zu sammeln und an einen zentralen Kontrollpunkt zu übertragen, der Analyse- und Kontrollfunktionen ausführen kann. Dies ermöglicht den Ausgleich der Stromlast, die Wiederherstellung nach Ausfällen und das Verteilungsmanagement.

Grenzen des traditionellen Netzes

Im Gegensatz zu Generatoren für erneuerbare Energien, deren Leistung wesentlich von den vorherrschenden Wetterbedingungen abhängt, liefern herkömmliche, mit fossilen Brennstoffen betriebene Kraftwerke prognostizierbar stetig Energie. Sie stoßen aber an die Barriere der Umweltverträglichkeit und sollten demnach, wo und wann immer möglich, vom Netz genommen werden.

In der Zwischenzeit steigt die Nachfrage nach Elektrizität stetig an, da wir z.B. unser Privat- und Arbeitsleben zunehmend online gestalten und immer mehr Elektrofahrzeuge nutzen. Ohne technologische Fortschritte wären wir also mit einem schrumpfenden Bestand an fossilen Kraftwerken konfrontiert, die eine unaufhörlich steigende Stromnachfrage bedienen müssten.

Diese Belastung hätte zu einer zunehmenden Häufigkeit von Stromanomalien und Stromausfällen in alternden Netzen geführt, die nur begrenzt in der Lage sind, Störungen zu erkennen und in Echtzeit darauf zu reagieren.

Glücklicherweise gibt es inzwischen neue Technologien, die eingesetzt werden, um diese Probleme zu lösen. Diese Technologien und insbesondere die Art und Weise, wie sie miteinander arbeiten, können unter dem Oberbegriff „Smart Grid“ zusammengefasst werden.

[infobox headline=“Das Wichtigste in Kürze“]

  • Stromnetze werden komplexer, da die Anforderungen an Zuverlässigkeit, Effizienz, Sicherheit sowie Umwelt- und Energieverträglichkeit stetig steigen
  • Die Technik, die hinter Intelligenten Netzen (Smart Grids) steckt, macht das Stromverteilungssystem effizienter, zuverlässiger und nachhaltiger
  • Intelligente Netze ermöglichen einen Ausgleich der Stromlast, die Wiederherstellung nach Ausfällen und optimieren das Verteilungsmanagement
  • Mit Smart Grids und erneuerbaren Energieträgern können die Stromverbraucher vom reinen Konsum zum “Prosumerismus“ übergehen
  • Intelligente Stromzähler: Bis 2032 müssen alle Stromverbraucher in Deutschland mindestens über einen digitalen Zähler ohne Gateway verfügen
  • Halbleiter: Durch den Einsatz moderner Leistungselektronik könnte mehr als ein Viertel der elektrischen Energie eingespart werden
  • Intelligenten Stromnetze könnten in Zukunft auch das Problem der Ladestationen für Elektrofahrzeuge lösen
  • Sobald die Technologie vollständig und auch in der Fläche installiert ist, steigt das Potential, dass Energiekosten erheblich sinken und die Datenkontrolle in Echtzeit sowie das Aufladen in großem Maßstab leichter werden kann
  • Hive Power bietet innovative Lösungen für Smart Grids

[/infobox]

Smart Grid Technologien und Interaktionen

Erneuerbare Energien haben den Vorteil, dass sie sauber sind und immer weniger kosten. Neben dem bereits angesprochenen Nachteil der Volatilität muss allerdings auch die Herausforderung gemeistert werden, dass Anlagen wie z.B. Windparks eher weit verstreut als zentralisiert anzutreffen sind. 

Damit dieses neuere Netzmodell mit seinen zahlreichen verteilten Energiequellen zuverlässig und effizient funktioniert, muss es überwacht und gesteuert werden. Man kann es als eine typische IoT-Anwendung betrachten. Daten können in Echtzeit von Leitungssensoren, Verbrauchern und Generatoren gesammelt und an einen zentralen Kontrollpunkt weitergeleitet werden, der Analyse- und Kontrollfunktionen ausführen kann. Dies ermöglicht den Ausgleich von Stromlasten, die Fehlersuche bei Ausfällen und das Management der Verteilung.

Es erleichtert auch das „Peak Shaving“, bei dem die Netzbetreiber in Zeiten hoher Nachfrage auf die Energielieferungen aus den erneuerbaren Energiesystemen der Nutzer vor Ort oder sogar auf Batterien zurückgreifen können, um ihre eigenen Kapazitäten zu ergänzen.

Das Netz entwickelt Selbstheilungseigenschaften, da die Kontrollsysteme einfache Probleme erkennen und Reparaturen ohne Eingreifen durchführen können. Schwerwiegendere Schäden an der Infrastruktur können an die Techniker im Kontrollzentrum gemeldet werden, so dass eine rechtzeitige Reparatur erfolgen kann. Um die Zuverlässigkeit und Betriebszeit weiter zu verbessern, kann das Netz adaptiv werden, d. h. der Strom wird umgeleitet, um Problembereiche zu umgehen. Auf diese Weise wird das von Stromausfällen betroffene Gebiet begrenzt.

Deutschlands Fortschritt in Sachen erneuerbare Energien

Im Jahr 2020 übertraf Deutschland alle Prognosen und erreichte 45 % erneuerbare Energien ausgehend vom gesamten Bruttostromverbrauch. 33% davon stammen aus Sonnen- und Windenergie, den am stärksten schwankenden Energiequellen. Weltweit wurde ein Anteil von 30% erneuerbarer Energien erreicht, und die Netze sind heute, dank der Kombination aus robuster Infrastruktur und intelligenter Netztechnologie, nicht nur sauberer, sondern auch zuverlässiger und widerstandsfähiger geworden. 

Die Digitalisierung ermöglicht es uns, die Komplexität des modernen Netzes von einer Schwäche in eine Stärke zu transformieren.

Dies ist notwendig für den Betrieb des modernen Netztes, in dem dezentrale Energieressourcen (Distributed Energy Resources – DERs) auf dem Vormarsch sind – von kleinen Solar- und Windparks bis hin zu Elektrofahrzeugen (EVs), Häusern mit Sonnenkollektoren und gewerblichen Mikronetzen. Jedes Jahr kommen buchstäblich Hunderte von Millionen neuer Versorgungspunkte zum Netz hinzu. Auch die Zahl der Elektrofahrzeuge nimmt exponentiell zu: Allein in den USA werden bis zum Jahr 2030 voraussichtlich 26 Millionen Fahrzeuge verkauft, gegenüber 5,6 Millionen in diesem Jahr.

Mögliche Einsparungen durch Smart Grids und Ausblick

Die Digitalisierung – Sensoren, künstliche Intelligenz und Automatisierung – nutzt die kombinierte Leistung all dieser DERs und verlagert die Stromnachfrage in Gebäuden und bei E-Fahrzeugen auf Zeiten, in denen Sonnen- und Windenergie verfügbar sind. Auf diese Weise können die Städte mehr erneuerbare Energie und weniger fossile Reserveenergie nutzen. Diese Nachfrageflexibilität hilft zudem, Nachfragespitzen abzufedern. Allein in der EU könnte die Flexibilität intelligenter Netze von heute bis 2030 jährlich Milliardenbeträge einsparen, da der Ausbau der Infrastruktur auf das notwendige Maß angepasst werden kann. 

Und die Kosteneinsparungen gehen noch weiter und erstrecken sich auch auf den normalen Stromverbraucher. Mit Smart Grids und erneuerbaren Energieträgern können die Stromverbraucher vom reinen Konsum zum “Prosumerismus“ übergehen, d. h. sie können Strom erzeugen und selbst verbrauchen und den übrigen sogar wieder an das Netz verkaufen.

Stellen Sie sich 26 Millionen Elektroautofahrer vor, die ihre Fahrzeuge im Netz aufladen können. Bei 40 kWh pro E-Fahrzeug könnten sie genug sauberen Strom ins Netz zurückverkaufen, um 100.000 US-Haushalte ein ganzes Jahr lang zu versorgen. Prosumerismus könnte sauberen Strom für viel mehr Menschen erschwinglich machen.

Auch die Internationale Agentur für erneuerbare Energien empfiehlt intelligente Stromnetze für Entwicklungsländer, um den steigenden Strombedarf mit erneuerbaren Energien zu decken und gleichzeitig neue Möglichkeiten für wirtschaftliches Wachstum zu schaffen.

Der allgemeine Zugang zu sauberem Strom ist für eine erfolgreiche Energiewende von zentraler Bedeutung. Es sollte dafür gesorgt werden, dass die Menschen überall dort, wo sie kochen, heizen, kühlen, Auto fahren etc., sicheren, intelligenten und nachhaltigen Strom nutzen können.

Noch sind vielleicht nicht alle Antworten auf die Frage, wie wir bis 2050 weltweit eine Netto-Null-Emission erreichen können, beantwortet. Das Potenzial von grünem Wasserstoff und anderen Innovationen wird noch weiter erforscht, um das letzte Stück der Emissionen im Flug- und Schiffsverkehr und in der Schwerindustrie einzudämmen.

Aber es gibt bereits die Technologie, die wir brauchen, um das Ziel des UN-Umweltprogramms zu erreichen, die globalen Emissionen bis 2030 zu halbieren. Tatsächlich könnten durch eine saubere Elektrifizierung von Gebäuden, Industrie und Verkehr drei Viertel der weltweiten Emissionen beseitigt werden.

Anwendungsszenarien von Smart Grids

Während das herkömmliche Stromnetz den von Großkraftwerken zentral erzeugten Strom an die Verbraucher verteilt, führen intelligente Stromnetze auch alle Datenströme der Energieversorgung zusammen. So können zum Beispiel die stark schwankenden Einspeisungen aus Solar- und Windkraftanlagen in den bestehenden Stromnetzen effizient ausgeglichen und gezielt gesteuert werden. Die erzeugten und verbrauchten Energiemengen müssen kontinuierlich von IoT-fähigen Sensoren und Geräten gemessen und analysiert werden.

Intelligente Zähler

Auf der Verbraucherseite wird dies mit intelligenten Zählern angegangen. Sie steuern auch die Einspeisung von Solarstrom, wenn die Verbraucher mit einer Solaranlage auf dem Dach auch zu Stromproduzenten (Prosumern) werden. Der Einbau der notwendigen intelligenten Messsysteme (iMSys) ist erst ab einem jährlichen Stromverbrauch von über 6.000 kWh verpflichtend – oder wenn die Verbraucher selbst Strom ins Netz einspeisen. In diesem Fall empfängt ein Smart-Meter-Gateway (SMGW) mit integriertem Sicherheitsmodul die Messdaten und bereitet sie für externe Marktteilnehmer, interne, steuerbare Energieverbraucher und Energieerzeuger (intelligente Haushaltsgeräte, Photovoltaikanlagen) auf. Bis 2032 müssen alle Stromverbraucher in Deutschland mindestens über einen digitalen Zähler ohne Gateway verfügen.

Halbleiter für die Energiewende

Messen, regeln, transformieren und kommunizieren – bei der Energiewende kommt der Leistungselektronik eine besondere Bedeutung zu. Während zum Beispiel Photovoltaikanlagen oder Batterien Gleichstrom liefern, liefern Windkraftanlagen Wechselstrom mit einer Frequenz, die nicht direkt genutzt werden kann. Gleichzeitig haben die Stromverbraucher individuelle Bedürfnisse, was Strom und Spannung angeht. Das Energiesparpotenzial ist immens, denn statistisch gesehen durchläuft der Strom schon heute auf seinem Weg vom Erzeuger zum Verbraucher mindestens einen Stromrichter. Laut einer Studie des European Center for Power Electronics (ECPE) könnte durch den Einsatz moderner Leistungselektronik mehr als ein Viertel der elektrischen Energie eingespart werden.

Und in manchen Bereichen ist Silizium nicht mehr die erste Wahl. Halbleiter mit breiter Bandlücke, wie das zunehmend verwendete Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), profitieren von einer höheren Schaltleistung bei gleichbleibend geringen Verlusten. Nach Ansicht der Analysten von Yole Développement befindet sich die Technologie jedoch noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Sie erwarten für SiC-Bauteile im Jahr 2027 einen Umsatz von 6,3 Mrd. USD. In der Zwischenzeit überraschen Siliziumbauteile weiterhin mit erheblichen Leistungssteigerungen und werden auch in den kommenden Jahrzehnten eine Einnahmequelle für die Industrie sein. Generell sind Wärmemanagement, Robustheit, Zuverlässigkeit und letztlich das Packaging nach wie vor zentrale Themen im Bereich der Halbleiter.

Eingebettete Systeme – Embedded Systems

Halbleiter sind auch die Bausteine von eingebetteten Systemen in einer digitalen, vernetzten und automatisierten Energiewelt. Sie liefern zum Beispiel Daten über den Zustand des Netzes, die Temperatur, den Stromfluss und den Winkel der Kabel. Die Daten werden in der Cloud oder direkt vor Ort (Edge) mit KI-Algorithmen verarbeitet. Eingebettete Systeme wandeln auch die traditionelle Gebäudeautomation in eine Form der vorhersagebasierten Verwaltung um, die ein erhebliches Potenzial für Energieeinsparungen bietet. Und in Zukunft können Gebäude mit intelligenten Verbrauchszählern (iMSys), die an ein intelligentes Stromnetz angeschlossen sind, nicht nur ihren eigenen Verbrauch optimieren, sondern auch selbst die Rolle des Stromproduzenten übernehmen, indem sie überschüssige Energie in das Netz einspeisen.

Hive Power Experteninterview – Innovative Lösungen für Smart Grids

Das 2017 in der Schweiz gegründete Unternehmen Hive Power ist ein führender Anbieter von innovativen Lösungen für intelligente Stromnetze. Hive Power bietet eine SaaS-Plattform, die bestehende elektrische Verteilnetze, sowohl unter technischen als auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten, optimiert.

Das Team von Hive Power besteht aus Forschern und Wissenschaftlern mit fundierten Kenntnissen in den Bereichen intelligente Netze, Datenwissenschaft und Optimierung mit langjähriger Erfahrung in der Forschung und in Pilotprojekten zum dezentralen Energiemanagement. Wir haben mit Herr Gianluca Corbellini, CEO von Hive Power gesprochen und freuen uns über die informativen Antworten.

Smart Grids

Q: Herr Corbellini, welche Erfahrungen haben Sie gemacht, seit Sie durch innovative Ideen die Optimierung des traditionellen Netzes im Fokus haben?

A: Es war eine beeindruckende Reise. Als wir 2017 aufbrachen, hatten wir ein klares Ziel vor Augen: die Optimierung des Flexibilitätsmanagements für Verteilnetze und Energieversorger. Und wir haben unsere Machbarkeit und Markttauglichkeit mit unseren Anwendungen für Flexibility Orchestration bewiesen, die von unseren Kunden, die vom traditionellen Netz zum Smart Grid wechseln, eingesetzt werden.

Mit Hilfe der wichtigsten Akteure der Mobilitätsbranche haben wir Lösungen für das intelligente Stromnetz wie Vehicle-to-Grid und intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen getestet und die Lösung FLEXO Smart EV Charging entwickelt, die Automobilunternehmen und EV-Flottenmanager unterstützt.

Q: Welches ist Ihr bisher interessantestes Smart-Grid-Anwendungsprojekt?

A: Das ist schwer zu sagen, denn wir haben an erstaunlichen Projekten im Bereich intelligente Netze, Mobilitätsforschung sowie Pilotprojekten in ganz Europa gearbeitet. Ein Projekt, das besonders hervorsticht ist DrainSpotter. Es ist einzigartig, weil wir eine Lösung entwickeln, die sowohl den Verbrauchern als auch dem Verteilernetzbetreiber – in diesem Fall AEM – widmet.

DrainSpotter ist eine intuitive mobile Anwendung (APP), mit der die Verbraucher ihren Stromverbrauch im Laufe der Zeit überwachen können, informative Zusammenfassungen ihres Verbrauchsverhaltens erhalten und automatisch über Anomalien benachrichtigt werden, die von Algorithmen des maschinellen Lernens erkannt werden.

Mit dieser App können Privatkunden von AEM übermäßigen Standby-Strom von über 200 W vermeiden. Wenn die Verbraucher die APP über 2 Wochen verwenden, würde AEM insgesamt 10 % weniger Energie liefern und 5 % der Kunden würden ihren Gesamtenergieverbrauch um mindestens 20 % senken. 4,2 % der Kunden würden über einen Zeitraum von 1,5 Jahren mindestens 513 € (Stand 09/22) auf ihrer Gesamtenergierechnung einsparen.

Q: Wie schneidet Deutschland im Vergleich zum gesamten europäischen Markt für intelligente Netze ab?

A: Deutschland ist auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien führend. In der ersten Hälfte dieses Jahres wurden 49 % des in Deutschland verbrauchten Stroms aus erneuerbaren Quellen erzeugt, was auch einen Einfluss auf die zunehmende Verbreitung intelligenter Netze hat. Nach dem SINTEG-Projekt zu urteilen, scheint sich die deutsche Regierung für den Ausbau der Smart-Grid-Technologie einzusetzen. Es gibt verlässliche Prognosen, dass die Investitionen in intelligente Stromnetze in Deutschland zwischen 2016 und 2026 auf 23,6 Milliarden Dollar steigen werden.

Der Markt birgt ein großes Potenzial, vor allem im Bereich der Elektrofahrzeuge, da der Boom der Elektrofahrzeuge mit dem Ausbau intelligenter Netze einhergeht. Das Laden von Elektrofahrzeugen in Deutschland muss intelligenter und kosteneffizienter werden, da diese mit dem Stromnetz interagieren und Vehicle-to-Grid-Dienste mithilfe von Plattformen wie unserem FLEXO Smart EV Charging anbieten können.

Q: Wie wichtig sind intelligente Stromzähler auf diesem innovativen Weg zum intelligenten Stromnetz?

A: Intelligente Zähler machen intelligente Stromnetze erst möglich! Ein intelligentes Netz nutzt eine fortschrittliche Messinfrastruktur (AMI), die aus intelligenten Zählern, Sensoren, Kommunikationsprotokollen und Datenverwaltungssystemen besteht, um die Energienachfrage, -verteilung und -erzeugung nahezu in Echtzeit zu überwachen und zu steuern.

Wir brauchen mehr intelligente Zähler, damit unsere innovativen Netzsysteme genaue Entscheidungen und Vorhersagen, auf der Grundlage der von diesen intelligenten Zählern generierten Daten, treffen können. Die KI-Algorithmen, die wir bei Hive Power entwickeln, werden zum Beispiel durch die enormen Datenmengen ermöglicht, die von intelligenten Zählern gesammelt werden.

Q: Was sind Ihrer Meinung nach die wichtigsten Vorteile von intelligenten Netzen?

A: Nachhaltigkeit, Kosteneinsparungen und Dezentralisierung der Energieversorgung!

Eine nachhaltige Erde ist der Hauptgrund, warum wir erneuerbare Energiequellen fördern; wir wollen die Treibhausgasemissionen reduzieren. Intelligente Netze ermöglichen es, den Mix dieser variablen Energiequellen effektiv zu verwalten und zu optimieren, ohne die Energieversorgung zu unterbrechen. Folglich sparen die intelligenten Netze den Energieverbrauchern und -erzeugern eine Menge Kosten durch den richtigen Netzausgleich, die Erkennung von Spannungs- und Frequenzanomalien und die automatisierte Reaktion auf den Bedarf „Demand Response“. Und schließlich ermöglichen intelligente Netze integrierte Mikronetze. So können Haushalte oder Gemeinden erneuerbare Energie erzeugen, ihre Energie verwalten und bei Bedarf vom Hauptnetz kaufen und verkaufen. Klingt beeindruckend, oder? Wir sind in diesem Bereich aktiv und leisten mit unserem FLEXO Community Manager herausragende Beiträge in verschiedenen Projekten in ganz Europa.

Vielen Dank Herr Corbellini für das spannende Interview – wir von magility freuen uns, die Entwicklungen von Hive Power weiter zu verfolgen. 

Magility’s Zukunftsvision

Die Technologie der intelligenten Netze boomt, und die Bundesregierung bietet Anreize für die Umsetzung. Außerdem wird ein Anstieg der Installationen intelligenter Zähler erwartet. Da die kumulierte Marktkapitalisierung in den kommenden Jahren exponentiell ansteigen wird, könnte dies der Beginn einer neuen Ära sein.

Die intelligenten Stromnetze der Zukunft könnten auch das Problem der Ladestationen für Elektrofahrzeuge lösen. Sie sind aber nicht nur wertvoll, um die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage bei den intermittierenden erneuerbaren Energiequellen zu schließen.

Mit ausreichend intelligenten Stromnetzen lassen sich Stromspitzen und die Häufigkeit von Stromausfällen verhindern. Sobald diese Technologie vollständig und auch in der Fläche installiert ist, kann sie auch die Energiekosten erheblich senken und die Datenkontrolle in Echtzeit sowie das Aufladen in großem Maßstab erleichtern.

Wir von Magility beobachten diese spannenden Entwicklungen und halten Sie auf dem Laufenden. 

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Die neue IAA Mobility – ein dezentrales Hybridkonzept mit Wachstumschance

Die neue IAA Mobility – ein dezentrales Hybridkonzept mit Wachstumschance

400.000 Teilnehmer aus 95 Ländern, nahezu 1000 Speaker und 744 Aussteller kamen auf der neuen IAA Mobility in der letzten Woche zusammen. Darunter Automobilhersteller, wichtige Player der Tech-Branche, zahlreiche relevanten Unternehmen der Zulieferindustrie und Anbieter von Mikromobilitätsprodukten. Wie jedes Mal waren auch wir von magility wieder vor Ort aktiv. 

Das neue Konzept

In diesem Jahr präsentierte sich die IAA Mobility erstmals in München in gänzlich neuem Gewand. Sehr ambitioniert, hybrid in Präsenz und online-Version sowie in einer B2B- und einer B2C-Ausprägung. Der B2B-Bereich war auf dem Messegelände selbst angesiedelt, während sich der B2C-Teil in der Stadtmitte Münchens befand. Viele Bereiche konnten auf den beliebtesten Plätzen Münchens kostenfrei auch ohne Ticket besichtigt werden. Alle, die nicht persönlich vor Ort waren, konnten die Messe über die neue virtuelle Plattform der IAA Mobility digital erleben. Auf jeden Fall hat sich die diesjährige internationale Automobilausstellung als dezentrales Hybridkonzept mit Wachstumschance bewiesen.

Die Demonstranten

Insbesondere die Plätze in der Stadt wurden von massiven Polizeiaufgeboten gesichert. Seit dem G20 Gipfel 2017 in Hamburg gab es kein größeres Polizeiaufgebot in Deutschland mehr. Zahlreiche Demonstranten fanden sich an unterschiedlichen Plätzen zusammen und forderten eine Abkehr von der immer noch autodominierten Verkehrspolitik. Sie standen ein für Fuß-, Rad und Nahverkehr, seilten sich von Autobahnbrücken ab, organisierten eine Fahrrad-Sternfahrt sowie Fußgänger-Demonstrationen oder nahmen auf der Theresienwiese an einem sogenannten Protestcamp teil. Demonstranten warfen den Machern der IAA Mobility vor, nur eine Plattform für die Image-Politur von Politik und Wirtschaft zu sein. 

Unser Eindruck – magility vor Ort

Bei unserem Rundgang über die Messe konnten wir den Sprung weg von einer reinen Automesse hin zu einer Mobilitätsmesse schon klar erkennen. Unterschiedliche Fahrzeuglösungen und Mobilitätsformen haben Einzug in die Messe gefunden. Die IAA Mobility ist keine reine Automesse mehr, auf der die OEM ihre Autos mit starken Verbrennermotoren präsentieren. Nur wenige Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor waren auf der Messe zu finden, leider aber auch nahezu keine Aussteller aus dem Ausland. Die IAA Mobility soll zur Netzwerkveranstaltung und zur Plattform fürs Zusammenarbeiten werden sowie für neue Geschäftsmodelle, Mikromobilität und Stadtpolitik stehen. Unter einem Dach bzw. einem Himmel fanden sich viele Macher zusammen, die die Mobilität der Zukunft gestalten möchten. 

Bundeskanzlerin Merkel sprach in ihrer Eröffnungsrede auf der IAA von einem wirklichen Quantensprung im Vergleich zur letzten IAA. Die Vernetzung aller Mobilitätsformen stand klar im Mittelpunkt. Neben den Autoherstellern tummelten sich zahlreiche Zulieferer, Tech-Start-Ups, Fahrradmarken und weitere Mikro-Mobilitätsanbieter mit neuen Angeboten auf den Ausstellungsflächen. Auf unterschiedlichen Bühnen wurde über die neuen Mobilitätsformen, und alles was damit zusammenhängt, diskutiert und referiert. Es ging auch um die Städte der Zukunft, um Cyber Security, um Verkehrskonzepte und natürlich auch um die weiter fortschreitende Vernetzung. 

Eine greifbare Vision von der Stadt der Zukunft, klimaneutral, ohne Lärm und Stau und mit einem multimodalen und sicheren Verkehrskonzept, hat sich für uns auf der Messe noch nicht gezeigt. Durch das sehr ambitionierte, auf die Zukunft ausgerichtete und dezentrale Konzept und durch die Integration der zahlreichen Fortbewegungsformen kam man sich zwischendurch auch mal etwas verloren in den großen Hallen bzw. auf den Straßen vor. Der Weg, den die Macher der IAA Mobility eingeschlagen haben, ist ein erster kleiner Schritt in die richtige Richtung und hat aus magility-Sicht großes Zukunftspotential. Transformation weg von Altbewährtem hin zu experimentellem Neuen läuft bekanntlich niemals reibungslos und braucht Begleitung durch Fachexperten, die Altes und Neues sinnvoll miteinander verknüpfen können.

Größter Schwachpunkt des aktuellen Konzeptes ist die unzureichende Umsetzung des B2B-Konzeptes. Wie in alten Zeiten haben fast alle Aussteller reine Verkaufsteams auf die Messestände geschickt. Allerdings fehlen qualifizierte Entwickler und Einkäufer, um das B2B-Konzept zu wirklichem Leben zu erwecken.

Die Autohersteller

Elektrofahrzeuge dominieren auf der IAA Mobility ganz klar das Messegeschehen. Die Branche hat begriffen, dass sie umdenken muss und die politisch vorgegebenen Rahmenbedingungen scheinen zu greifen. Wir haben auf der IAA nur noch wenige Fahrzeuge mit klassischem Verbrennungsmotor finden können. Dieser Effekt zeigt sich bereits in der Zulassungsstatistik des Kraftfahrtbundesamtes (KBA, 2020), das für die Segmente E-Fahrzeuge und Hybride in Summe 25% der Zulassungen verzeichnet. Dies liegt fast gleichauf mit dem Diesel (28%), während der Benziner noch mit 47% der Zulassungen eindeutig führt. Die OEM können also die aktuelle Nachfrage durchaus bedienen. 

Das Prinzip “nachhaltiger, smarter, geteilter (shared economy)” verdrängt zunehmend das alte Prinzip, “schneller, stärker und breiter”. Auf der IAA Mobility hat sich diese Entwicklung bei den ausgestellten PKW der OEM noch nicht durchgesetzt. Für die potentiellen Abnehmer aus dem Querschnitt der deutschen Bevölkerung ist das Angebot dort noch unzureichend. Nach einer Studie von Statista zur Ausgabebereitschaft der deutschen Bevölkerung für die Anschaffung eines PKW im Jahr 2020 wollten nur etwa 6% der Bevölkerung, die 2020 eine Neuanschaffung geplant hatten, mehr als 25000 € in diese Anschaffung investieren. 

Das einzige Auto auf der Messe, welches unter 25.000 € Anschaffungspreis liegt, ist der ID.Life von VW, der allerdings laut Volkswagen-Markenchef Ralf Brandstätter erst 2025 auf dem Markt verfügbar sein wird. Verfügbare Elektrofahrzeuge für den Massenmarkt haben wir auf der IAA Mobility also vergeblich gesucht, ebenso wie Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb. 

Die Internationalität wurde auf der IAA schmerzlich vermisst und sollte auf den Folgemessen wieder hergestellt werden. Zudem deckt die IAA Mobility nicht die komplette Mobility ab, denn es fehlen z.B. Motorbikes, Air-Taxis, Hyperloops, Electric Planes, Supersonic Aircrafts und Spaceships.

Unser Fazit: Die IAA Mobility 2021 war wie immer spannend und gleichzeitig schon ganz anders als früher. Damit sie aber nachhaltig bestehen kann, muss sie sich noch viel mehr verändern. Die Richtung stimmt, die Ausgestaltung bedarf noch deutlicher Korrekturschleifen. 

Die Zulieferer

Die Zulieferer rückten bei der IAA Mobility deutlich mehr in den Mittelpunkt des Geschehens. Die großen Zulieferer (Tier1) begegneten den Automobilherstellern dabei auf Augenhöhe. Das war auf der “alten” IAA noch ganz anders. Hier wird ein deutlicher Shift sichtbar und die Industrie “dahinter” visibler. Auch bei den Zulieferern liegt der Fokus klar auf der Elektromobilität und alternativen Antriebstechniken. Bosch verkündete z.B. auf der IAA Mobility, dass die Elektromobilität in Zukunft zum Kerngeschäft für das Unternehmen werde und stellte die neu entwickelte “eAchse” vor, die Leistungselektronik, Elektromotor und Getriebe zu einer Einheit verbindet. Auch Continental und Schaeffler zeigten auf der Messe Innovationen rund um das Thema alternative Antriebe. 

Wolf-Henning Scheider, Chief Executive Officer der ZF Group stellte in der Pressekonferenz neben der ZF-Strategie “Next Generation Mobility. NOW” auch das sogenannten „Modular eDrive Kit“ vor, ein modularer Baukasten aus abgestimmten Komponenten, der neben E-Motoren auch Inverter, Software und unterschiedliche Getriebe-Optionen bietet. Es bündelt laut Scheider die gesamte Expertise des ZF-E-Mobilitätsteams bei Systemlösung, Komponenten und Softwaresteuerung in einer flexiblen und modularen Plattform. Der konsequente Baukastenansatz des eDrive Kit ist die optimale Ergänzung der Plattformstrategie der Fahrzeughersteller. ZF verspricht mit der modularen Antriebslösung für rein elektrische PKW bis zu 50 Prozent verkürzte Entwicklungszeiten sowie hohe Reifegrade. Vom Kompaktwagen bis zum Premiumsegment kann alles abgebildet werden.

Am Beispiel ZF zeigt sich, wie auch bei Huawei, Schaeffler, Bosch, Tesla u.a., dass die Intelligenz künftiger Fahrzeuge von wenigen, extrem leistungsfähigen Zentralrechnern wie dem ZF ProAI bestimmt sein wird. Nach ZF-Angaben ist der ZF ProAI der flexibelste, skalierbarste und leistungsstärkste Automotive-Grade Supercomputer für die Automobilindustrie und damit quasi die Quelle der Fahrzeug-Intelligenz.

Der Umstellungsprozess von der herkömmlichen Antriebstechnologie hin zur Elektromobilität stellt einen massiven Qualifizierungs-Aufwand in den nächsten Jahren auch bei den Zulieferern dar, die Ihre Dienstleistungen und Produkte an die neuen Anforderungen anpassen müssen. Einige Zulieferer sind aus magility-Sicht den Fahrzeugherstellern dabei teilweise schon weit voraus, während andere Zulieferer diesen nächsten Evolutionsschritt nicht überleben werden. 

Die Startups

Startups sind auf der IAA Mobility im Vergleich zur letzten IAA deutlich mehr in den Fokus gerückt. Die Start-up Stände waren zentral neben den Big Playern der Branche platziert und deshalb für die Messebesucher sehr gut zugänglich. Sie hatten die Möglichkeit, sich bei den zahlreichen Networking Events mit Investoren, internationalen Partnern und politischen Vertretern zu vernetzen und sich an Masterclasses, Diskussionsrunden und Vorträgen zu beteiligen. Mit dem IAA Mobility Founders Day – einer Netzwerkveranstaltung – wurden auch progressive Zielgruppen der IAA erreicht. Viele der spannendsten Entwicklungen kamen nicht etwa von den etablierten Herstellern, sondern eben gerade von diesen neuen jungen Unternehmen und den Start-ups. So hat z.B. Johann Jungwirth, Vize-Präsident des Mobility-as-a-Service (MaaS) von Mobileye eine kleine Sensation aus dem Bereich Autonomes Fahren verkündet. Ab 2022 soll zusammen mit dem Autovermieter Sixt in München ein Robotaxi-Service angeboten werden, welcher ohne Sicherheitsfahrer auskommen soll. Die Zulassung ist bereits beantragt. Tech-Start-ups sind den etablierten Anbietern vor allem durch die schnelleren Entwicklungszyklen vorraus. Auch aus dem Bereich ADAS waren auf der Messe viele Start-ups vertreten. So auch Cognata, ein israelisches Unternehmen, welches vollständige Produktlebenszyklus-Simulation für Entwickler von ADAS und autonomen Fahrzeugen anbietet. Wir werden in einem weiteren Artikel über diese und weitere interessante Start-ups der IAA und deren High-Tech Entwicklungen berichten. 

Mikromobilität auf der IAA

Nicht alleine Autos standen auf der diesjährigen IAA im Mittelpunkt des Geschehens. Auch Mikromobilitätsanbieter mischten erstmals im Messegeschehen mit. Das Fahrrad ist im Trend, und so mischen selbst klassische Autohersteller wie z.B. Porsche auf diesem Markt mit: In Kooperation mit dem deutschen Fahrradhersteller Storck Bicycle hat Porsche eine neue Marke namens Cyklaer gegründet. Unter dieser Marke werden schnelle E-Bikes auf Porsche Preisniveau angeboten. BMW ist mit dem Konzept seines “Dynamic Cargo” im Bereich der Lastenfahrräder aktiv, und auch VW ist mit seinem Lastenrad “e-Bike Cargo” mit dabei, welches sogar noch dieses Jahr auf den Markt kommen soll. Auch junge Unternehmen und Start-ups mischen im Mikromobilitätsbereich auf der IAA Mobility dieses Jahr kräftig mit. Wir werden in einem separaten Artikel noch darüber berichten.  

Unser Fazit

Der Weg in eine klimaneutrale, für alle erschwingliche und verfügbare Mobilität schreitet sichtbar weiter voran, wenngleich es auf der Strecke dorthin noch einige althergebrachte Sicht- und Verhaltensweisen zu überdenken gilt! Die IAA Mobility hat diesen Trend aufgegriffen und mit dem neuen Konzept einen Startschuss gesetzt. Die Ausgestaltung ist weiter ausbaufähig und kann sich in eine vielversprechende Richtung hin entwickeln. In diesem Jahr stand die IAA Mobility ganz klar im Zeichen des E-Antriebs. ADAS und E-Mobility-Themen standen klar im Fokus der Messe. Auch die Anbieter von Mikromobilitätsprodukten haben sich ihren Platz auf der Messe erobert. Dass die Konvergenz der Industrien in Zukunft eine noch bedeutungsschwerere Rolle erfährt, zeichnete sich ebenfalls für uns klar ab. Plattformanbieter mischen mittlerweile in der Automobilindustrie kräftig mit. Insbesondere Huwaei, mit seiner End-to-End Solution von der Cloud bis in die Fahrzeugarchitektur, ist uns dabei sehr positiv aufgefallen. Telekommunikationsunternehmen treten auf dem Automobilmarkt also nicht mehr nur auf den Nebenschauplätzen auf. Sie stehen mitten im Geschehen und die Automobilhersteller müssen sich warm anziehen. Für die nächste IAA im Jahr 2023 erwarten wir von magility, dass die Thematik des Autonomen Fahrens weiter in den Mittelpunkt des Messegeschehens rücken wird. 

Summa summarum blicken wir auf eine sehr interessante Messe zurück und freuen uns schon auf die spannenden Entwicklungsschritte, die bis 2023 mit der Mobilitätswende gegangen werden (müssen). Wir begleiten mit großem Enthusiasmus die Startups aus unserem Netzwerk dabei, ihre High-Tech Entwicklungen hier in Europa zur richtigen Zeit am richtigen Ort zu platzieren. Für die Industrieunternehmen evaluieren und überprüfen wir neue innovative Geschäftsmodelle und begleiten bei der Integration und Markteinführung. Mit unseren Experten aus dem Bereich Elektromobilität und Alternativen Antrieben beobachten wir auch diesen Teilmarkt. Bei Fragen kommen Sie gerne auf uns zu. 

Smart Cities – Intelligenter Verkehr in vernetzten Städten

Smart Cities – Intelligenter Verkehr in vernetzten Städten

Auch in unsere Städte hält die Digitalisierung Einzug. Urbanisierung, demographische Veränderung, Globalisierung und schwindende Ressourcen stellen immer höhere Anforderungen an die Stadt, schaffen aber auch große Chancen um effizient mit Ressourcen umzugehen. Basis ist die Integration von Informations- und Kommunikationssystemen in die verschiedenen technischen Systeme und Infrastrukturen einer Stadt. Dadurch werden die Steuerung von Versorgungs- und Entsorgungsnetzen – insbesondere für Strom, Wasser, Gas, aber auch für Waren flexibler. Das schafft neue, smarte Lösungen für Mobilität, Verwaltung und öffentliche Sicherheit in den Smart Cities. Der Austausch zwischen Bürger, Unternehmen, Institutionen und Verwaltung ist lebhaft und steigern durch effiziente und integrierte Informationsflüsse die Lebens- und Arbeitsqualität aller Beteiligten. Doch wie sehen die Ideen konkret aus?

Steigende Verkehrs- und Bevölkerungsdichte

Nach Angaben der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) werden bis 2050 rund 70 Prozent der Weltbevölkerung in Städten leben. Die steigende Bevölkerungs- und Verkehrsdichte erfordert neue Ansätze in der Stadtplanung. Viele Bereiche, wie etwa die Versorgungssysteme können nicht mehr isoliert betrachtet werden sondern sind Teil eines Netzes und interagieren miteinander. Digitale Technik und Kommunikation ist dabei eine Chance mit großem Nutzwert auf vielen Gebieten.

Verkehr steuern und Umweltbelastung senken

In vielen Städten und Metropolen stößt die Infrastruktur schon heute an ihre Grenzen. Grund dafür ist, dass immer mehr Autos und andere Verkehrsteilnehmer auf die Straßen drängen. Die Verknüpfung von Verkehr und Kommunikation werden daher immer wichtiger. So könnten die vorhandenen Kapazitäten gesteuert und optimiert werden oder alternative Verkehrsmittel- und wege gefunden werden.

Digitale Vernetzung und Automatisierung

Das Thema Smart Cities ist eng verknüpft mit der digitalen Vernetzung von Fahrzeugen, die Daten sammeln und bereitstellen. Aber auch die Vision vom automatisierten Fahren spielt bei der Idee von intelligenten und vernetzten Städten eine Rolle. Die Technologien tragen langfristig zu einer intelligenteren Verkehrsplanung bei. Was die Mobilität in der Smart City auszeichnet ist die Förderung des Nahverkehrs und eine bessere Vernetzung aller Verkehrsteilnehmer in einer stadtweiten Kommunikationsinfrastruktur.

„Smart Cities sind komplexe Systeme in denen viele Bereiche eine Rolle spielen. Durch digitale Technik, Apps und eine gezielte Auswertung von Daten können wir gerade im Bereich Verkehr und Logistik viele Prozesse verbessern und optimieren“ so unser Experte für die Digitalisierung, Dr. Michael Müller, Geschäftsführer von Magility GmbH & Co. KG.

Weniger Staus, weniger Autos in der Innenstadt

Die direkten Ziele im Verkehr 4.0 in den Smart Cities sind weniger Staus, weniger Autos in der Innenstadt und der Ausbau eines weitgehend emissionsfreien Nahverkehrsnetzes. Im Detail kann Smart City bedeuten, über eine App schnell einen freien Parkplatz zu finden, Staus zu umfahren, Straßenlaternen, die Unfälle melden und vieles mehr. Faktisch geht es darum, die Lebensqualität der Bewohner zu erhöhen indem Verkehr und Umweltbelastungen reduziert werden.

Smart Cities bezeichnen einen Siedlungsraum, in dem systemisch (ökologisch, sozial und ökonomisch) nachhaltige Produkte, Dienstleistungen, Technologien, Prozesse und Infrastrukturen eingesetzt werden, in der Regel unterstützt durch hochintegrierte und vernetzte Informations- und Kommunikationstechnologien.

Vortrag zu aktuellen digitalen Trends in der Automobilindustrie bei Lions Club International

Vortrag zu aktuellen digitalen Trends in der Automobilindustrie bei Lions Club International

Am gestrigen Dienstag Abend hielt Dr. Michael W. Müller, geschäftsführender Gesellschafter der magility GmbH & Co. KG, einen Vortrag zu den aktuellen digitalen Trends in der Automobilindustrie beim Lions Club International.

Sich abzeichnende Trends zu erkennen und entsprechend darauf zu reagieren ist eine der Kernkompetenzen der technologiegetriebenen Strategieberatung magility deren Fokus auf der produzierenden Mobilitätsindustrie liegt. Agiliät (agility) ist das Wort der Stunde, denn nur dadurch können Unternehmen auf sich verändernde Rahmenbedingungen reagieren.

 

Digitale Revolution in der Automobilindustrie

Die Rahmenbedingungen innerhalb der Automobilindustrie verändern sich derzeit rasant. Von einer digitalen Revolution ist die Rede. Automobilhersteller waren seit je her reine Produzenten eines Fahrzeugs, doch werden sie heutzutage zu Komplettanbietern von ganzen Mobilitätskonzepten.

 

Der reine Verkauf von physischen Fahrzeugen ist passé, stattdessen setzen sich innovative Geschäftsmodelle am Markt durch. Die Interkonnektivität mit dem Internet hat die Revolution der Automobilindustrie angefacht. Der Kunde will mehr als nur ein Fahrzeug – das Auto wird personalisiert und vernetzt.

Die Automobilhersteller werden zum Mobilitätsanbieter. Daimler bietet seit 2012 das urbane Carsharing Car2Go an. Zusätzlich kommen neue Mobilitäts Services auf, dazu gehören beispielsweise intelligente Routenplanung mit Echtzeitvernetzung (Waze), Locaction Based Services (Quantitec), Öffentliches Car Parking (parpocket) oder Mobilitätsmanagement (Siemens).

 

Smart Cities treiben digitale Geschäftsmodelle

Vernetzte und intelligente Fahrzeuge kommunizieren heute schon mit Smart Cities. Intermodale Mobilitätsservices wie beispielsweise Moovel, Echtzeit Verkehrsmanagement von TrafficGuide oder Logistic und Transport Lösungen wie beispielsweise das Fleetboard von Daimler dringen in die Automobilindustrie ein. Dabei sind die Herausforderungen urbaner Mobilität in Smart Cities die Basis für die Entwicklung von nachhaltigen digitalen Geschäftsmodellen.

Damit Automobilhersteller weiterhin im Markt bestehen können müssen sie ihre Agilität unter Beweis stellen und digitale Innovationen treiben.

Daimler rief dieses Jahr zum ersten Mal zum Projekt „Startup Autobahn“ auf. Gemeinsam mit der Universität Stuttgart, Plug&Play und Arena2036 wurden 13 Startups ausgewählt intensiv mit dem Konzern zusammenzuarbeiten und ihre Produkte – die Antworten auf die Herausforderungen von heute und morgen – innerhalb des Konzerns zu diskutieren und in Pilotprojekten auszuführen.

 

Die Automobilindustrie ist in großem Wandel – doch nur wer sich selbst ändert bleibt sich selbst treu. Wir sind gespannt auf die nächsten Jahre!