Transformation: Vom Produkthersteller zum Serviceanbieter

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Transformation: Vom Produkthersteller zum Serviceanbieter

Mit Smart Services können produzierende Unternehmen ihre Dienstleistungen und Produkte noch kundenorientierter anbieten. Möglich macht das die Auswertung großer Datenmengen, die vernetzte, intelligente Maschinen und Anlagen bereitstellen. Doch wie müssen sich Unternehmen verändern, um Smart Services erfolgreich anbieten zu können? Als Unterstützung dieser Transformation haben Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft – neben Konsortialführer Acatech das Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn, das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM, das FIR an der RWTH Aachen sowie das Industrie 4.0 Maturity Center – in einem Projekt ein neues Werkzeug entwickelt.

Basis ist das Reifegradmodell „Acatech Maturity Index Smart Services“, das Acatech unter anderem in einer im Mai vorgelegten Publikation vorstellt. Dabei werden Unternehmen anhand von 78 Fähigkeiten untergliedert in sechs Gestaltungsfelder analysiert und sechs Reifegraden zugeordnet. Für eine erste Schnellbeurteilung steht Unternehmen ein frei zugängliches „Quick Assessment“ zur Verfügung. Das Online-Werkzeug erfragt 20 der 78 zentralen Fähigkeiten. Nach Abschluss erhalten Unternehmen eine personalisierte Auswertung und Benchmarking.

Die sechs verschiedenen Reifegrade stellen den Projektbeteiligten zufolge die archetypischen Entwicklungsstufen des Weges hin zum Smart-Service-Anbieter dar:

  1. Digitale Starter zeichnen sich dadurch aus, dass sie bereits ein grundsätzliches Bewusstsein für die Notwendigkeit der Smart-Service-Transformation aufbringen, sich aus unterschiedlichen Gründen jedoch noch nicht auf den Weg begeben konnten, sich den Herausforderungen des Wandels zu stellen. Ihre Produkte sind derzeit noch nicht vernetzt oder an das Internet angebunden und verfügen nur über einfache digitale Funktionen. Produkt und Service werden isoliert betrachtet.
  2. Bei Smart-Product-Herstellern sind Ansätze und erste Initiativen für eine Transformation erkennbar. An vielen Stellen wird der Prozess jedoch gehemmt. So sind etwa die smarten Produkte dieser Unternehmen in der Regel in der Lage, Daten zu erfassen. Oftmals handelt es sich jedoch nur um einfache Daten, die sich lediglich auf den Produktstatus beziehen. Eine standardisierte und systematische Nutzung der Daten für den Service findet ebenfalls noch nicht statt.
  3. Smart-Service-Pilotierer sind bereits in der Lage, erste Smart-Service-Konzepte zu entwickeln und zu erproben. Diese sind noch nicht am Markt verfügbar, sondern werden oftmals explorativ mit Pilotkunden im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungskooperationen ausgearbeitet und getestet. Für diese Unternehmen besteht die Herausforderung insbesondere darin, die richtigen und genügend Daten für ihre neuen Services zu bekommen.
  4. Unternehmen der Reifegradstufe „Smart-Service-Anbieter“ haben Smart Services bereits initial erprobt, als erfolgsversprechendes Geschäft identifiziert und erste Produkte auf den Markt gebracht. Die Smart-Service-Anbieter nutzen die Smart Services vor allem dafür, ihr Portfolio zu komplettieren. Die vollständige Transformation vom Produktionsunternehmen hin zu einer primär servicedominierten Organisation ist noch nicht erfolgt.
  5. Die weitere Professionalisierung und Ausweitung des Smart-Service-Geschäfts führt vom Smart-Service-Anbieter zum Smart-Solution-Integrator: Die Smart Products dieser Unternehmen erfassen alle für die Kundenwertschöpfung relevanten Daten; die Unternehmen haben Retrofits und Updates in den Produkten implementiert. Ihre Kunden profitieren von klar definierten Lösungspaketen sowie transparenten Preisen und erhalten genau die Leistungen, die sie für die Erreichung ihrer individuellen Ziele benötigen.
  6. Unternehmen, die mit ihren Angeboten das gesamte Marktumfeld prägen, werden im Reifegradmodell als „Ökosystemvorreiter“ bezeichnet. Diese Unternehmen entwickeln gemeinsam mit Kunden, Partnern und zum Teil sogar Wettbewerbern Smart Services für ganze (digitale) Ökosysteme. Das befähigt sie dazu, Nutzenpotenziale zu erschließen, die für sie als einzelnes Unternehmen nicht erreichbar wären.
Verbandskreditkarte weltweit Zahlungsmittel

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Zahlungsmittel: VWI-Verbandskreditkarte statt Debit Card

Seit dem 1. Juli 2023 werden keine neuen EC-/Girokarten mehr mit Maestro- oder V-PAY-Funktion ausgestellt. Noch gültige Karten können zwar bis zum Ablaufdatum genutzt werden, allerdings führt der Wegfall der Maestro- oder V-Pay-Funktion dazu, dass sie im Ausland nicht mehr als Zahlungsmittel funktionieren. Die Alternativlösung heißt Co-Badge-Lösung: eine Debit Card mit VISA- oder Mastercard-Logo. Darauf weist VWI-Kooperationspartner John Kames hin.

Bargeld nimmt in Deutschland mittlerweile eine weniger wichtige Funktion ein. In anderen europäischen und internationalen Ländern ist die Kartenzahlung schon länger die vorherrschende Zahlungsmethode. Sicher ist, dass Mastercard und VISA bei Käufen im Online-Handel mitverdienen möchten, was mit der alten EC-Karte kaum möglich war. Bei Umsätzen mit Kredit- oder Debitkarten mit ihren Logos erhalten Mastercard und VISA dagegen Entgelte von Online-Shops, und die Karten werden uneingeschränkt akzeptiert.

In Deutschland können die alten EC-/Girokarten noch zum Bezahlen sowie zum Geldabheben eingesetzt werden; der Transaktionsbetrag und gegebenenfalls eine Buchungsgebühr werden sofort dem IBAN-Konto belastet. Das wird auch bei den neuen Debitkarten mit Mastercard- oder VISA-Logo so sein. Die Banken könnten sich also dazu entscheiden, künftig die EC-/Girokarten nicht mehr anzubieten. Aber bisher akzeptieren nicht alle Geschäfte die neuen Karten, außerdem würden für die Händler höhere Kosten entstehen, weil Entgelte an das Karten-Unternehmen anfallen.

Werden für die Nutzer zusätzliche Kosten für diese neue Karte entstehen? Wahrscheinlich. Jedes Geldinstitut entscheidet selbst über seine Produkt- und Preispolitik. Daher empfiehlt sich gerade jetzt, beim jeweiligen Kartenanbieter die Preise und Leistungen für die neue Debit Card einschließlich anfallender Kosten auf dem Girokonto für jede Transaktion nachzusehen.

Alternative: Die VWI-Verbandskreditkarte

Wo liegt nun der Vorteil der Mastercard Gold Verbandskreditkarte gegenüber der neuen Debit Card? Das Wichtigste: Die Akzeptanz beider Karten ist gleich, aber die Verbandskreditkarte ist als Zahlungsmittel mit Blick auf Gebühren und Abwicklung die weitaus günstigere Alternative. Warum also für eine Karte zahlen, wenn der VVI sie seinen Mitgliedern fast umsonst anbietet? Ein kurzer Überblick.

Mastercard Gold Verbandskreditkarte:

  • Kein Girokonto beim Herausgeber erforderlich
  • Im In- und Ausland einsetzbar, ob für Bargeldabhebungen an Geldautomaten mit Mastercard-Logo oder für Zahlungen mittels kontaktloser Kartenzahlung
  • Sehr hoher Sicherheitsstandard beim Bezahlen im Internet
  • Monatlicher Verfügungsrahmen wird vom Herausgeber festgelegt
  • Karteninhaber erhält einmal im Monat eine Monatsrechnung mit allen Ausgaben
  • Im Urlaub und vor allem auch bei der Buchung von Hotel und Mietwagen sind Kreditkarten fast unabdingbar
  • Umfangreiche Leistungspakete wie Versicherungen oder Sonderrabatte bei Buchung von Reisen
  • Online-Zugriff auf das Kartenkonto
  • Hohe Transparenz aller Ausgaben und Monatsrechnungen
  • Möglichkeit der Reklamation von Kartenumsätzen

Debit Card:

  • Girokonto beim Herausgeber erforderlich
  • Deutschlandweit weitgehend akzeptiertes Zahlungsmittel
  • Mit Visa- und Mastercard-Logos auch international beste Akzeptanz
  • Kein Kreditrahmen/Verfügungsrahmen (außer gewährter Dispo-Kredit) und damit weniger Flexibilität
  • Bei der Debit Card wird die Ausgabe sofort vom Girokonto abgebucht
  • Buchungsgebühr pro Ausgabe wird oft verlangt
  • Versicherungspakete oder Bonusprogramme dürften fehlen
  • Bargeldabhebung an Fremdbank-Instituten meist teurer
  • Bei Mietwagenverleih oder im Hotel wird oft eine vollwertige Kreditkarte oder Debit Card mit Mastercard-/VISA-Logo verlangt
  • Transparente Kostenkontrolle durch zeitnahe Abbuchung
  • Oft kostenfreie Bargeldabhebung an eigenen Automaten oder denen verbundener Institute.

Kostenlose Mastercard Gold für VWI-Mitglieder

Der VWI bietet seinen Mitgliedern als Verbandskreditkarte eine gebührenfreie Mastercard Gold an. Möglich macht das eine Kooperation mit der Advanzia Bank. Jedes VWI-Mitglied kann für sich und den Partner zu gleichen Konditionen diese Verbandskreditkarte beantragen. Über die Details informiert der VWI im Mitgliederbereich. Bei Fragen ist der VWI-Kooperationspartner John Kames unter john.kames@t-online.de oder telefonisch unter 06432/9369860 erreichbar.

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Luftverkehr

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Luftverkehr: Konzepte für die Stadt

Hochautomatisierte Flugtaxis und Drohnen gelten als vielversprechende Optionen für den urbanen Luftverkehr. Doch welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit in einigen Jahren die urbane Mobilität tatsächlich in der Luft genutzt werden kann? Welche Ansprüche gibt es an Sicherheit, Effizienz, Nachhaltigkeit und Bezahlbarkeit? Um diese Fragen drehte sich das Forschungsprojekt HorizonUAM (Urban Air Mobility), dessen Ergebnisse das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) jetzt vorgestellt hat. Unter anderem haben die Forschenden Konzepte für Lufttaxis, Haltepunkte, Streckenführungen und Luftverkehrsmanagement entworfen.

Um sich ein umfassendes Bild zu machen, entwickelten die Forschenden eine Gesamtsystemsimulation sowie eine Methodik zur Prognose der weltweiten Nachfrage nach UAM-Verkehrsdiensten. Diese Methode wendeten sie auf 990 städtische Gebiete mit mehr als 500.000 Einwohnerinnen und Einwohnern weltweit an und identifizierten dabei mehr als 200 Städte als „UAM-geeignet“. Auch die Kosten nahmen die Forschenden unter die Lupe. Das Ergebnis: Um die Betriebskosten zu decken und gleichzeitig einen Gewinn zu erzielen, müssten Unternehmen für Lufttaxis und Shuttle-Services je nach Gegebenheiten Preise in einer Spanne von vier bis acht Euro pro Kilometer veranschlagen.

Wie sollte ein Vehikel, das einen Personentransport im städtischen Luftverkehr von A nach B ermöglicht, idealerweise aussehen? Auch dieser Frage gingen die Forschenden im Projekt HorizonUAM nach und erstellten verschiedene Vorentwürfe für senkrecht startende Lufttaxis. Zu einem der Konzepte mit sechs schwenkbaren Rotoren wurde auch ein detailliertes Kabinendesign angefertigt und hinsichtlich Sicherheit, Passagierkomfort und Betriebsabläufen für den UAM-Betrieb optimiert. In einem am DLR-Standort Braunschweig neu aufgebauten Kabinensimulator wurde der Flug in einem Lufttaxi für 30 Probandinnen und Probanden mittels Mixed-Reality erlebbar durchgespielt.

Damit Lufttaxis im städtischen Raum überhaupt zum Einsatz kommen können, brauchen sie Haltepunkte, also kleine innerstädtische Flugplätze, sogenannte Vertidrome. Diese müssen sich in die vorhandene urbane Infrastruktur und das jeweilige Stadtbild integrieren lassen. In diesem Zusammenhang errichteten die Forschenden am DLR-Standort Cochstedt eine Modellstadt im Maßstab 1:4, in der sie auch das Management eines Vertidroms untersuchten. Parallel führten die Forschenden mehrere Studien zum Feedback von Bürgerinnen und Bürgern durch. Heraus kam ein breites Stimmungsbild. Für zivile Drohnen zeigte sich im Allgemeinen eine Tendenz zu einem eher positiven Meinungsbild, bei Flugtaxis waren die Befragten im Schnitt eher zurückhaltender.

Nach dem Abschluss des Projekts HorizonUAM ist bereits ein Nachfolgeprojekt in Planung. In diesem sollen die Arbeiten zur Gesamtsystemsimulation fortgeführt werden. Auch die Modellstadt soll weiter ausgebaut und um Infrastruktur für einen Vertidromdemonstrator erweitert werden. Die Fernführung mehrerer Lufttaxis in einem Kontrollzentrum soll erprobt werden. Außerdem wollen die Forschenden das Konsortium um die Themenfelder Multimodalität und Energiemanagement erweitern.

 

Börse

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Börse: KI-Euphorie lässt Kurse steigen

Kursschwankungen sind an der Börse ganz normal – und haben viel mit Hoffnungen und Erwartungen zu tun. Nachdem im vergangenen Jahr gerade Technologieunternehmen massive Wertverluste hinnehmen mussten, ließen die aktuellen Entwicklungen im Bereich Künstliche Intelligenz im ersten Halbjahr 2023 die Aktien vieler Technologieunternehmen auf Rekordhöhe steigen. Im Ranking der 100 höchstbewerteten börsennotierten Unternehmen der Welt konnten sich zur Jahresmitte 23 Technologieunternehmen platzieren – zu Jahresbeginn waren es nur 19 Unternehmen. Das sind Ergebnisse einer Analyse der Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft EY, welche die Marktkapitalisierung der am höchsten bewerteten Unternehmen weltweit halbjährlich untersucht. Stichtag für die jüngste Analyse ist der 30. Juni 2023 (Börsenschluss).

An der Dominanz der USA an den Weltbörsen hat der KI-Boom hat nichts geändert, so EY weiter. Die Zahl der US-amerikanischen Unternehmen, die sich zur Jahresmitte unter den 100 wertvollsten Unternehmen der Welt platzieren können, liegt bei 62 – vor einem Jahr waren es 61. Und von den zehn höchstbewerteten Unternehmen der Welt haben neun ihren Hauptsitz in den USA. Das wertvollste Unternehmen der Welt ist zum Halbjahresende 2023 das gleiche wie vor einem halben Jahr: Apple.

Europäische Unternehmen schaffen es demnach derzeit nicht unter die weltweiten Top 10. Und von den 100 wertvollsten Unternehmen haben nur 19 ihren Hauptsitz in Europa – 16 stammen aus Asien. Das wertvollste europäische Unternehmen ist aktuell der französische Luxuskonzern LVMH auf Rang 12.

War Deutschland noch vor einem halben Jahr nicht im Top-100-Ranking vertreten, schafften es zur Jahresmitte zwei Unternehmen mit Sitz in Deutschland in die Top-100-Liste. SAP belegt mit einem Börsenwert von 159 Milliarden US-Dollar Rang 71 (zu Jahresbeginn Rang 106). Und Siemens klettert von Rang 115 auf Rang 91 und ist aktuell knapp 132 Milliarden US-Dollar wert. Zudem belegt der Industriegasekonzern Linde, der seit der Fusion mit Praxair seinen Hauptsitz in Irland hat, Rang 57 im weltweiten Ranking.

„Auch wenn derzeit noch weitgehend unklar ist, welche Geschäftsmodelle von diesen technologischen Durchbrüchen besonders stark profitieren werden, wird doch immer klarer: KI bringt enorme Produktivitätspotenziale mit sich, senkt Produktionskosten, ermöglicht neue Produkte und führt zu einem tiefgreifenden Wandel der Arbeitswelt, der für die allermeisten Beschäftigten auch ganz konkret im Alltag spürbar wird“, so EY. Angesichts dieser Perspektiven sei es wenig verwunderlich, dass das Thema auch an der Börse für Furore sorgt.

Circular Economy

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Circular Economy: Schutz für Klima, Ressourcen, Biodiversität

Große positive Effekte auf den Klima-, Ressourcen- und Biodiversitätsschutz hätte die Transformation der deutschen Gesellschaft zu einer Circular Economy. Weiterer Vorteil: Die deutsche Wirtschaft würde erheblich an Versorgungssicherheit gewinnen und ihre Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen reduzieren. Dies zeigt eine aktuelle Studie von WWF Deutschland, Öko-Institut, Fraunhofer ISI und FU Berlin.

Die gesamte Veröffentlichung besteht aus der Broschüre „Model Deutschland Circular Economy. Eine umfassende Circular Economy für Deutschland 2045 zum Schutz von Klima und Biodiversität“, der Studie „Modell Deutschland Circular Economy. Modellierung und Folgenabschätzung einer Circular Economy in 9 Sektoren in Deutschland“ und der Studie „Modell Deutschland Circular Economy. Politik Blueprint“. Für jeden Sektor werden spezifische Instrumente weiter konkretisiert und detailliert beschrieben. Außerdem wird auf die sektorspezifischen Charakteristika (zum Beispiel Chancen und Herausforderungen) bei der Umsetzung von rahmensetzenden Instrumenten eingegangen sowie Möglichkeitsfenster aufgezeigt. Zu den untersuchten Sektoren zählen: Hoch- und Tiefbau, Fahrzeuge und Batterien, Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sowie Haushaltsgeräte, Lebensmittel und Ernährung, Textilien, Verpackungen, Möbel und Beleuchtung.

Der gesamtgesellschaftliche Nutzen einer Circular Economy ist deutlich höher als die damit einhergehenden sozio-ökonomischen Kosten der Transformation, zeigt die Studie. Und: Allein mit nur fünf Maßnahmenbündeln lassen sich über alle untersuchten Sektoren hinweg schon fast 84 Prozent der Treibhausgasreduktion erzielen. Dazu gehören geringere Wohn- und Bürofläche, weniger Individualverkehr, eine stärker pflanzenbasierte Ernährung, ressourceneffizientere Rechenzentren und ein geringerer Konsum von Textilien.

Einige Rohstoffe sind für eine erfolgreiche Energie- und Mobilitätswende notwendig, verursachen aber hohe Umweltschäden und sind in Bezug auf Versorgungsrisiko und wirtschaftliche Bedeutung kritisch. Diese Situation ließe sich durch verringerten Verbrauch und vermehrtes Recycling bei vielen Rohstoffen entspannen, so ein weiteres Ergebnis.

Die Forschenden empfehlen eine Governance-Struktur für ein Ressourcenschutzgesetz, analog zum Klimaschutzgesetz, damit Vision, Leitprinzipien und Ziele einer Kreislaufwirtschaft umgesetzt werden können. Die Instrumente zur Förderung von zirkulären Maßnahmen sind demnach zwar in der Regel bekannt, müssen allerdings weiterentwickelt und viel ambitionierter gestaltet werden, damit die erwünschte ökologische Lenkungswirkung eintritt. Beispielsweise sollte die Steuer- und Finanzpolitik bessere Anreize für zirkuläres Wirtschaften liefern, die öffentliche Beschaffung verbindlich Umweltaspekte einplanen und Hersteller sowie Inverkehrbringer von Produkten eine größere Verantwortung für ihre Produkte übernehmen, so die Analyse.

 

Geldabflüsse

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Geldabflüsse: Studie warnt vor möglicher Deindustrialisierung

Im Jahr 2022 betrug die Differenz zwischen Investitionen deutscher Unternehmen im Ausland und ausländischer Unternehmen in Deutschland rund 132 Milliarden Dollar – zu Ungunsten des Standortes Deutschlands. Einer Studie des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) zufolge waren die Geldabflüsse der Unternehmen noch nie so hoch wie im vergangenen Jahr (Rusche, Christian, 2023, Deindustrialisierung. Eine Analyse auf Basis von Direktinvestitionen, IW-Kurzbericht, Nr. 43, Köln). „Die Zahlen alarmieren: Im schlimmsten Fall ist das der Beginn der Deindustrialisierung“, so das Institut.

Die ausländischen Investitionen in Deutschland sind nach OECD-Zahlen zuletzt fast vollständig eingebrochen: Während 2022 die Abflüsse bei fast 135,5 Milliarden Euro lagen, wurden nur noch rund 10,5 Milliarden Euro in Deutschland investiert. Besonders alarmierend dabei ist, so das IW weiter, dass gerade die Investitionen von europäischen Nachbarn eingebrochen sind. 70 Prozent der Gelder aus Deutschland seien in andere europäische Staaten geflossen.

Den Grund sieht das Institut vor allem in drei Entwicklungen:

  • Der Fachkräftemangel belastet die Unternehmen enorm. In einer aktuellen Umfrage nannten 76 Prozent der Unternehmen im industriellen Mittelstand Arbeitskosten und Fachkräftemangel als ihre größte Herausforderung – noch vor den hohen Energiepreisen und zunehmender Bürokratie.
  • Investitionspakete wie der amerikanische Inflation Reduction Act machen Investitionen außerhalb Deutschlands attraktiver. Auch bei europäischen Investitionsoffensiven wie dem NextGenerationEU-Programm fließt das meiste Geld an Deutschland vorbei. Hinzu kommt, dass das deutsche Exportmodell bei wachsendem Protektionismus nicht mehr so gut funktioniert wie früher.
  • Mit dem Wegfall des Verbrennungsmotors verliert die deutsche Wirtschaft ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal in ihrer Schlüsselindustrie.

Hinzu kommen dem IW zufolge weitere, durchaus hausgemachte Probleme. Dazu gehören hohe Unternehmenssteuern, ausufernde Bürokratie und eine marode Infrastruktur.

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Verbände: Lahm, veraltet und unsexy – oder?

Viele Verbände in Deutschland haben ein Imageproblem. Vielfach werden sie als schwerfällige Ansammlungen von Silberrücken wahrgenommen, die vor allem sich selbst und alte Erfolge feiern, zu wenig Mehrwert bieten und nicht aktiv genug aktuelle Entwicklungen aufgreifen und gestalten. Gilt das auch für den VWI?

Darüber spricht Pascal Lehnert, Gründer von Lehnert Media und Digital Umsetzen, in seinem Podcast „Meet a CEO“ mit Geschäftsführer Axel Haas. Dabei zeigt sich, dass der VWI ebenso vielfältig ist wie seine Mitglieder – Studierende und Professionals, die zwar alle WiIngs sind, aber verschiedene fachliche Schwerpunkte und Jobs in unterschiedlichen Branchen haben. Die Verbandsarbeit selbst, die von wenigen Haupt- und vielen Ehrenamtlichen geleistet wird, spannt daher einen weiten Bogen – von Erstsemesterpartys der Hochschulgruppen über Qualifizierungs- und Netzwerkangebote sowie regionale und bundesweite Events bis zur Berufsbildstudie, der Vertretung des Wirtschaftsingenieurwesens im politischen Raum und der Kontaktpflege zu Sponsoren und internationalen Partnern. Kein Wunder also, dass Axels Kernaufgabe, das professionelle Management des VWI, manchmal an das berühmte Flöhehüten erinnert… An Leben fehlt es jedenfalls nicht im Verband.

Aber: „Viele aktuelle oder potenzielle Mitglieder wissen zu wenig über den VWI“, findet Pascal. Mehr Gesicht(er) wäre(n) gut für den VWI, mehr Storys, mehr Nähe, mehr konkrete Benefits. Axels Einblicke in den VWI, in seine tägliche Arbeit und seine Ideen für den VWI, die er im Podcast gewährt, sind ein guter Anfang. Wer mehr wissen will, kann auf der Homepage vorbeischauen, bei Facebook oder LinkedIn, auf Insta – oder auch bei Axel direkt. Und neue Mitglieder sind willkommen!

Hier die komplette Episode:

Fotoreaktormodule

Beitragsbild: Amadeus Bramsiepe, KIT

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Fotoreaktormodule: Wasserstoff vom Dach

Geht es nach Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und ihrer kanadischen Partner, werden künftig auf Dachflächen oder in Solarparks nicht nur Strom und Wärme produziert: Effiziente und preisgünstige Fotoreaktormodule sollen es ermöglichen, auch Wasserstoff, Kraftstoffe und sogar Trinkwasser zu gewinnen. Darüber berichtet das Team in der Fachzeitschrift Joule (https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.05.006).

Bei der künstlichen Fotosynthese finden mit Hilfe von Sonnenlicht chemische Reaktionen statt. „Inzwischen sind unterschiedliche Fotokatalysatoren bekannt. Mit ihnen lässt sich zum Beispiel Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten, es lassen sich aber auch klimaneutrale Kraftstoffe aus Wasser und Kohlendioxid herstellen“, sagt Paul Kant vom Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) des KIT. Die Forschenden wollen die Technologie nun aus dem Labor in die Praxis überführen: mit einem Konzept für hocheffiziente Fotoreaktorpaneele, die in kostengünstigen Modulen verbaut werden können. Den großflächigen Einsatz solcher neuartiger Fotoreaktormodule auf Hausdächern oder in Solarfarmen zur Herstellung von Wasserstoff oder Kraftstoffen hält Kant, der die Forschungsarbeiten federführend während seiner Promotion leitete, für eine der großen technologischen Chancen der Menschheit im Kampf gegen die Klimakrise: „Das könnte den Einsatz fossiler Energieträger schlichtweg überflüssig machen.“

Ein effizientes Fotoreaktormodul für die praktische Anwendung muss demnach im Wesentlichen zwei Komponenten aufweisen: Zum einen muss ein geeigneter Fotokatalysator zur Verfügung stehen, der die eigentliche chemische Reaktion antreibt. Zum anderen muss ein Fotoreaktor vorhanden sein, also ein „Behältnis“ für den Fotokatalysator sowie die Ausgangsstoffe der chemischen Reaktion. Das von dem Forschungsteam vorgestellte Fotoreaktorkonzept adressiert genau diese doppelte Herausforderung: Es besteht aus mikrostrukturierten Polymerpaneelen, die für eine hohe Reflektivität mit Aluminium beschichtet werden, und ermöglicht sowohl optimale Betriebsbedingungen als auch einen effizienten Transport von Licht zum Fotokatalysator über den gesamten Tagesverlauf.

Auf Grundlage einer allgemeingültigen Richtlinie, die von den Forschenden auf Basis einer detaillierten Analyse ihres Reaktorkonzepts erarbeitet wurden, sollen zukünftige Fotoreaktormodule nun für unterschiedliche Einsatzzwecke verhältnismäßig einfach auf maximale Effizienz ausgelegt werden können. Eine hohe Effizienz bei der chemischen Reaktion sei allerdings nur ein Teil der Herausforderung: Für relevante Produktmengen müssen extrem große Flächen mit Fotoreaktorpaneelen bedeckt werden. Um die Kosten zu senken, setzen die Forschenden daher auf kostengünstige Materialien sowie Geometrien, die in etablierten Massenfertigungsverfahren hergestellt werden können – und forschen weiter, unter anderem an der möglichen Massenproduktion.

Lebensmittel

Beitragsbild: Foltan/ATB

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Lebensmittel: Mit digitalen Zwillingen zu weniger Abfall

Lebensmittel bekommen in der Logistik bisher selten einen digitalen Zwilling – dabei könnte die Technik eine bessere Überwachung der oft empfindlichen Güter und damit weniger Verderb bei Transport und Lagerung ermöglichen. Die Universität Bremen und das Potsdamer Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) wollen einen digitalen Zwilling für Äpfel entwickeln, der die Luftfeuchtigkeit überwacht. Denn zurzeit verderben allein in Deutschland pro Jahr rund zehn Prozent – 100.000 Tonnen – der Äpfel, während sie bei geregelter Atmosphäre über mehrere Monate maschinell gekühlt werden, damit die Nachfrage nach frischem Obst das ganze Jahr über bedient werden kann.

Die Kühlung wird zyklisch ein- und ausgeschaltet, um Energie zu sparen. Sind die Schwankungen der Temperatur und Luftfeuchte zu groß, wirkt sich dies nachteilig auf die Qualität der Früchte aus: Ist die Luftfeuchte für die Äpfel zu hoch, kondensiert Wasser auf den Früchten und Mikroorganismen finden ideale Wachstumsbedingungen. Ist sie dagegen zu niedrig, verlieren die Früchte Gewicht durch Verdunstung. Ziel des Projektes Fruity Twin ist es daher, optimale Lagerbedingungen mit einem günstigen Grad an Kondensation zu erreichen.

„Mit der Entwicklung eines digitalen Zwillings sieht das Projekt eine Zukunft vor, in der virtuelle Experimente und vorausschauende Fähigkeiten die Qualität von Früchten schützen“, so Pramod Mahajan, der das Projekt an der ART leitet. „Die virtuellen Experimente erlauben es, Auswirkungen von Änderungen an den Kühlparametern zuerst im Computer zu testen, bevor Einstellungen am echten Kühlaggregat vorgenommen werden. Die Kühlzyklen können dynamisch an den aktuellen Zustand der Früchte angepasst und die Wasserkondensation auf den Früchten kann gesteuert werden. So lassen sich die Lagerbedingungen genauer kontrollieren und Warenverluste können deutlich verringert werden.

„Bisher mussten die Daten ‚von Hand‘ zwischen den eingehenden Messdaten und den verschiedenen Modellen übertragen werden“, so Reiner Jedermann vom Institut für Mikrosensoren, -aktoren und -systeme (IMSAS) an der Universität Bremen. „Digitale Zwillinge bieten jetzt die Möglichkeit, alle Modelle und Softwarekomponenten in einer gemeinsamen Plattform zu implementieren.“

Maserati

Beitragsbild: Mille Miglia

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Maserati: Autonomes Fahren bei der Mille Miglia

Die Mille Miglia in Italien gilt als das spektakulärste Oldtimer-Rennen der Welt. 2023 sind über 400 Oldtimer ausschließlich aus den Modellreihen zugelassen, die von 1927 bis 1957 an der Mille Miglia teilgenommen haben – plus ein brandneuer Maserati MC20 Cielo.

Hintergrund ist das Projekt „1000 Miglia Autonomous Drive“. Es wurde von der Mailänder Hochschule Politecnico di Milano in Zusammenarbeit mit den Organisatoren der Mille Miglia konzipiert und entwickelt: Der Maserati MC20 Cielo soll die gesamte Rennstrecke der aktuell laufenden Mille Miglia fahren und einige Abschnitte im autonomen Modus absolvieren. Das Team verspricht sich davon eine deutliche Weiterentwicklung der Technologie des autonomen Fahrens, da der künstlichen Intelligenz an Bord in einer Vielzahl von realen Situationen auf verschiedenen Straßentypen entlang der Strecke das Lernen ermöglicht wird. Die Aufsicht im Cockpit übernimmt aus rechtlichen Gründen derweil ein menschlicher Beifahrer: Matteo Marzotto, der bereits an mehreren Ausgaben der historischen Mille Miglia teilgenommen hat.

Die Initiative zielt darauf ab, die technischen Kompetenzen der italienischen Industrie bei der Entwicklung nachhaltiger Verkehrsmittel zu erhöhen und die Öffentlichkeit für diese Technologie zu sensibilisieren. Die Mille Miglia 2023 soll übrigens nur ein erster Schritt sein: Es soll ein Jahr intensiver Tests und der Verfeinerung der Technologie folgen, mit dem Ziel, 2024 die gesamten 1000 Meilen der Mille Miglia im völlig autonomen Modus zu fahren.