Schlagwort: <span>Nachhaltigkeit</span>

Die Halbleiterindustrie im Wandel

Die Halbleiterindustrie im Wandel – mehr Resilienz, größere Autonomie, neue Technologien

Die letzten Monate haben eindrücklich gezeigt, welche Rolle Halbleiter für unsere Wirtschaft spielen. Erst der Handelskrieg zwischen den USA und China sowie der Abschwung des Jahres 2019, dann der Ausbruch von COVID-19. Die Lieferketten wurden weltweit durcheinandergebracht und viele Fabriken der Halbleiterindustrie im asiatisch-pazifischen Raum fuhren ihren Betrieb herunter. In anderen Teilen der Welt wurden die Fabriken durch Naturkatastrophen wie Wirbelstürme oder Erdbeben beeinträchtigt. Parallel dazu steigt die Nachfrage nach Chips kontinuierlich – allein im Markt für Leistungshalbleiter wird sich nach aktuellen Abschätzungen des deutschen Verbands der Elektro- und Digitalindustrie (ZVEI) das Wachstum bis 2030 verdreifachen. Das Ergebnis sind teils erhebliche Lieferengpässe bei Halbleitern und Chips.

Die Lieferschwierigkeiten in der Halbleiterindustrie haben aber auch interne Gründe: Die Gruppe an Unternehmen, die den Löwenanteil der weltweiten Halbleiter-Umsätze erwirtschaftet, ist klein. Bei der Fertigung von Computerchips erwirtschaften nur zwei Unternehmen zusammengenommen rund 70 Prozent des weltweiten Umsatzes. Zudem haben viele Halbleiterunternehmen keine eigenen Fabriken, sondern lassen vorzugsweise in Asien fertigen. So wird fast jeder vierte Chip in China produziert – aber größtenteils nicht im Auftrag chinesischer Unternehmen.

Um die Lieferketten zu stabilisieren und die Abhängigkeiten zu reduzieren, planen immer mehr Staaten, Fertigungskapazitäten wieder ins eigene Land zu holen. So wollen die USA über die nächste Dekade rund 52 Milliarden US-Dollar investieren, um die heimische Halbleiterindustrie zu unterstützen. Auch die EU plant, mit einem eigenen „European Chips Act“ mehr Autonomie im Bereich der Halbleiter zu erlangen.

Für Chiphersteller bedeuten diese Investitionen zusammen mit der konstant hohen Nachfrage bei geringerem Angebot blendende Aussichten. Laut der Organisation „World Semiconductor Trade Statistics“ ist der weltweite Halbleiterumsatz alleine in 2021 um 25,6 Prozent auf 553 Milliarden US-Dollar gewachsen. In 2028 soll der Umsatz laut Fortune Business Insights dann bereits bei über 800 Milliarden US-Dollar liegen.

Mit den hohen Investments von Industrie und Politik wird auch die Entwicklung in der Halbleitertechnologie weitergehen: Neue Materialien und Chip-Architekturen, die Verlagerung auf 450-Millimeter-Wafer, 5 Nanometer-Bauelemente, 3 bzw. 2 Nanometer sind bereits in der Pipeline – Moores Law ist längst noch nicht am Ende. Bereits heute sind so Innovationen Wirklichkeit, die vor wenigen Jahren noch undenkbar schienen.

Die Vielzahl an verschiedenen Entwicklungen in der Halbleiterindustrie und -technologie bergen große Chancen. EBV Elektronik unterstützt Sie gerne dabei, diese für sich zu nutzen. Jetzt wünsche ich Ihnen erstmal eine spannende Lektüre, tauchen Sie ein in die Welt der Halbleiter!

Thomas Staudinger

Präsident EBV Elektronik

Intelligente Gebäude

Intelligente Gebäude bedeuten, dass Wohnungen und Häuser zunehmend mit intelligenten Technologien ausgestattet werden. Sie sorgen nicht nur für mehr Komfort, sondern helfen Antworten auf Herausforderungen wie alternde Gesellschaft oder den Klimawandel zu finden.

Es sprechen gleich mehrere Gründe dafür, aus dem Zuhause ein Smart Home zu machen. Für die meisten Nutzer ist das Plus an Komfort und Lebensqualität das Hauptkriterium dafür, in einem intelligenten Gebäude zu leben. Das ergab eine Umfrage des Digitalverbandes Bitkom in 2019. Mehr als die Hälfte der Befragten wollen vor allem ihre vier Wände sicherer machen. Zum Beispiel wollen sie dies durch intelligente Alarmsysteme, smarte Rauchmelder oder eine Hightech-Videoüberwachung erreichen.

Gerade im Rahmen der aktuellen Diskussion über den Klimawandel wird aber immer wichtiger, dass Smart-Home-Technologien ein wichtiger Baustein für ein energieeffizienteres Leben sind. Scheint die Sonne, regelt sich die Heizung automatisch herunter. Verlassen alle Bewohner das Haus, schaltet das System in den Energiesparmodus.

Intelligente Gebäude bieten ein sicheres Zuhause auch im Alter

Länger und selbstbestimmt zuhause zu leben. Das nennen zwar aktuell noch relativ wenige Menschen als Grund dafür, Smart-Home-Technologien zu nutzen, doch die Bedeutung dieses Themas wächst. „Smart-Home-Anwendungen sind nicht nur etwas für Jüngere. Auch für Senioren bietet das Smart Home viele Vorteile und kann helfen, damit jeder möglichst lange in seinen eigenen vier Wänden leben kann“, betont Dr. Sebastian Klöß, Bitkom-Referent für Consumer Technology.

So erkennt eine sensorgesteuerte Orientierungsbeleuchtung automatisch, wenn jemand nachts aus dem Bett aufsteht, um beispielsweise zur Toilette zu gehen. Was Stürze im Dunkeln vermeidet. Sollte der Bewohner doch einmal gestürzt und hilflos sein, kann das intelligente Gebäude Angehörige oder Rettungskräfte benachrichtigen. Bevor ein Brand ausbricht, schaltet ein smarter Herd die Herdplatte aus, wenn sie nach dem Kochen versehentlich angelassen wurde. Türsensoren überwachen, ob jemand die Wohnung zu einer ungewöhnlichen Zeit verlässt oder generell die Öffnungszeiten einer Wohnungstür. „All diese Smart-Home-Funktionen helfen Älteren in ihrem Zuhause, genauso aber auch Singles, Paaren und Familien mit Kindern“, so Klöß.

Hausgeräte per Sprache steuern

Dabei wird immer öfters die Sprache zur Bedienung des Smart Homes eingesetzt. Laut einer Bitkom-Umfrage vom Mai 2020 steuern rund dreiviertel der Nutzer von Alexa, Siri & Co. ihre Haushaltsgeräte mit Sprachassistenten. Und zwar unterstützen die intelligenten Geräte zum Beispiel die Beleuchtung, die Heizung oder Haushaltsroboter. „Intelligente Sprachassistenten entwickeln sich rasant und sind in immer mehr Geräten verfügbar. Von der Dunstabzugshaube bis zum Auto“, sagt Bitkom-Experte Klöß. „Eine Gerätesteuerung per Stimme wird künftig so selbstverständlich sein wie das Knöpfedrücken oder Wischen auf einem Display.“

Energie sparen, Emissionen vermeiden

Doch smarte Technologien sind nicht nur beim privaten Wohnen sinnvoll. Gerade in Gewerbebauten können sie die Effizienz deutlich erhöhen und erheblich zur Ressourcenschonung beitragen, wie Abel Samaniego, Gründer und CEO von Dabbel erklärt: „Eine optimale Steuerung der Gebäudesteuerungssysteme ist heute unerlässlich, da der Gebäudesektor 40 Prozent des Energieverbrauchs und 39 Prozent der CO₂-Emissionen in Europa ausmacht. Mehr als 50 Prozent dieser Energie wird ineffizient genutzt und mehr als 28 Prozent davon sind auf menschliches Versagen oder falsche Kontrollentscheidungen zurückzuführen.“

Das Unternehmen hat ein KI-System entwickelt, dass auf die vorhandene Gebäudeleittechnik aufsetzt und bisher manuell gesteuerte Ressourcen deutlich effizienter verwaltet. Durch die autonome Kontrolle sollen der Energieverbrauch um 40 Prozent gesenkt werden und sich menschliche Fehler bei der Bedienung der Gebäudetechnik um bis zu 80 Prozent reduzieren lassen.

Intelligente Bürogebäude

Doch intelligente Systeme können noch viel mehr. So verbindet eine Cloud-Plattform der Firma Edge Technologies alle technischen Systeme des nordamerikanischen Hauptquartiers von Unilever. Das 325.000 qm große Gebäude in Englewood Cliffs, New Jersey, hat eine vollständige Modernisierung aller Gebäudesysteme hinter sich. Nun ist es mit intelligenten Gebäudetechnologien ausgestattet.

Es sind Tausende von Sensoren für das Klimasystem, die Zutrittskontrolle und die Aufzüge installiert. Und auch moderne LED-Leuchten mit Sensoren für Tageslicht und Bewegung sind eingebaut. Internet of Things Systeme ermöglichen es dem Gebäude, aus dem Verhalten der Bewohner zu lernen und sich an ihre Präferenzen zu erinnern. So konnte zum einen der Energieverbrauch des Gebäudes um 50 Prozent gesenkt werden. Zum anderen gibt das System den Mitarbeitern die Möglichkeit, Arbeitsplätze zu reservieren, eine gegenseitige Lokalisierung und ihre persönliche Klimaanlage anzupassen. Und das alles über eine einzige App auf ihrem Smartphone.

Eines der nachhaltigsten und intelligentesten Gebäude weltweit ist The Edge in Amsterdam. Es misst kontinuierlich Belegung, Bewegungen, Beleuchtungsstärke, Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Darauf basierend werden die Gebäudesysteme, einschließlich LED-Beleuchtung mit Ethernet-Stromversorgung, so gesteuert, dass eine maximale Effizienz erreicht wird. Zur Steuerung der Heizungs- und Klimaanlagen erkennt das Gebäude zudem die Nummernschilder der Mitarbeiter, die gerade in die Tiefgarage gefahren sind. Erst dann startet die Klimatisierung des entsprechenden Arbeitsplatzes nach den Wünschen des Mitarbeiters. Selbst die Kantine profitiert von dem intelligenten Gebäude. Das System sagt auf Basis von in der Vergangenheit erfassten Daten sowie unter Zuhilfenahme von Verkehrs- und Wetterinformationen, wie gut die Kantine besucht sein wird. Was die Verschwendung von Lebensmitteln vermeidet.

So leisten vernetzte Infrastrukturen von intelligenten Gebäuden und einzelnen Wohneinheiten einen wesentlichen Beitrag. Nicht nur für eine erfolgreiche Energiewende, sondern auch für einen verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen.

Smart City als Lösung

Smart City als Lösung? Durch den Einsatz einer Vielzahl unterschiedlicher Technologien werden Städte immer intelligenter. So entsteht eine nachhaltigere Stadt, die die Lebensqualität der Bürger verbessert und Ressourcen schont.

Städte bedecken lediglich zwei Prozent der Landmasse unserer Erde, aber in ihnen konzentriert sich der größte Teil der Weltbevölkerung. Und auch der Wirtschaft – mit zunehmender Tendenz. Im Jahr 2050, so die Prognose der Weltbank, werden 70 Prozent der Weltbevölkerung in Städten leben. Das erfordert neue Lösungen für die Städte, um ihren Bürgern Lebensqualität, Nachhaltigkeit und attraktive Infrastrukturen für die Wirtschaft auch in Zukunft bieten zu können. Die Lösung hierfür ist die Smart City.

Urbanisierung mit einer Smart City positiv gestalten

Dabei handelt es sich nicht um eine Technologie oder ein bestimmtes Konzept, sondern vielmehr um eine Idee. Eine Smart City ist eine Stadt, die, unterstützt durch Digitalisierung und Telekommunikation, ihre Netzwerke und Dienstleistungen effizienter gestaltet. Dadurch trägt sie zu einer nachhaltigen und klimafreundlichen Zukunft der Bürger und Unternehmen bei. Durch eine Smart City wird die Lebensqualität der Bürger und ihre gesellschaftliche Teilhabe verbessert.

Ein wichtiges Ziel ist auch die Verringerung der Nutzung endlicher Ressourcen und die Etablierung erneuerbarer Energien. Zur Smart City gehört aber auch die Schaffung einer transparenten Entscheidungsstruktur für kommunale Prozesse. Zu guter Letzt soll auch die Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandorts dauerhaft erhalten oder sogar erhöht werden. Das große übergeordnete Ziel lautet aber vor allem, die Überlebens-, Anpassungs- und Widerstandsfähigkeit der Stadt zu stärken. Negative Folgen der Urbanisierung sollen möglichst gemindert oder sogar ganz vermieden werden.

Ein Bündel an Maßnahmen

Dass betrifft eine Vielzahl verschiedener Anwendungsbereiche, die durch technologische Fortschritte und effektiven Einsatz einen besseren Service für die Bürger ermöglichen. Dazu gehören Lösungen für die unterschiedlichsten Herausforderungen. Wie beispielsweise den effizienten Transport, intelligente Gebäude und Wohnungen, optimale Energienutzung und bessere Verwaltungsdienste. Entsprechend unterschiedlich sind Smart-City-Lösungen. Busse fahren nur bei Bedarf. Sensoren im Asphalt registrieren die Verkehrsströme, Algorithmen trimmen den Verkehrsfluss auf Effizienz, intelligente Kreuzungen minimieren das Unfallrisiko. Die Straßenleuchten schalten nachts in den Energiesparmodus, wenn weder Fußgänger noch Autos in Sicht sind.

Hamburg ist laut dem Smart-City-Index des Digitalverbands Bitkom die smarteste Stadt Deutschlands. Auch sie setzt auf verschiedene Handlungsfelder, um die Stadt smarter zu machen. Matthias Wieckmann, Leiter Digitalstrategien der Stadt Hamburg: „Wer über Maßnahmen für eine Smart City nachdenkt, sollte am besten mit begrenzten Anwendungsfällen beginnen, damit diese vor der Ausweitung getestet werden können und ihre Außenwirkung und Finanzierung geklärt ist. Die Stadtverwaltung sollte gerade in der Anfangsphase kleinere Lösungen initiieren, die den Weg zu ebnen helfen, anstatt mit einer großen, übergreifenden Lösung zu beginnen.“

Der Smart-City-Index vermisst die deutschen Großstädte in puncto Digitalisierung. Der Digitalverband Bitkom berechnet ihn für alle 81 deutsche Großstädte.

So werden alleine im Bereich intelligenter Verkehrssysteme rund 60 Projekte umgesetzt, die beispielsweise autonomen Busverkehr, intelligentes Parken oder die Baustellenkoordinierung beinhalten. Den öffentlichen Nahverkehr mit U- und S-Bahnen, Bussen und Taxen, ergänzen Angebote wie Carsharing oder Leihräder. Hamburg baut zudem seine Ampelanlagen um, damit sie mit den Fahrzeugen kommunizieren können. In einem „Urban Data Hub“ werden Daten aus Bereichen wie Verkehr, Umwelt, Soziales oder Wirtschaft auf einer online zugänglichen Datenplattform verknüpft. Dadurch ist eine echtzeitfähige Auswertung möglich und innovative digitale Dienste für Zivilgesellschaft, Wirtschaft und Verwaltung können konzipiert werden. Die Basis für die Vernetzung bildet ein 5G-Netz, dessen hoher Durchsatz, Kapazität und schnelle Reaktionszeit viele dieser Dienste erst ermöglicht.

Innerhalb einer Smart City Bürger, Regierung und Unternehmen verbinden

Bei der Entwicklung ist die Zusammenarbeit zwischen Interessensvertretern wie lokalen Regierungsbeamten, Bürgern und Dritten wie Unternehmen oder Instituten entscheidend. Daher hat die Stadt Perth eine Plattform geschaffen, die den Austausch von Ideen und Daten zwischen Bürgern und Interessengruppen ermöglicht. Ziel dabei ist es, die Lebensqualität, Nachhaltigkeit und Arbeitsbedingungen in Perth zu verbessern. So sollen in einer Reihe kleinerer Projekte neue Technologien entwickelt und verbreitet werden. Dazu gehören etwa eine intelligente Bewässerung, Videoanalysen von Überwachungskameras, ein öffentliches LoRaWAN oder auch der Test von smarten Straßenleuchten.

Für was steht LoRaWAN?

LoRaWAN

LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network. LoRa ist eine weltweit anerkannte Funktechnologie für die Datenübertragung im Internet der Dinge (IoT). Sie ermöglicht es, geringe Datendurchsätze von Sensoren, Aktoren, Zählern (Wasser, Gas, Strom, Wärme) oder Messinstrumenten kostengünstig zu transportieren. Auch dort, wo eine Vernetzung mittels herkömmlicher Mobilfunktechnologien nicht möglich ist. LoRaWAN zeichnet sich durch eine extrem hohe Energieeffizienz, die hohe Reichweite und auch durch höchste Sicherheitsanforderungen aus.

In Europa ist Litauen ein Vorreiter in Sachen Digitalisierung und e-Governance. Über 90 Prozent der Behördengänge lassen sich online erledigen. Ein Unternehmen kann in drei Tagen gegründet werden. Der litauische Botschafter in Deutschland, Darius Jonas Semaška, erklärt: „Moderne Gesellschaften sollten heutzutage keine Angst mehr vor der Erschließung neuester Technologien haben. Die Fortentwicklung der digitalen Lösungsansätze bedeutet für Litauen vor allem die Vereinfachung des täglichen Lebens.“