Wirtschaftsförderung der Stadt Nürnberg

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1 Wirtschaftsförderung der Zusammenfassung der Studie "Einfluss der Querschnittstechnologie Leistungselektronik auf die Entwicklung und Wirtschaftskraft der Region Nürnberg" erstellt Mai 2004 von Prof. Dr. Rudolf Dögl tms Institut für technik & markt strategien, Nürnberg und Dr. Martin März Fraunhofer IISB Institut für Integrierte Systeme und Bauelemente, Erlangen Aufgabe und Rolle der Leistungselektronik Unter Leistungselektronik ist ganz allgemein die Steuerung und Umformung elektrischer Leistung zu verstehen. Ihre Aufgabe ist es, elektrische Energie möglichst effizient in die von unterschiedlichsten Anwendungen und Verbrauchern jeweils benötigte Form umzuwandeln bzw. den Leistungsfluss zu steuern. Sie definiert sich über die Funktion Steuerung und Umwandlung elektrischer Leistung und nicht über einen bestimmten Leistungsbereich. Letzterer erstreckt sich in der Praxis über mehr als neun Größenordnungen, von typischerweise weniger als einem Watt bei Spannungsreglern, Relais- oder Ventiltreibern bis hin zu mehreren Gigawatt bei Anlagen zur Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ). Dies macht die Leistungselektronik zu einer typischen Querschnittstechnologie, die in einer fast unüberschaubaren Fülle von Anwendungen in Auto, Computer, Kommunikation, Industrieelektronik, Konsumelektronik, Medizintechnik, Energietechnik, Transport- und Verkehrstechnik ihren Niederschlag findet; letztlich in allen elektrischen/ elektronischen Produkten, die eine Antriebssteuerung und/ oder Stromversorgung brauchen, auch wenn die notwendige Leistung sehr klein ist. Struktur der Leistungselektronik und ihrer Absatzmärkte in der Wertschöpfungskette Die Wertschöpfungskette der Leistungselektronik reicht von den Basics (Material, Produktion, Methoden, Zuverlässigkeit) über ihre Elemente/ Komponenten und Baugruppen bis hinein in die Anwender-Produkte bzw. Systeme, die gleichzeitig die Absatzmärkte für die Produkte der Leistungselektronik darstellen. Diese wiederum dienen der Erfüllung der Bedarfe, die von den Trends in Technik, Markt und Politik/ Gesellschaft ausgehen. Andererseits wecken neue technische Lösungen auch neue Bedarfe, so dass die Wirkung grundsätzlich in beide Richtungen geht.

2 Wirtschaftsförderung der Welt der Leistungselektronik Markt induzierte Bedarfstrends Technik induzierte Trends politisch/gesellschaftliche Trends Kostensenkung Mobilität Halbleiter-Tech.Mikro-&Nano-T. Umweltschutz regener. Energie Lebensqualität Energieversorgung Materialtechn. Mechatronik Elektronik bleifrei Energieeffizienz Anwender-Produkte/Systeme als Absatzmärkte der Leistungselektronik Automotive Kfz Computer & Office Medizintechnik Energietechnik Kommunikation Industrieelektronik Konsumelektronik Transport &Verkehr Baugruppen/Subsysteme der Leistungselektronik Antriebssteuerungen Stromversorgungen DC Stromversorgungen AC andere LE-Baugruppen Elemente/Komponenten der Leistungselektronik Diskrete Leistungshalbleiter Leistungs-ICs Leistungshalbleiter-Module Passive Bauelemente Sensoren Elektromech. Elemente Entwärmungs-Elemente Optische Bauelemente Basics Materialtechnologien Produktionstechnologien Methoden/Simulation Qualität & Zuverlässigkeit Deutliche Wachstumsperspektiven für den Markt der Leistungselektronik Die wesentlichen Trends in Markt, Technik und Politik/ Gesellschaft führen zu Bedarfen in den Anwendersystemen, die sich gleichzeitig in zwei Richtungen wachstumsfördernd auf die Leistungselektronik auswirken: neue Produkte, die erst durch Leistungselektronik wirtschaftlich dargestellt werden können, wie z. B. neue Antriebssysteme, Komfortsysteme, x-by-wire-lösungen im Kfz, Service-Roboter in der Konsumelektronik und im medizinischen Bereich bis hin zur dezentralen Umwandlung von Primärenergie und virtuellen Kraftwerken in der Energietechnik

3 Wirtschaftsförderung der Substitution konventioneller (meist mechanischer oder hydraulischer) Systeme durch leistungselektronische Lösungen, wie z. B. der schrittweise Ersatz hydraulischer Antriebe durch elektrische Einzelantriebe in der Industrieelektronik oder der Ersatz konventioneller durch drehzahlvariable elektrische Antriebe generell Dabei ist der Wachstumsmotor für die Leistungselektronik oft gar nicht ein Wachstum des betreffenden Anwendermarktes selbst, sondern vielmehr der Ersatz bisheriger Lösungen durch Systeme mit Leistungselektronik. So wird z. B. im Kfz-Sektor für die nächsten Jahre eher von einer Stagnation der weltweit produzierten Stückzahlen ausgegangen, dennoch wird dieser Sektor für die Leistungselektronik voraussichtlich derjenige mit den höchsten Wachstumsraten sein, u. a., weil sich gravierende Veränderungen in der Antriebstechnik und in den Lösungen für Body & Convenience des Fahrzeugs zu Gunsten der Leistungselektronik abzeichnen. Dies führt dazu, dass die Leistungselektronik als Querschnittstechnologie wie kaum eine anderer Technologie in fast in allen ihren Teilgebieten von Wachstumsperspektiven gekennzeichnet ist. Image und Attraktivität der Leistungselektronik Die Leistungselektronik hat in den letzen Jahren eine dominierende Bedeutung für Innovation, Fortschritt, Energieeffizienz und Umweltschutz in Deutschland erhalten, die sich durch die Trends in Technik, Markt und Gesellschaft noch weiter verstärken wird. Wie die IuK-Technologie für den Kopf moderner Produkte unseres täglichen Lebens sorgt, so sorgt die Leistungselektronik für Herz (Energieversorgung) und Muskel (Aktuator), ohne den diese nicht arbeiten könnten. Auch wenn es noch ein weiter Weg ist, bis die Leistungselektronik das ihr zustehende Image in Gesellschaft und Politik erreichen wird, stehen die Chancen besser denn je, über den Weg der Öffentlichkeitsarbeit die bedeutende und positive Rolle der Leistungselektronik in das Bewusstsein der Menschen zu bringen und sie damit auch für die junge Generation so schick und attraktiv zu machen, wie es die IuK-Technologie in den letzten beiden Dekaden schaffte. Unternehmenslandschaft für die Leistungselektronik in der Region Nürnberg In der Region arbeiten in den 205 recherchierten Leistungselektronik-Firmen ca Menschen, von denen rund direkt der Forschung, Entwicklung & Produktion, Vertrieb/ Distribution/ Handel, Dienstleistung oder dem direkten Umfeld der Leistungselektronik zuzurechnen sind. Dienstleistung und

4 Wirtschaftsförderung der Forschung sind eine Domäne kleinerer bis mittlerer Unternehmen, Entwicklung & Produktion spielen sich zum größten Teil in mittleren und größeren Unternehmen ab Anzahl Mitarbeiter Anzahl Mitarbeiter gesamt Anzahl Mitarbeiter LE MA gesamt kumuliert MA LE kumuliert Anzahl Firmen Entwicklung & Produktion Dienstleister Handel & Distribution Forschung LE-Umfeld gesamt Unternehmenssituation im Lichte der Trends Mit einer differenzierten Zuordnung der Unternehmer und der Mitarbeiterzahlen zu den Baugruppen/ Subsystemen der Leistungselektronik kann deren Situation an den Marktentwicklungstrends gespiegelt werden (die Kreisgröße spiegelt die Relation der dem Sektor zugeordneten Mitarbeiterzahlen wieder). Marktwachstum p.a. 12,0% 10,0% 8,0% 6,0% 4,0% 2,0% 0,0% andere LE- Baugruppen Stromversorgung AC Da der größte Anteil der Mitarbeiter in den Bereichen tätig ist, die am stärksten wachsen, deutet das auf eine insgesamt sehr positive Zukunftsperspektive für die Leistungselektronik- Baugruppen/ Subsysteme in der Region hin. Jedoch immer unter der Voraussetzung, dass die Unternehmen innerhalb der Produktgruppen auch die wettbewerbsfähigen Produkte mit den entsprechenden Technologien anbieten. Antriebssteuerungen Stromversorgung DC Baugruppen gesamt Anzahl Firmen

5 Wirtschaftsförderung der Spitzenposition der Region Nürnberg im Cluster Leistungselektronik Die Region Nürnberg stellt in der Leistungselektronik ein Cluster dar, das nicht nur europaweit, sondern sogar weltweit einmalig ist. Nirgendwo sonst sind für diese Querschnittstechnologie die wesentlichen Faktoren eines erfolgreichen und ausbaufähigen Cluster in der gegebenen Ausprägung zu finden (Unternehmenskompetenz auf allen Wertschöpfungsebenen der Leistungselektronik, Zugang zu den Abnehmermärkten, Standort und Knotenpunkt für die regionale, nationale sowie internationale Vernetzung und Kooperation, Ausbildungs- und Forschungslandschaft, Know-how-Potenzial). Ein Benchmarking mit anderen 4,00 Nürnberg regionalen Leistungselektronik- Clustern weist die Region Nürnberg mit weitem Vorsprung hinsichtlich Attraktivität und Stärke in der Leistungselektronik als Standort für Leistungselektronik und aus. Attraktivität des Standortes für die LE 3,00 2,00 1,00 Ruhrgebiet Livingston (GB) Stuttgart Channel Island (USA) Villach (A) Blacksburg (USA) Dresden Zürich (CH) 0,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 Stärken der Region in der LE