Energie für die Welt von morgen

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1 Energie für die Welt von morgen wie wir schon heute die Zukunft erfinden Dr. Ulrich Eberl Leiter Innovationspublikationen Siemens und Autor Zukunft 2050 Siemens AG 2010

2 Was kann man aus heutiger Sicht über die Zukunft wissen? Was prägt die Welt bis zum Jahr 2050? Megatrends weltweit und unumkehrbar Heutige Weichenstellungen Demographische Entwicklung Verstädterung Klimawandel Globalisierung von Wirtschaft und Kultur Durchdringung aller Lebensbereiche mit IuK. Die Kinder, die heute geboren werden Die Häuser, die heute errichtet werden Die Kraftwerke, die heute gebaut werden Die Treibhausgase, die heute in die Luft geblasen werden. bestimmen, wie die Welt im Jahr 2050 aussieht Die Kondratieff-Zyklen lange Wellen von ca Jahren Dauer Page 2 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

3 Was uns die Megatrends über die Zukunft lehren: 1. Demographischer Wandel Ca. 9,5 Milliarden Menschen in 2050 Dreimal mehr Menschen über 65 eine Milliarde mehr als heute Page 3 Mai 2012 Siemens AG Alle Rechte vorbehalten

4 2050 werden fast so viele Menschen in Städten leben wie heute auf der ganzen Erde 2. Megatrend Urbanisierung Bis 2050 werden die Städte der Entwicklungs- und Schwellenländer um weitere drei Milliarden Menschen wachsen Page 4 Mai 2012 Siemens AG Alle Rechte vorbehalten

5 3. IuK-Techniken durchdringen den Alltag 4. Megatrend: Globalisierung Rechenleistung, Speicherfähigkeit und Datenübertragung von Mikrochips werden sich nochmals vertausendfachen China wird die USA als größte Volkswirtschaft überrunden 5. Megatrend: Ressourcenknappheit und Klimawandel Ressourcen- und Energieverbrauch könnten sich bei business as usual verdoppeln Page 5 Mai 2012 Siemens AG Alle Rechte vorbehalten

6 Megatrend Rohstoffknappheit / Klimawandel Was sind wesentliche Trends bis 2050? Global denken Die Welt hungert nach Rohstoffen Vorhersage UNEP: 140 Milliarden Tonnen Rohstoffverbrauch in 2050 bei Business as usual mehr als doppelt so viel wie heute! Page 6 März 2012 Ulrich Eberl, 2012

7 Bei Business as usual bräuchten wir 2050 drei Erden! Was sind wesentliche Trends bis 2050? Global denken Wir müssen einem neuen Kant schen Imperativ folgen: Handle stets so, dass auch die kommenden Generationen noch eine lebenswerte Welt vorfinden können. Ökologischer Fußabdruck nach Mathis Wackernagel, Global Footprint Network Page 7 Oktober 2013 Ulrich Eberl, 2013

8 Der weltweite Stromverbrauch wächst rasant doppelt so schnell wie der Energieverbrauch und dreimal so schnell wie die Weltbevölkerung! Treiber: IKT: Verdoppelung auf TWh Anstieg Anstieg um um mehr bis als 2030 mehr als zwei zwei Drittel Drittel bis bis Industrie: Ihr Anteil am Stromverbrauch wird weltweit von 33% auf 40% bis 2030 steigen Verkehr: spielt noch kaum eine Rolle Veränderung der Stromerzeugung Starker Anstieg durch Fossile Energieträger (Kohle, Erdgas) höherer Effizienz Erneuerbare Energien in TWh Quelle: Siemens Studie Quelle: OECD, IEA 2012 Page 8 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

9 Unsere Energiesysteme werden noch viel komplexer als heute: Erneuerbare Energien: Sonne, Wind,Wasser, Biomasse, Erdwärme Intelligente Stromnetze Stromautobahnen bei Volt Gleichspannung Energieeffizienz Page 9 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

10 Die neun Handlungsfelder der Energiewende

11 Hoch effiziente Gasturbine mit Weltrekord bei der Stromgewinnung Weltrekord: 60,75% Wirkungsgrad im GuD-Betrieb (Vergleich: beste Kohle-Kraftwerke erreichen 46%) Würden alle GuD-Kraftwerke der USA die neue Turbine besitzen, könnten sie zusätzlichen Strom für 25 Millionen Menschen erzeugen, ohne zusätzliche CO 2 -Emissionen Kosten für Entwicklung und Test: 500 Mio. Euro, 10 Jahre, 750 Ingenieure. Kooperationen mit 50 Top-Universitäten weltweit Innovationen: neue Materialien für Turbinenschaufeln (1.500 Grad Hitze bei der Verbrennung), Simulationen, neuronale Netze für Emissionsvorhersage, Sensoren, neue Schweiß- und Testverfahren Page 11 Siemens AG All rights reserved

12 Verlustarme Stromübertragung: 95% kommen nach Kilometern beim Verbraucher an 800 kv Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung. Verbindet Wasserkraftwerke in Yunnan Provinz über Kilometer mit Städten Guangzhou and Shenzhen. Übertragungsverluste sind 50% geringer als mit herkömmlicher Wechselstrom-Leitung Wasserkraft und HGÜ- Leitung helfen, Chinas CO 2 -Emissionen um 33 Millionen Tonnen pro Jahr zu reduzieren (entspricht etwa den Emissionen von 6 Mio. Chinesen) Page 12 Siemens AG All rights reserved

13 Weltweit werden Netze mit HGÜ erweitert. Beispiel China 800 kv, 5 GW, km, Verluste < 5% Seite 13 Juli 2013 Ulrich Eberl, 2013

14 Dezentrale Energieversorgung, intelligente Stromnetze Beispiel Wildpoldsried, Allgäu: Wind, Solar, Biomasse 5x mehr Stromerzeugung als Verbrauch, Schwankungen 8 MW / halbe Stunde. 200 Messstationen, regelbarer Ortsnetz-Trafo, Stromspeicher, Elektroautos, autonome Software-Agenten Seite 14 Juli 2013 Ulrich Eberl, 2013

15 Innovationen, um den Energieverbrauch bei Gebäuden zu senken Gebäude sind für 40% des weltweiten Energieverbrauchs verantwortlich Mit moderner Gebäudetechnik (z.b. Sensoren für Bewegung, Temperatur, CO 2, und Licht sowie einer Gebäudemanagement- Software für die Steuerung von Heizung, Lüftung, Klimatisierung) kann man 20 50% Energie sparen Page 15 Siemens AG All rights reserved

16 90 Prozent CO 2 -Reduktion sind möglich ohne Einbußen an Lebensqualität und sie rechnen sich! Beispiel München Quote der Sanierungen: Von heute 0,5 auf 2% pro Jahr Kosten: 13 Mrd. Euro bis 2058 (= 200 Euro pro Bürger u. Jahr) Einsparung: >30 Mrd. Euro! Attraktiver ÖPNV, Stadt der kurzen Wege, Telearbeit Ziel der Stadtwerke München: SWM investieren bis 2025 rund 9 Mrd. Euro. Ziel: 7,5 TWh / a Ökostrom. Entspricht dem gesamten Stromverbrauch Münchens! Berechnungen Studie Wuppertal Institut 2008 Klimaziel München: Halbierung der CO 2 -Emissionen pro Kopf bis 2030 (Basis 1990) Klimaziel Kopenhagen: vollkommen CO 2 -neutral bis 2025, Melbourne: CO 2 -neutral bis 2020, Portland: 80% weniger CO 2 Emissionen bis 2050 Page 16 Februar 2013 Ulrich Eberl, 2013

17 Innovationen, um den Stromverbrauch in der Industrie zu senken Meerwasser-Entsalzung Industriemotoren Eine neue Entsalzungstechnik senkt den Energieverbrauch um die Hälfte, verglichen mit den besten bisherigen Methoden. Diese Membrantechnik kombiniert Elektrodialyse mit kontinuierlicher Elektro-Deionisation. Page 17 Auf Elektromotoren entfallen 60% des Stromverbrauchs in der Industrie Energiesparmotoren mit Frequenzregelung (Drehzahl-Regelung) können 50 70% Strom sparen Siemens AG All rights reserved

18 Page 18 Juli 2012 Ulrich Eberl, 2012

19 Page 19 Juli 2012 Ulrich Eberl, 2012

20 Page 20 Juli 2012 Ulrich Eberl, 2012

21 Page 21 Juli 2012 Ulrich Eberl, 2012

22 Pictures of the Future - die Siemens-Methode der strategischen Zukunftsplanung Heutiges Geschäft 'Picture of the Future Einflussfaktoren und Trends Gesellschaft Extrapolation (Roadmaps) Retropolation (Szenario- Technik) Politik Wirtschaft Umwelt Technologie Kunden Today Wettbewerber Zulieferer Heute kurzfristig mittelfristig langfristig Page 22 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

23 : Zwölf Jahre Pictures of the Future das Magazin für Forschung und Innovation Page 23 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

24 Page 24 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

25 Was kommt nach dem Ölzeitalter? Ressourcenknappheit, Energieeffizienz, Klimawandel als Treiber einer neuen Ära Wir stehen am Beginn eines neuen Stromzeitalters Elektrischer Strom wird zum allumfassenden Energieträger, denn er kann extrem umweltfreundlich erzeugt, hoch effizient übertragen und mit nur geringen Verlusten verbraucht werden Elektromotoren sind drei- bis viermal effizienter als Verbrennungsmotoren: Strom wird im Verkehr zunehmend das Öl ablösen (Plug-in-Hybride, Brennstoffzellen-Fahrzeuge, reine Elektroautos, elektrische Busse, Züge, selbst Flugzeuge) Weltweit erstes Flugzeug mit seriell-hybridem Elektroantrieb Page 25 November 2013 Ulrich Eberl, 2012

26 2050 werden im Stadtverkehr die Elektroautos dominieren es sind dann Roboter auf Rädern Page 26 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

27 Das gab es schon einmal Elektrische Viktoria Elektroautos im Jahr 1905 Demonstrationsfahrzeuge heute Page 27 April 2012 Ulrich Eberl, 2012

28 Zukunftstrend Elektroauto an was arbeiten die Forscher heute? Wichtige Forschungsfelder der Elektromobilität Batterietechnik und Energiemanagement Radnabenmotoren in jedem Rad ein Elektromotor mit integrierter Bremse, Dämpfung und Lenkung jedes Rades Lade-Infrastruktur, Schnellladen (binnen 5 15 Minuten) sowie komfortables induktives, d.h. kabelloses Laden Drive-by-Wire, Plug-and-Play-Systemarchitektur Software-Updates bis hin zum autonomen Fahren Einfache Abrechnungssysteme per Smartphone Integration der Elektroautos in Stromnetze der Zukunft Page 28 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

29 Complete and Green Mobility Vernetzung und Intelligenz erhalten die Mobilität Mobilitätspakete nutzen statt Fahrzeuge besitzen Ziel Vernetzung aller Verkehrsträger: Busse, Bahnen, Mietfahrräder, Miet-Elektroautos, Segway, Fußgängernavigation Per Smartphone und Internet stets aktuelle Informationen über die Verkehrssituation: Staus, Ausweichrouten und mögliche Verkehrsmittel, Parkplätze etc. Das Smartphone weiß, was der Reisende braucht! Einfachste und sichere Bezahlung mit Smartcard bzw. App Bessere Ausnutzung von Verkehrsmitteln sowie Telearbeit Ebenso: Adaptive Ampelschaltungen je nach aktueller Verkehrssituation, flexible fahrerlose U-Bahnen Page 29 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

30 1000-mal mehr Rechenleistung wie verändert das unser Leben? Smart Car Smart Building Smart Grid Was bringt die Intelligenz in den Systemen? Smart Car: Komfort und Sicherheit Ziel unfallfreies Fahren dank Sensorik und Kommunikation mit anderen Fahrzeugen und der Infrastruktur. Autonomes Fahren, vorteilhaft v.a. für ältere Menschen, Telemedizin und -sensorik. Verbindung zum Smart Home, Smart Grid, Smartphone Smart Home: Komfort, Sicherheit und Energiesparen Sensoren (Temperatur, Licht, Bewegung, Sprach-/Gesichtserkennung, Gerüche etc.), Nutzung von Stromspeichern, u.a. Batterien, Verbindung ins Internet (Wettervorhersage, Wartung) Smart Grid: Zuverlässigkeit und Kosten sparen Ausbalancieren von Angebot und Nachfrage, flexible Preise, Demand Response, Internet der Energie und die Verbindung der drei Smarten? Smart Car und Smart Building werden zu Komponenten des Smart Grids: Austausch von Information und Energie, Autobatterien als Puffer im Stromnetz Page 30 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

31 Das Zuhause der Zukunft: Leuchtende Kleidung, Möbel, Wände und Roboter, die Sprache, Gesten, Mimik verstehen Page 31 November 2013 Ulrich Eberl, 2012

32 3D-Internet ohne Brille Online-Rezepte, vernetzte Hausgeräte, Hilfreiche Roboter Page 32 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

33 Lernt wie Kinder. Einsatz.B. in menschenfeindlicher Umgebung (Mars Rover) Der Kollege Roboter? Heute Roboter: produktiv, Mensch: flexibel Ziel: Gemeinsam arbeiten. Roboter für belastende Arbeiten, Mensch für die kognitiv anspruchsvollen. Page 33 Juli 2012 Ulrich Eberl, 2012

34 Hightech oder grüne Oasen: Wie lebenswert werden die Städte der Zukunft? Page 34 November 2013 Ulrich Eberl, 2012

35 mit Bauernhöfen im Wolkenkratzer? Page 35 November 2013 Ulrich Eberl, 2012

36 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit und alles Gute für die Zukunft! Siemens AG 2010

37 Für die jungen Menschen von heute habe ich das Buch Zukunft 2050 geschrieben denn sie sind es, die die Zukunft gestalten werden! Zielgruppen Schüler, Studenten, junge Erwachsene vor der Berufswahl Lehrer, Forscher, Manager, Unternehmer, Politiker Und jeder an der Zukunft Interessierte Ziel des Buches Wissen schaffen: Was sind die wesentlichen Trends, wie entstehen Innovationen, welche Berufe werden gebraucht? Mut zur Zukunft: Begeisterung für Lösungen wecken Mut zum Mitmachen: Die Welt von morgen mit erfinden Viel Spaß beim Lesen! 240 Seiten, durchgehend bebildert, Euro Seit Februar 2011 im Buchhandel, derzeit 4. Auflage Siehe auch Kontakt: Dr. Ulrich Eberl, Altlaufstraße 9, Höhenkirchen Tel , Page 37 November 2013 Ulrich Eberl, 2013

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