Schlüsselrolle des Maschinenbaus in der Energiewende

Mehr Energieeffizienz durch den Einsatz von Antriebstechnologien mit höherem Wirkungsgrad bildet einen Kernaspekt neuer Energieeinsparungsmöglichkeiten. Dabei kommen nicht nur neue Generationen von immer effizienteren Motoren zum Einsatz. Im Zuge der Energiewende, die unter anderem den Umstieg von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energie vorsieht, müssen dann in vielen industriellen Anlagen herkömmliche Kraftmaschinen wie Gas- und Dampfturbinen und vor allem Diesel-Verbrennungsmotoren weitestgehend auf elektrische Antriebe umgestellt werden. 

Erhöhung des Bestands an Elektromotoren

Bisher liegt der Bestand von Elektromotoren als Antrieb für Produktionsanlagen bei etwa 50 %. Für die andere Hälfte der Antriebstechnologien, die zu einem großen Teil auf Verbrennungstechnologien basieren, wird eine beschleunigte Umrüstung für viele Maschinenbauer und deren Industriekunden nur sinnvoll sein, wenn sich dadurch deutlich mehr als nur ein Nullsummenspiel in der tatsächlichen Reduktion von Emissionswerten ergibt. Die weltweite Umstellung auf Elektromotoren trägt also nur dann zu einer nennenswerten Minderung von CO2-Emissionen bei, wenn neue Antriebstechnologien mit einer deutlichen Effizienzsteigerung einhergehen. 

Weiteres Wachstum für Energie- und Umwelttechnologien

Zum anderen ist der Maschinenbau primär auch an der Weiterentwicklung von Energie- und Umwelttechnologien beteiligt. In diesem Teilsegment des Maschinenbaus gelten Deutschlands Maschinenbauer als weltweit führend. Der weitere Ausbau dieser Führungsrolle ist allerdings stark abhängig von der internationalen Nachfrage nach neuen Energie- und Umwelttechnologien. Für den exportorientierten deutschen Maschinenbau kann ein weiteres Wachstum in den energie- und umweltrelevanten Technologien nur dann erfolgen, wenn internationale Rahmenbedingungen den weiteren Bedarf an Innovationen sichern. Mit dem Pariser Klimagipfel am 12. Dezember 2015 konnten erstmals in der Geschichte der internationalen Abkommen zum Klimaschutz alle beteiligten Nationen zu einem gemeinsamen Konsens bewegt werden. Besonders die Zusage Chinas sowie asiatischer und lateinamerikanischer Schwellenländer, ihre eigenen nationalen Bemühungen im Klimaschutz aktiv voranzutreiben, dürfte der Energie- und Umwelttechnik neue Wachstumsraten bescheren. China ist mittlerweile – noch vor den USA – der größte Energieverbraucher der Welt. Chinas Motivation, zum Klimaschutz beizutragen, besteht in erster Linie darin, sich aus der Abhängigkeit fossiler Energieträger zu befreien und gleichzeitig eigene Energie- und Umwelttechnologien zu entwickeln. Die Energieeffizienz von Antriebstechnologien dürfte sich in sehr rasch steigendem Maße also auch in China zu einem Hauptanreiz entwickeln, weiterhin in modernste Maschinen aus Deutschland zu investieren. 

Hybridisierung, Elektrifizierung und Downsizing sind drei Konzepte, die nachhaltig die Umrüstung auf elektrische Antriebe beim Bau von Maschinen prägen. 

Hybridisierung: mobile Baumaschinen und Fördertechnik

In den Fokus energieeffizienter Antriebstechnologien gerät auch die Weiterentwicklung mobiler Baumaschinen. Die allmähliche Hybridisierung von Motoren auch großer Baumaschinen, Landmaschinen und Förderanlagen dürfte hier den nächsten technologischen Schritt darstellen.
Der Prozess der Elektrifizierung hat in diesem Segment des Maschinenbaus bereits begonnen. Allerdings wird es hier noch einige Jahre dauern, bis der Wirkungsgrad von Hybridmotoren an das Leistungsniveau von Verbrennungsmotoren heranreicht. 

Downsizing: kleinere Motoren – größere Effizienz

Ein weiterer Weg, Energiesparpotenziale zu nutzen, besteht darin, Anlagen mit Antriebstechnologien zu versehen, die genau auf die erforderliche Maximalleistung einer Maschine ausgelegt sind. Es herrscht weiterhin eine Neigung zur Überdimensionierung von Antriebsarten speziell für pneumatische und hydraulische Maschinen. Energie speichernde Systeme hingegen haben sich bereits bewährt und werden immer häufiger genutzt. 

Maschinenkraft speichern: Energierückgewinnung

Hydraulische Maschinen entwickeln Kräfte, die zu einem erheblichen Teil nicht in die Anwendung selbst fließen, sondern für Beschleunigungs- und Bremsvorgänge aufgewendet werden. Die Rückverwandlung solcher Kräfte in speicherbare elektrische Energie wird in einigen Forschungsprojekten bereits erprobt und bietet jetzt schon eine vielversprechende Perspektive. Mit solchen Technologien, die sich im Automobilbereich bereits als effizient erweisen haben, kann auch für die Hydraulikbranche ein zukunftsfähiger Ansatz geschaffen werden, das Argument der Energieeffizienz ins Feld zu führen. Denn diese zählte bisher nicht gerade zu den bekannten Stärken hydraulischer Anwendungen. 

Fazit: Maschinenbau als Förderer von Klimaschutzzielen

Der Maschinenbau ist wie kaum eine andere Branche prädestiniert, aktuelle Entwicklungen in der Bemühung um mehr Energieeffizienz aufzugreifen und in die eigenen Erzeugnisse zu integrieren. Auf internationaler Ebene wird die Nachfrage nach emissionsreduzierten Antriebsformen im gleichen Maße steigen, wie fossile Brennstoffe auf allen Weltmärkten zunehmend durch erneuerbare Energien verdrängt werden.