Expertise Nachhaltiges Wirtschaften – TOSS: Technologieoffensive für den Strukturwandel in Schwaben

Eine klimaneutrale Energieversorgung und die damit verbundene steigende volatile Einspeisung erneuer­barer Energien sorgt für starke Strompreisschwankungen in Deutschland. Der rasche Ausstieg aus Kernkraft und Kohle in Verbindung mit einem zu langsamen Ausbau der erneuerbaren Energien erhöht die Börsenstrompreise schon heute signifikant. Unternehmen aus der Region stehen in der Folge vor großen betriebswirtschaftlichen und prozesstechnischen Herausforderungen, eine energieadaptive klima­­neutrale und zugleich wettbewerbsfähige Produktion zu gewährleisten. Basierend auf dem KI-Produktionsnetzwerk Augsburg und dem Kopernikus-Projekt SynErgie hat TOSS zum Ziel, die Ent­wicklung einer klimaneutralen und zugleich wettbewerbsfähigen Produktion zu fördern.

Ein Gastbeitrag von Prof. Dr. Hans Ulrich Buhl und Alexander Gundling

Die Wertschöpfung durch Produktion steht in Europa vor großen Herausforderungen. Durch die Reak­tion der Gesetzgeber auf EU-, Bundes- und Freistaatsebene auf die internationalen Vereinbarungen zur Begrenzung des Klimawandels verändert sich die Energieversorgung. Die Einspeisung erneuerbarer Energien ist naturgemäß volatil, Netzengpässe und sehr starke Schwankungen von Strompreisen in Deutschland – und damit auch in Bayerisch-Schwaben – sind die Folge. Insbesondere das Preisniveau der Börsenstrompreise sowie die Preise für CO2-Zertifikate haben sich in den letzten Monaten bereits stark erhöht und werden gemäß wissenschaftlich fundierten Prognosen bis zum Jahr 2030 weiter steigen. Neben dem Anstieg der Strompreise nimmt auch deren Volatilität mit einerseits extrem hohen Preisen unter der Woche, andererseits aber auch extrem niedrigen und sogar negativen Strompreisen am Wochenende weiter zu. Den daraus resultierenden betriebswirtschaftlichen und prozesstech­nischen Herausforderungen steht vor allem der produzierende Mittelstand in der Regel ohne eigene Lösungskompetenzen gegenüber.

Revolutionäre Produktionsweisen und Geschäftsmodelle werden nötig sein

Für die von den Zulieferunternehmen geprägte Wirtschaftsregion Bayerisch-Schwaben sind deshalb neue, revolutionäre Produktionsweisen und damit einhergehende Organisationsformen und Ge­schäfts­modelle überlebenswichtig. In der Region A³ ist über die letzten 10 Jahre ein synergetischer Verbund zwischen Hochschulen, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und der Wirtschaft entstanden. Im Rahmen von geförderten Projekten auf Freistaats- und Bundesebene sowie direkten Kooperationen zwischen Forschung und Wirtschaft sind viele wichtige Aspekte der Herausforderun­gen, wie Energiemanagement und Produktionsmanagement, in der Region A³ bereits in Bearbeitung. Basierend auf den Kompetenzen im Bereich KI-gesteuerte Produktion (z.B. im vom Freistaat aktuell mit 92 Millionen Euro geförderten KI-Produktionsnetzwerk) und dem Energiemanagement (z.B. im mit 100 Mio. vom BMBF geförderten Kopernikus-Großprojekt SynErgie, in welchem Augsburg bereits 2016 als Modellregion etabliert werden konnte) ist die zentrale Aufgabe der Region A³ die Realisierung einer energieadaptiven KI-gesteuerten Produktion, die für die Unternehmen grundlastrelativierend wirken muss.

Neuausrichtung der staatlichen Regulative des Strommarktes auf den Ausstoß von CO2

Hierfür bedarf es intelligenter Systemlösungen, welche digitale Technologien – wie Künstliche Intelligenz – zur Steuerung von Energiemanagementsystemen mit neuartigen Power-to-X-Technologien – vor allem Wasserstoff – zur Speicherung von Stromüberschüssen aus erneuerbaren Energien integrieren. Wasserstoff kann dann insbesondere in Dunkelflauten, in welchen wenig erneuerbare Energie zur Verfügung stehen, genutzt werden. Mit der in der Region ansässigen Turbinen-Kompetenz des DLR gibt es auch hier einen idealtypischen Partner in der angewandten Wissenschaft. Auf diese Weise können Verfügbarkeits- und Preisschwankungen ausgeglichen und umfangreiche Potentiale in den Bereichen Energieeffizienz und Energieflexibilität gehoben werden. Hierfür bedarf es aber einer kompletten Neuausrichtung der bestehenden staatlichen Regulative des Strommarktes: Der einzig wirkmächtige Parameter muss der Ausstoß von CO2 bzw. der entsprechenden Äquivalente sein. Mit der ausschließlichen Festlegung auf diesen Parameter wird insbesondere den gewerblichen Nachfragern ermöglicht, kreativ auf die Herausforderung der Klimaneutralität zu reagieren. Da dies bundesweit nicht in einem Schritt umgestaltet werden kann, sollen solche Ansätze pilothaft in der Modellregion A³ als Reallabor qua Experimentierklausel erprobt werden. Dadurch soll die bundesweite Weiterentwicklung zu einem zukunftsfesten, besser regulierten Strommarktdesign, welches den erneuerbaren Energien und der Energieflexibilität energieadaptiver Produktionsprozesse der Industrie besser Rechnung trägt, unterstützt werden.

Strukturwandel in der Modellregion A³

Um den Strukturwandel in der Modellregion A³ in den kommenden Jahren entsprechend den skizzierten Themenfeldern aktiv gestalten zu können und die Produktion von morgen sowohl wettbewerbsfähig als auch grundlastrelativierend und klimaneutral zu entwickeln, hat TOSS zum Ziel, eine regionale Förderung in Höhe von 500 Mio. € über eine Laufzeit von 5 Jahren zu etablieren.