Der Klimawandel gilt als eine der größten Herausforderungen unserer Gesellschaft. Nur eine radikale Veränderung im Verlauf des Klimaschutzes kann die Bedrohung der Entwicklung stoppen. 2016 trat ein Klimaschutzabkommen in Kraft, nach dem sich die Länder völkerrechtlich verpflichtet haben, die globale Erwärmung auf maximal zwei Grad zu begrenzen.
Das Zwischenstaatliche Gremium für Klimawandel ist der Ansicht, dass zur Erreichung dieses Ziels weitreichende Änderungen in den Bereichen Stromerzeugung und Fortbewegung, Landwirtschaft, industrielle Prozesse und städtische Infrastruktur erforderlich sind. Umweltfreundliche und nachhaltige Technologien sind erforderlich, um das Klima wirksam zu schützen.
Energieeffizienz und erneuerbare Energien
Das Umdenken im Klimaschutz steht im Zusammenhang mit der Energiewende im Vordergrund. Der Übergang zu nachhaltiger Energie wird nur dann erfolgreich sein, wenn wir nachhaltig und klimafreundlich handeln, von der Stromerzeugung bis zum Stromverbrauch, und dabei energieeffiziente und nachhaltige Energiepraktiken anwenden.
Die Mikroelektronik leistet hierzu einen entscheidenden Beitrag. Dies trägt dazu bei, die ständig wachsende Bevölkerung mit effizienter und sauberer Energie zu versorgen. Der stetig wachsende Strombedarf kann durch fossile Brennstoffe nicht mehr in gleichem Maße gedeckt werden. Daher gewinnen erneuerbare Energiequellen, die kein CO2 in die Umwelt abgeben, zunehmend an Bedeutung. Einer der Schlüsselfaktoren ist der Einsatz von Wind- und Photovoltaikkraftwerken.
Kohle-, Gas- und Kernkraftwerke verfügen über eine Dampfturbine, die Wärmeenergie in mechanische Energie umwandelt. Dies wiederum treibt einen Generator an, um Strom zu erzeugen. Die Drehzahl der Dampfturbine wird so geregelt, dass der erzeugte Strom an die Frequenz des Netzes angepasst wird. Nur so kann es in das Stromnetz eingespeist werden. Da es in Wind- und Photovoltaikkraftwerken keine Dampfturbinen gibt und die Stärke von Wind- und Sonnenstrahlung unterschiedlich ist, sind sogenannte Wandler und zahlreiche Leistungshalbleiter erforderlich, um eine konstante Generatorleistung bereitzustellen. So kann Strom aus erneuerbaren Energiequellen in das Netz eingespeist werden. Viele Unternehmen arbeiten bereits in diesem Segment mit leistungselektronischen Systemen.
Nach und nach werden neue Lösungen eingeführt
Elektromotoren sind heute das Herzstück vieler Systeme im Kontext der zunehmenden Automatisierung. Ob Krane, Förderbänder oder Roboter: Sie sind zu einem festen Bestandteil der heutigen Industrielandschaft geworden. Dementsprechend ist ihr Strombedarf hoch. Elektromotoren verbrauchen bereits mehr als 29% des weltweiten Stroms. Hier besteht ein großes Potenzial für Energieeinsparungen. Dank der elektronischen Drehzahlregelung kann die Motorleistung exakt an die aktuellen Anforderungen angepasst werden – dies reduziert den Energieverbrauch. Diese Steuerung eines Motors mit variabler Drehzahl erfordert mehrere Leistungshalbleiter.
Und das nicht nur in der Industrie. Privathäuser haben auch das Potenzial, Geräte kostengünstiger zu machen. Das Prinzip ähnelt dem von industriellen Elektromotoren: Die Motorsteuerung passt die Drehzahl an die Last und die benötigte Leistung an. In den Geschirrspüler, die Waschmaschine oder den Kühlschrank eingebaute Sensoren messen Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Motordrehzahl. Basierend auf diesen Daten berechnet der Mikrocontroller die optimale Geschwindigkeit. Die Leistungshalbleiter als Schnittstelle zum Motor verstärken die Signale von der Steuerung. Das Ergebnis: Der Stromverbrauch der Haushalte wird deutlich reduziert.
Nachhaltige Mobilität
Es gibt ein weiteres Thema, das untrennbar mit einem umweltfreundlichen und nachhaltigen Lebensstil verbunden ist – Mobilität. Wie bewegen wir uns in Zukunft fort? Das Wachstum der Weltbevölkerung und die fortschreitende Industrialisierung führen dazu, dass die Nachfrage nach allen Verkehrsträgern wächst. Immer mehr von uns wollen Züge, Flugzeuge, Busse oder Autos benutzen. Gleichzeitig muss die Automobilindustrie strenge Anforderungen erfüllen, um die Fahrzeugemissionen zu reduzieren. Es gibt nur einen Ausweg: Autos mit Hybridantrieb und Elektroantrieb. Diese Fahrzeuge tragen zur Gewährleistung der künftigen Mobilität bei und reduzieren gleichzeitig die Schadstoffemissionen erheblich.
Elektrofahrzeuge sind nicht nur umweltfreundlicher, sondern erfordern auch weniger Wartung und Reparatur. Es müssen weniger Teile ausgetauscht werden. Der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs ist auch bei Elektrofahrzeugen viel höher. Wenn das Verhältnis zwischen zugeführter und nutzbarer Energie in herkömmlichen Verbrennungsmotoren maximal 46 Prozent beträgt, kann der elektrische Antrieb bis zu 92 Prozent betragen. Elektromobilität ist auch ein wichtiger Baustein für die Nutzfahrzeugmobilität von morgen. Elektrisch angetriebene LKWs, Busse und Baumaschinen bedeuten deutlich weniger Emissionen und weniger Lärm.
Smart Home
Die Erhebung, Übertragung und Verarbeitung von Daten im Kontext des Internet der Dinge (IoT) und von Big Data sind weitere Aspekte auf dem Weg zu einem klimafreundlicheren Lebensstil. Alles beginnt in unseren eigenen vier Wänden. Hier hilft IoT dabei, das Haus in ein vernetztes Smart Home zu verwandeln. Dies ermöglicht es uns, das private Energiemanagement zu optimieren. Verbraucher großer Energiemengen können nachverfolgt und ausgetauscht werden, und eine vorbeugende Wartung von Waschmaschinen und Geschirrspülern kann Fehlfunktionen verhindern.
