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Die Technologie von morgen

 

Dies ist eine Übersetzung des englischen Artikels der BP pl.c.: zum Beitrag

 

 

 

Erfahren Sie mehr über einige Innovationen, die unser Leben in den kommenden 20 Jahren wahrscheinlich verändern werden. Nicht alle dieser Innovationen werden sich durchsetzen, aber einige darunter werden viel schneller zum Einsatz kommen als Sie vielleicht vermuten. Das Technology Futures-Team präsentiert hier seine fünf Top-Tipps für Technologien, die kurz vor dem Durchbruch stehen. 
Die Technologie von morgen

Permanent diejenigen sich entwickelnden Technologien im Blick zu haben, die für BP wegweisende Verbesserungen nach sich ziehen könnten, ist Teil der täglichen Arbeit der Experten, die das Technology Futures-Team bilden.

 

Dazu Teamleiter Dan Walker: „Technologie spielt eine sehr wichtige Rolle, um unseren Übergang in eine CO2-ärmere Zukunft voranzutreiben. Wir bauen dazu Fähigkeiten in neu entstehenden Bereichen auf, damit wir die neuesten Technologien zum richtigen Zeitpunkt einsetzen können."

 

Dans Kollegen, der Technology Futures-Spezialist Bogdan Gagea und der Computerexperte Paul Stone, erklären fünf Technologien, die BP seit einiger Zeit im Blick hat und die jetzt dank sinkender Kosten und großer technologischer Fortschritte näher denn je vor einer erfolgreichen Umsetzung stehen:

1. Windenergie

Das Spannendste in diesem Bereich sind die neuen Technologien für Windkraftanlagen, die den Zugang zu kräftiger und beständiger wehenden Winden in größeren Höhen ermöglichen sollen. Die Entwicklung dieser Technologien schreitet schnell voran und die Kosten sinken deutlich. 

 

Raus aufs Meer

Offshore-Windenergieanlagen bieten ein enormes Stromerzeugungspotential durch ihre unglaubliche Größe, die ihnen den Zugang zu kräftigen Winden ermöglicht. Verglichen mit Onshore-Windrädern stellen sie diese glatt in den Schatten, da deren Größe durch einen eher überraschenden Faktor beschränkt wird – nämlich durch die
Tatsache, dass die Größe ihrer einzelnen Bauteile durch die Transportlogistik im Straßenverkehr begrenzt wird, wie z.B. durch Höhenbeschränkungen auf Brücken und in Tunneln.

 

Bei der Offshore-Windenergie gibt es keine solchen Einschränkungen; die Anlagen können in Küstennähe errichtet und per Schiff auf See transportiert werden. Diese größeren Windräder können viel mehr Strom erzeugen. Derzeit sind es 10 MW, und die Branche spricht davon, dass bis 2025 15 MW erreicht werden.

 

Darüber hinaus laufen Tests von schwimmenden Offshore-Windenergieanlagen. Auf Plattformen befestigt und mit Stahlketten auf dem Meeresboden verankert, verfügen diese Giganten über "unglaubliches Potenzial", so Bogdan.

 

Warum werden nicht mehr schwimmende Offshore-Anlagen errichtet? Die entsprechende Technologie ist bereits vorhanden und wurde erfolgreich erprobt,
aber wie bei Onshore-Windanlagen bestehen auch hier logistische Probleme: Nur wenige Schiffe sind groß genug, um schwimmende Windräder zu installieren, und
die riesigen Stahlketten und Anker, die zum Vertäuen dieser gigantisch großen Windkraftanlagen benötigt werden, sind heute nur begrenzt verfügbar.

Offshore-Windkraftanlagen

Größere Offshore-Windenergieanlagen, die auf Plattformen befestigt und mit Stahlketten auf dem Meeresboden verankert sind, können viel mehr Strom erze...

Ab in die Luft

Auch Flugwindkraftwerke durchlaufen eine rasante Entwicklung. Sie funktionieren ähnlich wie ein großer Flugdrachen, der über ein Seil auf dem Boden verankert ist, dass eine Auf-und-Ab-Bewegung in der Luftsäule ermöglicht. Dabei erzeugt jede Zugbewegung des Seils Strom am Boden. Die Nutzung von Wind mit höherer Geschwindigkeit in größeren Höhen, ohne dass ein teurer Mast benötigt wird, könnte die Kosten radikal senken und den Zugang zu Windenergie überall auf der Welt ermöglichen, sogar in Gebirgsländern wie z.B. Japan. Allerdings gibt es eine wesentliche Herausforderung, die eine Nutzung derartiger Anlagen erschwert: Um ein Kapazitätsniveau zu erreichen, das mit den aktuell am Boden befestigten Windkraftanlagen vergleichbar ist, werden wesentlich stärkere Werkstoffe benötigt als die, die bei einem Flugdrachen verwendet werden. Aus diesem Grund wird die Einführung einer kommerziellen Nutzung von Flugwindkraftwerken wohl noch etwa zehn weitere Jahre in Anspruch nehmen.

 

 

Das tut BP

BP ist bereits ein wichtiger Windenergieproduzent in den USA und ist an einer Vielzahl von Aktivitäten auf dem Gebiet der hochmodernen
Windenergietechnologie beteiligt. So hat das BP Tochterunternehmen Castrol zum Beispiel ein Gemeinschaftsunternehmen mit Romax Technology unter dem Namen ONYX InSight gegründet, das Betreiber von Windenergieanlagen dabei unterstützt, den Zustand ihrer Anlagen zu überwachen, um deren Leistung weiter zu verbessern und unnötige Ausfallzeiten zu vermeiden. Darüber hinaus baut BP ihre Geschäftsaktivitäten mit erneuerbaren Energien weiter aus und erforscht neue Geschäftsmodelle. Das Unternehmen möchte zur richtigen Zeit in die richtigen, sich neu bietenden Geschäftsoptionen investieren und prüft die hier vorhandenen Möglichkeiten ständig, auch im Bereich der Offshore-Windenergie. 

 

 

2. Solarenergie

Wie bei der Windenergie verschieben technologische Verbesserungen und sinkende Kosten auch hier die Grenzen des Machbaren. Bogdan dazu: „Wir haben uns 50 oder mehr bahnbrechende Technologien angeschaut, aber wir sind am meisten beeindruckt von den kleinen, kontinuierlichen Verbesserungen, die an den siliziumbasierten Photovoltaik-Modulen vorgenommen wurden.“

 

Silizium schneiden

Nehmen wir als Beispiel die Herstellung von Solarmodulen. Sie werden durch das Schneiden eines Siliziumblocks hergestellt - ähnlich wie beim Schneiden eines Brotes. Jede Scheibe wird 200 Mikrometer dick geschnitten, aber das Schneidmesser verschwendet weitere 150 Mikrometer Silizium – „wie beim Schneiden von Brot, bei dem Brotkrümel anfallen", so Bogdan. 

 

Die rasanten technologischen Verbesserungen bedeuten hier, dass das Messer immer besser wird und dadurch die Dicke der Scheibe zunehmend abnimmt, bis zu dem Punkt, an dem man jetzt nur noch halb so viel Silizium braucht, um ein Solarmodul herzustellen. Dies führt zu erheblichen Kostensenkungen.

 

 

Das tut BP

Im Rahmen der Partnerschaft mit Lightsource BP werden verschiedene Optionen in Sachen Solartechnologie untersucht. Dazu gehören der Einsatz von:

  • zweiseitigen Solarmodulen, die Energie erzeugen, indem sie beide Seiten einer Solarzelle dem Sonnenlicht aussetzen,
  • schwimmende Solarparks,
  • und intelligente Wechselrichter, um die zeitweilige Lücke zwischen der Erzeugung und dem Verbrauch von Solarenergie zu überbrücken. 

Lightsource BP ist auch das erste Unternehmen in Großbritannien, das nachts Blindleistung (um die Spannung im Stromnetz stabil

zu halten) aus einer Solaranlage ins Netz einspeist, nachdem diese Technologie kürzlich in der dreijährigen Entwicklungsphase der Solaranlage St. Francis in East Sussex, Großbritannien, getestet wurde. Mit solchen technologischen Fortschritten, so der Energy Outlook von BP, könnte die installierte Solarenergiekapazität bis zum Jahr 2040 um das Zehnfache gesteigert werden. 

 

Zweiseitige Solarmodule

3. Grüner Wasserstoff

BP ist eines von vielen Unternehmen, das sich mit Wasserstoff beschäftigt, bei dessen Herstellung geringe, keine oder sogar negative CO2-Emissionen entstehen. Zusammengefasst werden diese Technologien unter dem Begriff „Grüner Wasserstoff“ - ein Thema, das bei BP in Sachen Technologie zunehmend in den Blickpunkt rückt.

 

Der Großteil des heute produzierten Wasserstoffs führt zu erheblichen CO2-Emissionen. Aber wenn er anders produziert wird, das CO2 zum Beispiel vor seiner Freisetzung in die Atmosphäre gespeichert oder der Wasserstoff alternativ mit Hilfe erneuerbarer Energien hergestellt wird, könnte Wasserstoff dazu beitragen, eine Reihe wichtiger Branchen, einschließlich Verkehr, Heizung und Schwerindustrie, zu dekarbonisieren, da bei der Verbrennung von Wasserstoff als einziges Nebenprodukt Wasser entsteht.

 

Die Elektrolyse ist eine Technologieoption für die Wasserstofferzeugung, bei der mit erneuerbarer Energie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. Diese Technologie gibt es zwar schon seit vielen Jahren, aber der jüngste Rückgang der Kosten für erneuerbare Energien hat neues Interesse geweckt.

 

Energie für die Zukunft 

In den nächsten 10 Jahren könnte die Elektrolyse bei der Dekarbonisierung in Teilen der Welt mit kostengünstigen erneuerbaren Energien helfen oder auch dort, wo eine Kohlenstoffspeicherung nicht möglich ist.

 

Andere grüne Wasserstofftechnologien befinden sich in unterschiedlichen Entwicklungsphasen und jede einzelne Option sieht sich dabei vor technologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen. Außerdem ist Wasserstoff aufgrund seiner Dichte nicht einfach zu transportieren. Dennoch könnten die Vielfalt der Wasserstoffquellen und die langfristige Speicherfähigkeit grünen Wasserstoff zu einer wichtigen Energiequelle der Zukunft machen.

 

 

Das tut BP

Die Raffinerie BP Lingen in Deutschland hat im vergangenen Jahr als weltweit erste Raffinerie grünen Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse eingesetzt, um einen Teil ihres Wasserstoffbedarfs zu decken.
In den Niederlanden arbeitet BP zudem zusammen mit dem Chemieunternehmen Nouryon und dem Hafen von Rotterdam an einer Machbarkeitsstudie zur Schaffung der größten 250-MW-Elektrolyseanlage zur Herstellung von grünem Wasserstoff in Europa. 

 

 

Grüner Wasserstoff

4. Elektromobilität und Energiespeicherung

Auch die Elektromobilität wird in den nächsten fünf Jahren einen klaren Aufschwung erleben. Die Experten von BP prognostizieren, dass die Kosten eines Elektroautos früher als erwartet mit den Kosten eines Fahrzeugs mit herkömmlichem Verbrennungsmotor (ICE) konkurrieren werden. Dazu Bogdan: „Für den Durchschnittsverbraucher sehen wir den Wendepunkt ungefähr im Jahr 2025, wenn die Anschaffungskosten von reinen Elektrofahrzeugen und Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) voraussichtlich gleich hoch sein werden.“

 

Zudem glauben wir nicht, dass wir einen Durchbruch in der Batterietechnologie brauchen, um an diesen Punkt zu gelangen, da die aktuelle Lithium-Ionen-Technologie sehr weit entwickelt ist und immer besser wird.“

 

Der Boom in Asien

Dieser Wendepunkt könnte in den asiatischen Volkswirtschaften schneller erreicht werden als in den westlichen, allerdings bei zwei- oder drei- statt vierrädrigen Fahrzeugen. In China gibt es allein mehr als 300 Millionen zwei- und dreirädrige Elektrofahrzeuge (Electric Vehicles - EV) im Vergleich zu fünf Millionen (elektrisch betriebenen) PKW weltweit. „Wir sehen hier einen stark boomenden Sektor; eine Tatsache, die vielen Menschen nicht bewusst ist", sagt Bogdan.

 

E-Mobilität in China

Und da der Lithium-Ionen-Akkumulator immer besser wird, gibt es neue Hoffnung, dass er den bisher schwierig zu elektrifizierenden Schwerverkehr erschließen wird. Bogdan erklärt: „Früher dachte man, dass Lastwagen aufgrund der sehr großen und schweren Akkus, die für den Antrieb benötigt werden, nicht elektrifiziert werden können. Diese Ansicht ändert sich jedoch allmählich, da leichtere Akkus auf den Markt kommen.“

 

Und wie steht es mit dem Flugverkehr? Für internationale Flugverbindungen scheint eine Elektrifizierung auf absehbare Zeit außer Reichweite zu liegen, aber die entsprechende Technik für kleinere Flugzeuge ist verfügbar. Was derzeit noch fehlt, ist ein regulatorisches Umfeld, das es kleinen Flugzeugen wie zum Beispiel Lufttaxis erlaubt, in geringer Höhe über unsere Städte zu fliegen.

 

Das tut BP

Der Geschäftsbereich Advanced Mobility bei BP hat mehrere strategische Investitionen auf dem Sektor Elektromobilität getätigt, unter anderem in StoreDot, ein Unternehmen zur Entwicklung von UFC-Akkumulatoren (Ultra Fast Charging = Ultraschnelles Laden). Im Jahr 2019 demonstrierten StoreDot und BP eine Live-Komplettladung eines Elektrorollers, der mit einem StoreDot-Akku ausgestattet ist und damit eine Weltneuheit in der UFC-Technologie darstellt. Im Windenergiegeschäft der BP läuft zurzeit am Windstandort Titan 1 in South Dakota ein Pilotversuch mit einem Hochleistungs-Energiespeicher, der über einen von Tesla gelieferten und installierten Akkumulator verfügt.

5. Cognitive Computing

Cognitive Computing ist die anspruchsvollste Form der künstlichen Intelligenz (KI). „Wenn man sich Künstliche Intelligenz bildlich als einen Stapel von übereinanderliegenden Fähigkeiten vorstellt, befindet sich die Datenanalytik als unterste Lage in dieser Pyramide und Cognitive Computing an deren Spitze,“ erklärt Paul Stone. Cognitive Computing ahmt das menschliche Denken nach und nutzt das Wissen von Domain-Experten, nicht nur Daten, um Situationen zu verstehen, Probleme zu lösen und Maßnahmen zu empfehlen. Kognitive „Agenten“ unterscheiden sich von Standardanwendungen für künstliche Intelligenz, da sie sich anpassen und im Laufe der Zeit intelligenter werden können, wenn sie mit mehr Experten, Problemen und Daten interagieren. Kognitive „Agenten“ können in komplexen Situationen eingesetzt werden, in denen Unsicherheit besteht und Daten möglicherweise knapp sind. In solchen Situationen nähern sie sich Problemen wie ein Mensch.

 

Verbesserung der Genauigkeit

Die Entwicklung dieser Technologie schreitet schnell voran und es werden folgende Anwendungen entwickelt:

  • für die Optimierung der Raffinerie,
  • die Steuerung der Förderung von Sand im Geschäftsbereich Upstream (BP entwickelt Programm, das Sand hörbar macht),
  • Unterstützung von Experten bei der Entwicklung von Schmierstoffprodukten
  • und Beratung von Experten, die in der Öl- und Gasförderung tätig sind.

 

Letztendlich erwartet BP, dass diese Systeme über Geschäftsbereiche und sogar Segmente hinweg zusammenarbeiten, indem sie beispielsweise die Zusammenarbeit zwischen Experten unterstützt, um die Genauigkeit und Effizienz der Öl- und Gasförderung zu verbessern.

Hochleistungsrechner

 

Das tut BP

BP hat in ein Unternehmen namens Beyond Limits investiert. Beyond Limits wurde 2012 gegründet und vertreibt Cognitive Computing- und KI-Software, die in den letzten 20 Jahren von der NASA entwickelt wurde. Es gibt viele Ähnlichkeiten zwischen den Problemen von Weltraummissionen und denen der Öl- und Gasindustrie, und die von der NASA in Weltraummissionen verwendete Cognitive Computing Technologie hat sich bereits bewährt. Beyond Limits Kombination aus menschlichem Wissen und maschinellem Lernen verfügt über das Potenzial, dem Energiesektor dabei zu helfen, seine Betriebsabläufe und die Sicherheit zu verbessern, zu optimieren und ein höheres Maß an Prozessautomatisierung einzuführen.