Energiesparen durch Mikroelektronik Halbleiter steuern Energiefluss

Durch den flächendeckenden Einsatz von Mikroelektronik in Form sogenannter Wafer sind Energieeinsparungen von mehr als 20 Prozent möglich. Noch sind die Kunden zurückhaltend, weil sich der Kauf neuer Technologie bislang nicht rechnet. Doch die Hersteller hoffen auf einen Boom nach der Krise.
  • Florian Vollmers
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Mit dem Einsatz von entsprechender Mikrotechnologie ließe sich bis 2020 mehr als 20 Prozent der ektrischen Energie einsparen. Quelle: ap

Mit dem Einsatz von entsprechender Mikrotechnologie ließe sich bis 2020 mehr als 20 Prozent der ektrischen Energie einsparen.

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BREMEN. „Es ist nur noch eine Frage der Zeit, dass Firmen zum Energiesparen auf Mikroelektronik setzen“, sagt Jens Kosch, Vorstandsmitglied der X-FAB Semiconductor Foundries AG in Erfurt. „Bis jetzt stand das Thema nicht im Mittelpunkt des Interesses. Doch mittlerweile ist der Bedarf da, sowohl bei den Konsumenten und auch in der Industrie.“

Mehr als 20 Prozent der elektrischen Energie ließe sich bis 2020 mit dem Einsatz von entsprechender Mikroelektronik in Deutschland sparen, schätzt der Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI). Das entspräche der Leistung von 450 großen Kraftwerken. Denn mit Mikroelektronik-Schaltungen lasse sich die elektrische Energie für Antriebe, die Beleuchtung oder Haushaltsgeräte auf den tatsächlichen Bedarf anpassen. „Motoren sind in 80 Prozent der Anwendungen auf die maximale Belastung ausgelegt. Das ist meist völlig übertrieben“, sagt Wolfgang Schröppel, Professor am Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik der Universität Karlsruhe. „Drosselt man die Drehzahl auf den tatsächlichen Gebrauch lassen sich bis zu 40 Prozent sparen.“. Dank Mikroelektronik könne etwa die Beleuchtung vom Tageslicht abhängig gedimmt oder nur bei Anwesenheit von Personen eingeschaltet werden.

Die von X-FAB produzierten so genannt Wafer helfen etwa, den Energieverbrauch zu drosseln. Die Wafer sind millimeterdünne Silizium-Scheiben, auf deren Basis mikroelektronische Bauelemente entstehen. „Auf unseren Wafern können spezielle Schaltkreise gebaut werden, die etwa den Stromverbrauch im Stand-by-Modus von Elektrogeräten um den Faktor 10 senken können“, sagt X-FAB Vorstandsmitglied Kosch.

Im vergangenen Jahr erwirtschaftete X-FAB einen Umsatz von 250 Mio. Euro, zehn Prozent weniger als im Vorjahr. „Wir stellen uns derzeit darauf ein, dass der gesamte Halbleitermarkt auch 2009 um 20 Prozent schrumpfen wird“, sagt Kosch. Im Zuge des allgemeinen Energiespartrends rechnet er nach der Krise jedoch mit einer steigenden Nachfrage nach Halbleiter-Produkten, auf deren Basis dann energiesparende Mikroelektronik entstehen kann.

Doch noch sind die Kunden zurückhaltend, weil sich der Kauf neuer Technologie für sie bislang nicht rechnet. „Wir können die Mikroelektronik bereits für energieeffiziente Maßnahmen einsetzen, jetzt müssen wir sie aber endlich auch umsetzen“, fordert Elektroenergie-Experte Schröppel. Der Einsatz energieeffizienter Produkte sei anfangs immer mit Investitionen verbunden, die sich mittelfristig allerdings auszahlen.

„Der Staat muss für den Einsatz von Mikroelektronik in energieeffizienten Produkten und Anlagen mehr Anreize schaffen.“ Denn das Potenzial sei enorm. So bestehe allein bei über zwei Drittel der Pumpensysteme Optimierungsbedarf, den die Mikroelektronik leisten kann. Mit dieser Einschätzung ist Wolfgang Schröppel nicht allein: Fast 70 Prozent der im Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) organisierten Unternehmen erwarten von der Mikroelektronik „signifikante Leitinnovationen“ im Bereich der Energieeffizienz. Stärken des Standortes Deutschland sehen die VDE-Mitglieder vor allem in der mittelständischen Unternehmens-Infrastruktur, im hohen Ausbildungsstand und in der engen Kooperation von Hochschulen und Wirtschaft.

Ein Beispiele für innovative Mikroelektronik-Produkte sind die ultradünnen Transponder der Mühlbauer AG in Roding. In den so genannt „Smart Labels“ sorgt hochkomplexe Mikroelektronik für einen „intelligenten“ Energiefluss. Ein Großhändler hatte bei dem mittelständischen Maschinenbauer neuartige Transponder bestellt. Die sollten nicht nur die Rückverfolgung von Lebensmitteltransporten möglich machen, sondern zusätzlich auch eine regelmäßige Temperaturabfrage der Ware. „Das Smart Label ist mit einem Temperatursensor ausgestattet und soll zudem möglichst lange halten. Daher ist eine Batterie eingebaut“, sagt Britt Werner, Projektleiterin in der Forschung und Entwicklung bei Mühlbauer.

Der Chip ziehe die Energie aber nicht permanent aus der Batterie, sondern nur dann, wenn er sie braucht. „Unser „Low-Power-Chip“ ist eine einmalige Entwicklung und war nur mit Mikroelektronik denkbar“, sagt Werner. Der Chip habe großes Potenzial, vor allem in der Lebensmittel- und Arzneimittelindustrie käme der neuartige Chip zum Einsatz. Als Hersteller von Komplettlösungen zur Produktion von ID-Karten, elektronischen Reisepässen und Smart Labels hat die Mühlbauer AG im vergangenen Jahr mit 1.900 Mitarbeitern einen Umsatz von rund 170 Mio. Euro erwirtschaftet und ihn damit um mehr als 8 Prozent gesteigert. Mit Prognosen für das laufende Jahr und auch mit Aussagen zu den Auswirkungen der Krise hält sich die Unternehmensführung dennoch bedeckt.

Schröppel von der Universität Karlruhe ist optimistisch: „Was Mikroelektronik und Energieeffizienz betrifft, sind wir als Technologie-Standort weltweit führend.“ Zudem habe die Bundesregierung rechtzeitig auf Programme zur Ermittlung von Einsparpotenzialen gesetzt. „Wir müssen alle den Energieverbrauch reduzieren, und davon wird letztlich die deutsche Mikroelektronik-Branche profitieren.“

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