Warum fehlen Luftreiniger?

Strömungsmechanik-Forscher Kähler kritisiert, dass ein politisches Signal für Luftreiniger in allen Klassenzimmern fehlt: „Nicht gegen Marktwirtschaft anregieren“

Ein beliebter Gag handelt davon, anderen Menschen Luft zu verkaufen. „Schön dumm, da mitzumachen“, denkt fast jeder. Durchaus kurzsichtig kann es in einer Marktwirtschaft sein, in einer Pandemie für Schulen keine Luftreiniger einzukaufen. Vielleicht aus Angst, selbst keine mehr zu bekommen, statt auf die Tatkraft des Mittelstands und die Gesetze des Marktes zu vertrauen?

Von Annegret Handel-Kempf

Christian Kähler ist Forscher. Deshalb informiert er über Forschung, die er im letzten Jahr gemacht hat, anlässlich der Pandemie. Zugleich ordnet er ein, was aus seiner Beobachtung heraus versäumt wird. Insbesondere durch die Politik. In Feldern, für die gar nicht so viel geforscht werden müsste, weil ihr Nutzen und Wirken beziehungsweise ihre Automatismen hinlänglich bekannt sind. So auch im April 2021, an dessen Ende in Bayern die Inzidenz-Zahlen für Jugendliche im 300er-Bereich lagen.

Stark sei die Pandemie durch die Strömungsmechanik getrieben, weil die Aerosolpartikel, auf der die Viren sitzen, sich mit der Luft ausbreiten. Aber auch, weil „die ganzen Entstehungsprozesse im Körper und die Ablagerung im Körper alles Strömungsmechanik ist“, sagt der Leiter des Instituts für Strömungsmechanik und Aerodynamik an der Universität der Bundeswehr in München.

Die Vermeidung, die Verhinderung der Infektion sei ebenfalls Strömungsmechanik. Deshalb habe er sich vor etwa einem Jahr auf dieses Thema „eingeschossen“, auch mit Studien.

Im Frühjahr 2020, zu Beginn der Pandemie, kommunizierte Kähler, wie gut Masken schützen. Bis heute testet er, wie gut diverse Luftreiniger unter unterschiedlichen Gegebenheiten und mit verschiedener Bauweise funktionieren. Seine drei Hauptkriterien für die Anschaffung eines geeigneten Geräts sind erstens die Volumenleistung im Verhältnis zur Raumgröße, um einen sechs- bis achtfachen Luftaustausch pro Stunde zu erreichen, zweitens die Filterqualität, um die Viren abzuscheiden beziehungsweise zu inaktivieren, und schließlich das leise und trotzdem effiziente Arbeiten von Geräten, die in Schulen oder Betrieben im Dauereinsatz laufen, da sie sonst stören und nicht genutzt würden.

Ausschließlich zu lüften, scheitere am Menschen und an der Physik. Wenn nicht durch ständiges Öffnen und Schließen von Fenstern, durch dadurch entstehende Unterschiede zwischen kalt und warm, oder durch Sturm wie an der Küste, echter Luftaustausch entsteht, sinke die Virenlast in der Raumluft kaum.

Schulen umzurüsten mit raumlufttechnischen Anlagen ist der beste Ansatz“, gesteht der Forscher zu. Diese riesigen, verbauten Objekte, die Hunderttausende Euro kosten, seien sehr leise. Solche RTLAs bedeuteten jedoch immer Neubau. Und so schnell bekommt man nicht alle Schulen neu gebaut. „Wir können sie nicht nachrüsten. Das wird 50 bis 100 Jahre dauern. Das muss man erstmal in die Verordnung reinbringen, das ist keine Lösung“, verwirft Kähler die teuerste Option. „Wir haben die Pandemie jetzt.“

Die mittlere Lösung für wenig mit Viren belastete Luft in Schulen sind fix stehende, stationäre Anlagen, für die Kernbohrungen nötig wären, zwei pro Klassenraum. Für sie gäbe es derzeit Fördermittel vom Bund. Doch diese großen, fest verankerten Geräte stellen mit ihren aufwändigen Genehmigungsverfahren auch keine schnelle Lösung für eine Pandemie dar: „Das dauert ein Jahr, alle Zettel auszufüllen, ein Jahr, um sie behördlich zu bearbeiten, ein Jahr für Ausschreibungen für Handwerker und Sonstiges“, listet der Hochschullehrer auf. „Im letzten Jahr werden die stationären Anlagen dann eingebaut. Als Zwischenlösung, die 20.000 Euro pro Klassenraum kostet.“

Kählers Resümee zufolge, kommen für Schulen in dieser Pandemie nur mobile Geräte in Frage, die aufgrund ihrer ruhigen Hochleistung und Langlebigkeit ein paar Tausend Euro kosten. „Die politischen Führer hätten sagen sollen: Wir wollen das. Diese Geräte haben einen nachweislichen Schutz, das ist seit 50 Jahren in der Krankenhaushygiene erwiesen.“

Laut Kählers Studien, sollte ein Luftreinigungsgerät, beim Stand der Pandemie in ihrem zweiten Jahr und angesichts von Viren-Mutationen, innerhalb von 60 Minuten etwa das sechs- bis achtfache Luftvolumen eines Klassenraums filtern, um indirekte Infektionen mit Corona vorzubeugen. Acht Luftwechsel müssten in einem Hörsaal pro Stunde erfolgen, 12- bis 15-mal sollte die Luft in einem Krankenzimmer ausgetauscht werden. Und zwar (in der zweiten oder dritten Filterstufe) mit einem HEPA-Filter (hochabscheidender Schwebstofffilter, High Efficiency Particulate Air Filter) der Klassen H13 besser noch H14, der nach der DIN-Norm EN 1822-1 geprüft ist. „Nur diese Filter scheiden auch wirklich 99,995 Prozent der Aerosolpartikel ab, die diese Viren tragen“, betonen Kähler und seine Mitautoren in ihrer Studie vom August 2020 zur Frage: „Können mobile Raumluftreiniger eine indirekte SARS-CoV-2 Infektionsgefahr durch Aerosole wirksam reduzieren?“.

Der Vorwurf des Wissenschaftlers: „Diese Geräte aus dem Markt rauszuhalten, ist großer Unsinn. Das ist Unfug, eine vollkommen verfehlte Politik, ein Schaden an der Bevölkerung.“ Ebenso sei es beim Impfstoff. Der Preis sei nicht so relevant. Kähler geht es um eindeutige Signale. „Die Industrie hätte viel mehr produziert, um Geld zu verdienen“, sagt der Strömungsmechanik-Experte. „Man muss doch mal Marktwirtschaft verstehen, wenn man so was macht, nicht gegen die Marktwirtschaft anregieren.“

Wenn man nicht einen Anreiz setze, würde es zum unternehmerischen Risiko, Tausende Geräte in Vorleistung zu produzieren: „Und dann sagt vielleicht die Regierung: Ne, wir wollen das nicht.“

Der Hochschulprofessor vertraut auf die Industrie: „Es gibt ganz viele Unternehmen, die solche Raumluftreiniger bauen, wenn das politische Signal käme, wir wollen alle Klassenräume ausstatten. Der ganze Mittelstand in Deutschland würde die Produktion hochfahren, sie würden den ganzen Bedarf nach kurzer Zeit decken.“ Das Geld würde idealerweise bereitgestellt vom Bund, weil es ja eigentlich „eine kleine Summe“ sei. „Es kostet 1,5 bis 2 Milliarden Euro, mobile Luftreiniger zur Vermeidung einer indirekten Infektion für alle Klassenräume in Deutschland, zusammen mit transparenten Schutzwänden, die eine direkte Infektion verhindern“, rechnet Kähler vor. Das sei wenig im Vergleich zu Staatshilfen, zu Lockdown-Kosten.

Und er sieht einen sozialökonomischen Nutzen, neben dem indirekten Infektionsschutz durch die mobilen Hochleistungsluftreiniger: „Wenn der Staat sagt, wir stellen Geld bereit, wird das Arbeitsplätze sichern, weil das den Mittelstand ankurbelt. Weil am Ende Steuern dabei rauskommen, da die Investition bewirkt, dass Arbeiterinnen und Arbeiter Geld ausgeben.“

Am Anfang der Pandemie waren es die Masken, deren Wirksamkeit in Frage gestellt wurde. Damals, als die Produktion in Asien stillstand und Mund- und Nasenschutz-Produkte deshalb knapp waren, während Corona sich weltweit ausbreitete. Professor Kähler wies im Frühjahr 2020 mit seinem Team vom Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik nach, dass Masken vor der Ausbreitung der Infektion schützen. Als sich die Intensivstationen füllten, schreckliche Bilder aus Italien kamen, wurden Schulen und Betriebe fast über Nacht geschlossen, um die Menschen vor Ansteckung zu schützen. Die Situation war AH-Lockdown, ohne Schutzschilder aus Flies oder Stoff. „Man wollte die Masken für sich selbst haben und für den medizinischen Bereich“, sagt Kähler ein Jahr später bei einem digitalen Roundtable, den ein Hersteller von kleinen Mono-Luftreinigern für den privaten Bereich veranstaltete.

Dort bat ihn die Verfasserin dieser Zeilen um seine Einordnung, warum es beispielsweise die Stadt München ablehnt, größere mobile Luftreiniger für die Schulen anzuschaffen. Virenlast-Reduzierer, die aus dem Profisegment kommen, deshalb auch leise und leistungsstark im Dauerbetrieb arbeiten könnten. Von der Pressestelle des Referats für Bildung und Sport hatte sie im März 2021 auf Nachfrage folgendes Statement erhalten:

„Als Sachaufwandsträgerin für die rund 350 öffentlichen Schulen in München hat die Landeshauptstadt eine Expert*innenrunde mit Vertreter*innen des Gesundheitsreferats, des Referats für Bildung und Sport, des Baureferats, des Fachdienstes für Arbeitssicherheit, des Betriebsärztlichen Dienstes und der Stabsstelle Krankenhaushygiene einberufen.

Diese Expert*innen kamen zu folgenden Ergebnissen: Die Anschaffung von mobilen Raumluftreinigungsgeräten wird für die Münchner Schulen derzeit nicht für sinnvoll erachtet, da der infektionspräventive Nutzen hinsichtlich Covid-19 bislang nicht nachgewiesen wurde und sie ggf. sogar kontraproduktiv wirken.“

Kähler reagierte mit klaren Worten: „Dieses Statement ist komplett falsch. Diese Geräte werden seit 50 Jahren eingesetzt, sie sind zertifiziert und lizensiert. Die Infektionswahrscheinlichkeit fängt an bei der Aerosolkonzentration im Raum und ist proportional zur Virenkonzentration, daher generieren sie weniger Infektionsrisiko.“

Die „falsche“, „generelle“ Aussage der Expertengruppe sei möglicherweise dadurch motiviert, dass auch schlechte Geräte auf dem Markt seien, für die man keine Empfehlung abgeben möchte, da diese nicht helfen. Doch der Wissenschaftler äußert weitere Vermutungen, „warum sich viele gegen die Anschaffung sperren“. Er sagt: „Ich könnte ihnen eine Liste auflegen, welche Behörden diese Geräte beschafft haben, das sind Tausende. Alle Ministerien haben das, viele Gerichte. Sie sehen das abends in den Nachrichten, diese ganzen Schutzvorkehrungen. Es wird nur noch versucht, diese aus den Klassenräumen fernzuhalten.“

Und dann kommt er auf einen vielleicht befürchteten Mangel an tauglichen Luftreinigern im Kostensegment von gemäßigten, einstelligen Tausenderbeträgen zu sprechen, der bei einem politischen Signal an den Markt gar nicht entstehen müsste. Kähler führt aus: „Grund ist meines Erachtens ein anderer. Wenn man sagen würde, wir wollen diese Geräte für Klassenräume, wären das viele Millionen. Wenn alle Klassenräume Lufteiniger bekämen, wären Geräte für die Allgemeinheit nicht mehr verfügbar. Das heißt, wenn ein Amt bei einer Firma bestellen will, wird es keine mehr kriegen.“ Das sei eine Motivation, möglicherweise.

Kähler erinnert an die Infragestellung des Nutzens von Masken. Er konstatiert „eine gängige Methode, die offensichtlich verwendet wird, um Bedarf in bestimmte Bereiche zu lenken, indem man sie anderen Bedürftigen vorenthält“. Sein Urteil zum „Heraushalten“ von Luftreinigern aus Klassenzimmern: „Eine verfehlte Politik an dieser Stelle.“ – Womit sich der Kreis zum „Anregieren gegen den Markt“ schließt. Und zu Risiken in Pandemien, die Luftreiniger in Schulen und Betrieben, neben Tests, herabsetzen könnten.

Copyright des Textes by Annegret Handel-Kempf, Redaktionsbüro Smarte Zeitung: Veröffentlichung, Abdruck und Verwendung der Inhalte nur mit Nennung der Autorin und gegen Honorierung. Bankverbindung und VG-Wort-Karteinummer auf Anfrage.

Entsorgt das Corona-Management von Faxgeräten und haltet Gesundheits-Innovatoren im Land

Von Annegret Handel-Kempf

Ein Jahr nach Ausbruch der Pandemie hat Deutschland immer noch ein massives Problem mit der Übertragung von Testergebnissen und der Anordnung von Quarantänen durch Gesundheitsämter. Auch hier wirken Faxgeräte als Bremsen. Zudem wurden Daten und Adressen aus handschriftlich ausgefüllten Papieren fehlerhaft und langsam erfasst. Die Chancen der Digitalisierung wurden nicht rechtzeitig und systematisch genug genutzt.

In Bayern beispielsweise war immerhin im vergangenen Herbst an den Gesundheitsämtern in manchen Landkreisen eine vielseitige Software für die Kontaktnachverfolgung und die Unterbrechung von Infektionsketten eingeführt worden. Diese eigentlich funktionierende Digitalisierungstechnik soll nun mitten im aufreibenden Tagesgeschäft durch die Software „Sormas“ (Surveillance, Outbreak Response Management and Analysis System) ersetzt werden, damit sich angrenzende Bundesländer digital miteinander verständigen können.

In allen bayerischen Landkreisen und kreisfreien Städten, im gesamten Bundesgebiet soll Sormas spätestens zum Stichtag 28. Februar übernehmen, damit wichtige Daten zur Corona-Bekämpfung schneller übermittelt werden. Eigentlich sollte Sormas bereits zum 1. Januar bundesweit in allen deutschen Ämtern installiert sein. Bislang fehlen aber notwendige Schnittstellen. Denn selbst wenn die Software irgendwann in allen Gesundheitsämtern ist: Auch die Kommunikation mit den Laboren und anderen Behörden muss darüber klappen. Das ist nicht selbstverständlich. Die Wirtschaftswoche erfuhr in einer Anfrage beim Bundesgesundheitsministerium, dass unter anderen das Saarland bisher noch in keinem Gesundheitsamt Sormas nutze. Schnittstellenprobleme sollen auch hier der Hemmschuh sei.

Digitalisierungs-Start-ups zum Bleiben motivieren

Unübersehbar bleibt: Digitalisierung im Gesundheitswesen muss auch in Deutschland schneller gehen. Eine alternative Software würde für die aktuelle Situation und die große, föderal vielfältige Bundesrepublik vielleicht besser taugen als Sormas. Auch wenn die derzeit favorisierte Software, die seit 2014 als Open-Source-Tool unter Mitwirkung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung – ursprünglich wegen Ebola – entwickelt wurde, bei der Epidemie-Bekämpfung in Afrika sehr geholfen hat, als es um Ausbruchsmanagement und digitalisierte Krankheitsüberwachung ging.

Doch Start-ups, die oft sehr pragmatische Lösungen entwickeln, haben es angesichts aller regulatorischen Vorgaben und der gesetzlichen Krankenkassen, in denen 90 Prozent der Versicherten Mitglieder sind, hierzulande nicht leicht, Innovationen voranzubringen und ihre Investoren lang genug bei der Stange zu halten. Gesundheitsminister Jens Spahn sagte im Herbst 2020 bei der „Digital Health Conference“ der „Transformation Week“, bei der etwa 4.500 Teilnehmer über Künstliche Intelligenz und Digitalisierung in der Medizin diskutierten: „Wir müssen als Deutschland und Europa weniger abhängig von China sein. Das gilt ein Stück weit auch für die USA. Das ist eine andere Vorstellung von Datenschutz und auch von Algorithmen.“

Deutschland muss Gas geben: Die Abwanderung beziehungsweise der Ausverkauf von Unternehmen der Künstlichen Intelligenz und der Robotik hat schon begonnen. Im Health-Management geht es um Menschenleben und darum, dass Deutschland als Innovationsstandort nicht abgehängt wird.

Spahn im November über Firmen des digitalen Gesundheitswesens: „Wir müssen uns nicht verstecken. Wir haben tolle Unternehmen. Ich möchte, dass sie hierbleiben.“

Wenn das klappen soll, muss der Gesundheitsminister aufs Tempo drücken. Und die Bundesregierung darf nicht an der falschen Stelle sparen.

Copyright des Textes by Annegret Handel-Kempf, Redaktionsbüro Smarte Zeitung: Veröffentlichung, Abdruck und Verwendung der Inhalte nur mit Nennung der Autorin und gegen Honorierung. Bankverbindung und VG-Wort-Karteinummer auf Anfrage.

Digitales Impfmanagement muss schnell, zentral und einheitlich eingeführt werden: Föderativer Wirrwarr

Von Annegret Handel-Kempf

Im Land der Dichter und Denkerinnen, der Ingenieure, der Fortschritts- und Hightech-Pionierinnen wird zu kurz gedacht und zu unsystematisch vorgegangen. Und das ausgerechnet in einer Pandemie, in der Krisenmanagement in alle Richtungen erforderlich ist. Auch nach vorne gewandt. Derzeit sieht es eher so aus, dass im Sinne der föderalen Aufgabenteilung die Massenimpfung nicht zentral zusammengeführt und somit zum Chaos-Event wird.

Die positive Nachricht: Impfbereitschaft ist mit rund 72 Prozent (Stand: Anfang Februar) bei genügend Menschen da, um eine Herdenimmunität zu erreichen. Das geht aus zwei aktuellen Umfragen
des Digitalverbands Bitkom zur Corona-Warn-App und zur Corona-Impfung, unter jeweils mehr als 1000 Menschen in Deutschland ab 16 Jahren, hervor. Beachtliche 85 Prozent der Befragten sind der Meinung, wir bräuchten mehr Tempo bei der Impfung. Bemerkenswerterweise sagen auch zwei Drittel derer, die sich nicht impfen lassen wollen, die anderen sollten sich schneller impfen lassen.

Beklagenswert ist, dass 37 Prozent angeben, bei 50 Versuchen ihre Impftermin-Organisation aufgegeben zu haben. Fast ein Drittel der Impfwilligen brauchte mehr als 50 Ansätze, um einen Impftermin zu bekommen. Mit Abbrüchen und Warteschleifen ist Tempo schlecht zu bewerkstelligen, um die drastischen Auswirkungen der Corona-Pandemie endlich zu beenden. Professionalisiert wird die Buchung mancherorts jetzt mithilfe eines Konzertveranstalters und eines Arzttermin-Portals. Einheitlichkeit ist nicht in Sicht.

Problematisch wird es beim weitergehenden Impfmanagement. Wer geimpft worden ist, sollte dies verlustfrei dokumentieren. Dabei geht es nicht in erster Linie um eventuelle Zugangserleichterungen zu Kultur, Sport oder Reisen. Sondern es geht vor allem um die lebenswichtige Frage, ob eine Impfung irgendwann erneuert oder nachgebessert werden muss. Auch damit sich keiner zu Unrecht vor Mutationen geschützt fühlt.

Eine Push-Mitteilung: „Lassen Sie sich neu impfen“ oder „Sie sind weiter geschützt“ wäre hilfreich. Doch dazu muss Impfen digital erfasst werden und beim Geimpften digital verfügbar sein. Etwa in einer App auf dem Smartphone, denkbar auch als Ergänzung zur Corona-Warn-App. Oder in einem anderen digitalen Zertifikat, das später in einen digitalen Impfausweis übernommen werden könnte. Sobald dieser technisch umgesetzt ist und beispielsweise auch beobachtete Nebenwirkungen einer Impfung erfassen könnte. Zwei Drittel der Befragten wollen auf den digitalen Impfpass umsteigen.

Unter den befragten Über-Sechzehnjährigen votieren 61 Prozent für ein vollständiges digitales Impfregister, das alle Geimpften und Impfwilligen umfasst. Bitkom-Präsident Achim Berg berichtete, dass der Verband in allen Bundesländern bei den Kassenärztlichen Vereinigungen nachgefragt habe. Unterm Strich ergab sich für die Bitkom dabei ein Bild von „Wirrwarr“. Berg betonte bei der Vorstellung der Studien daher zu Recht: „Die Ausbreitung des Corona-Virus‘ können wir nicht mit Fax, Bleistift und überlasteten Telefonhotlines verhindern, sondern mit Datenplattformen, einer bundesweit einheitlichen, digitalen Organisation von Impfterminen und einer Corona-Warn-App, deren Potentiale besser ausgeschöpft werden.“

Vorerst wird der Wirrwarr wohl weitergehen: Von Landkreis zu Landkreis, zwischen Bundesländern, auf europäischer Ebene und weltweit. Vor allem amerikanische Unternehmen seien der Bitkom zufolge dabei, schnell einführbare Pässe zu entwickeln, über die der Corona-Impfstatus eines Menschen jederzeit digital abrufbar und mitführbar wäre. „Interoperabel“, also auch auf Reisen in andere Gesundheitssysteme, müssten solche Zertifikate perspektivisch nachvollziehbar sein.

Im Vergleich zur Weltgesundheitsorganisation WHO, die bei ihren Bemühungen um ein digitales Impfzertifikat und digitalen Impfausweis sehr viele Interessen unter einen Hut bringen muss, geht es in Deutschland dem Vernehmen nach sogar recht zügig zur Sache. In drei Wochen ließe sich ein digitales Impfzertifikat etwa als Smartphone-App programmieren. Dennoch gibt es solche Ansätze nur in einzelnen Impfzentren. – Aber wir haben ja erst ein Jahr Pandemie. Da muss man über zentrale Fragen der Digitalisierung und Daten-Verdichtung wohl in Deutschland noch länger nachdenken.

Copyright des Textes by Annegret Handel-Kempf, Redaktionsbüro Smarte Zeitung: Veröffentlichung, Abdruck und Verwendung der Inhalte nur mit Nennung der Autorin und gegen Honorierung. Bankverbindung und VG-Wort-Karteinummer auf Anfrage.

Digitalisierung und Künstliche Intelligenz: Die smarte Therapie für Patientendaten und Pandemien

Von Annegret Handel-Kempf

Datenauswertungen müssen mehr Tempo bekommen. Zulässige Datenanalysen, besonders Anwendungen mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) und ihrer Schwesterdisziplinen, können die Versorgung verbessern und Heilungschancen erhöhen. Chancen bieten neue analytische Möglichkeiten in der Forschung. Maschinelles Lernen wertet beispielsweise natürliche Sprache aus und erkennt Muster. So können die künstliche zusammen mit der menschlichen Intelligenz epidemiologische Rückschlüsse zur Ausbreitung von Krankheiten ziehen oder Alzheimer-Leiden frühzeitig erkennen.

Künstliche Intelligenz warnt vor Corona

Fast schon legendär ist, dass ein Algorithmus der kanadischen Firma BlueDot bereits eine Woche früher als die US Centers for Disease Control and Prevention vor dem Ausbruch einer neuen Krankheit im chinesischen Wuhan warnte. Zudem habe die Künstliche Intelligenz (KI) den weiteren Verbreitungsweg voraussagen können. Das berichtete das Deutsche Ärzteblatt schon am 31. Januar 2020.

Ende November vergangenen Jahres sagte Gesundheitsminister Jens Spahn bei der „Digital Health Conference“ der „Transformation Week“, bei der etwa 4.500 Teilnehmer über KI und Digitalisierung in der Medizin diskutierten:

„Corona ist ein Chamäleon. Die künstliche Intelligenz hilft, das alles zu verstehen.“ Und er stellte zu den ersten Monaten der Pandemie fest: „Wenn wir schon die elektronische Patientenakte gehabt hätten, was hätten wir für einen Unterschied gehabt.“

Patienten-Schutz und Regelwerke

Seit dem 1. Januar 2021 ist in Deutschland die elektronische Patientenakte (ePa) am Start. Die Patienten haben ein Recht darauf, dass der Arzt sie befüllt. Das „Patientendaten-Schutz-Gesetz“ sieht auch vor, dass sensible Gesundheitsdaten möglichst gut geschützt werden und die Patienten selbst Hüterinnen und Entscheider darüber sind, was eingestellt wird und auf welche Teile wer zugreifen darf. Elektronische Rezepte und digitale Facharzt-Überweisungen sind mit der neuen Telematikinfrastruktur ebenfalls möglich.
Ab 2022 sollen auch der Impfausweis, der Mutterpass, das gelbe U-Heft für Kinder und das Zahn-Bonusheft in der elektronischen Patientenakte als digitale Daten aufzuheben sein.

Kein Arzt muss IT-Experte sein, um die ePa zu verwenden. Er sollte aber befähigt werden, die Möglichkeiten der Digitalisierung einzusetzen. Befunde, Diagnosen, Behandlungsberichte, das komplette Patientenleben eines Menschen lassen sich in diesem Herzstück der Digitalisierung des Gesundheitswesens vereinen. Ärzte bekommen schnell wesentliche Informationen über ihre Patienten, sofern diese ihm den Einblick in einzelne Unterlagen gewähren. Kranke können in ihren eigenen Befunden nachlesen und müssen sich nicht durch Symptom-Diagnosen via Internet-Suchmaschinen verunsichern lassen.

Wenn Ärzte mit 75 Jahren immer noch keinen Nachfolger gefunden haben und ihre Praxis aufgeben, gehen bislang mit ihnen die Patientenakten in den Ruhestand und sie oder ihre Erben sind für bis zu zehn Jahre für deren Aufbewahrung zuständig. Ebenso für Auskünfte an die Patienten und Versicherungen. Mit der Digitalisierung wird diese Aufbewahrung einfacher, ebenso die Übergabe eines „virtuellen“ Aktenschrankes, wenn sich doch ein Nachfolger findet. Der darf den Aktenschrank aber nur „aufsperren“, wenn die Patienten jeweils zustimmen, dass er ihre alten Unterlagen mit heranzieht.

Gesundheitsdaten dürfen nie leichtfertig weitergegeben werden. Regulatorik ist wichtig, damit der Arzt sicher sein kann, was er rechtlich darf. Und damit kein Unbefugter seine Finger in persönliche Lebensläufe bekommt und möglicherweise sogar Schicksale – persönlicher und beruflicher Art – negativ beeinflusst.

An Regulatorik wird es in Deutschland kaum mangeln, denn das Bestreben, bei der Vernetzung rechtliche Sicherheit zu haben, Datenschutz und Datensicherheit im Umgang mit den Patient*innen zu gewährleisten, ist hierzulande ähnlich hoch angesiedelt wie Regulatorik im Finanzwesen.

Copyright des Textes by Annegret Handel-Kempf, Redaktionsbüro Smarte Zeitung: Veröffentlichung, Abdruck und Verwendung der Inhalte nur gegen Honorierung, nach Kontaktaufnahme via Auftrag@smarte-zeitung.com .


 

Elektromobilität und Brennstoffzellenantrieb – Matlok und Eckardt geben Gas mit Gleichspannungswandlern aus Erlangen: „Schlüsselkompetenz für alle elektronischen Fahrzeuge“

MÜNCHEN/ERLANGEN (AHK) Alle reden über Brennstoffzellen: Sind damit ausgestattete Fahrzeuge zukunftsträchtiger als E-Autos, deren Energie aus großen Akkus und Ladesäulen stammt?

Das Eine tun und das Andere nicht lassen, dachten sich zwei Forscher vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen: Dr. Bernd Eckardt und Dr. Stefan Matlok wandten dafür hartnäckige Ingenieurskunst gegen die herrschende Lehrmeinung auf.

So gelangten Eckard und Matlok ans Ziel ihrer Forschung: Sie halbierten Leistungsverluste in Form von Wärme und steigerten so die Reichweite der Fahrzeuge. Für energiehungrige Nutzfahrzeuge, Flugzeuge und Schiffe bringt ein Brennstoffzellenantrieb theoretisch die notwendige Power. Dabei wandelt eine Brennstoffzelle Wasserstoff in Strom um. Allerdings müssten die vielen Komponenten eines solchen Antriebs alle kleiner und leichter werden, damit das Fahrzeug möglichst energieeffizient unterwegs ist. Zu ihnen gehört der Gleichspannungswandler, der elementar wichtig ist. Denn er passt die Spannung der Brennstoffzelle an den Antrieb an und steuert den Energiefluss. Am 9. Oktober wurden die beiden Forscher bei der Jahrestagung  von Fraunhofer mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis für ihre Entwicklung eines geeigneten Gleichspannungswandlers ausgezeichnet.

Auf den Wirkungsgrad kommt es an

Die elektrischen Wandler für die Brennstoffzellen beanspruchen derzeit etwa zehn Liter Bauraum. Der Wandler aus dem Fraunhofer IISB soll sich mit der Hälfte begnügen und mit einem sehr hohen Wirkungsgrad punkten. „Während herkömmliche Gleichspannungswandler einen Wirkungsgrad von etwa 97 bis 98 Prozent haben, erreicht unserer bis zu 99 Prozent“, so Eckardt, der Pandemie bedingt nicht bei der Preisübergabe vor Ort war. „Das mag erst einmal nicht sonderlich viel klingen, doch damit sind die Verluste mehr als halbiert und es kommt auf jedes Zehntel Prozent an.“ Durch den Wandler soll eine Leistung von 200 000 Watt fließen. Bei einem Verlust von einem Prozent bedeutet das: Es geht eine Leistung von zwei Kilowatt in Form von Wärme verloren. Die sparen die Forscher zugunsten einer nachhaltigen Mobilität jetzt ein.

Im Gegensatz zu kleinen PKWs haben große Fahrzeuge ein sehr großes Reichweitenproblem, wenn sie bei der Elektromobilität nur auf nachladbare Batterietechnologie setzen. Sie müssten die Ladesäule quasi im Gepäck haben. Als „Schlüsselkompetenz für alle elektronischen Fahrzeuge“ bezeichnete Matlok daher die neue Generation der Gleichspannungswandler für den Brennstoffzellenantrieb live bei der Preisübergabe, die für Gäste, Forscher und Presse über Internet-Streams und Microsoft Teams übertragen wurde.

Virtuell „vor Ort“ und Textredaktion: Annegret Handel-Kempf / Redaktionsbüro Smarte Zeitung

Neue Arbeitsplätze durch Neue Energien: 100.000 Fachkräfte für Wärmewende gesucht – „Schaffen“ für ein gutes Klima

ifeu-Geschäftsfüher Pehnt: „Erste zaghafte Pflänzchen“ beim Ausbau der Erneuerbaren Energien zu erkennen

MÜNCHEN/BERLIN (AHK) „Die Absenkung der Stromsteuer auf das europäische Mindestniveau wäre ein wichtiger Anstoß für die Verbraucher“, sagte BEE-Präsidentin Dr. Simone Peter gegenüber Journalisten zur Relevanz der Wärmewende.

Der Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE) hat am 5. Oktober 2020 mit seinem Positionspapier „Krisen überwinden, Wachstum stärken, Wohlstand sichern“ seine Kernforderungen für die Bundestagswahl 2021 zum Ausbau der Erneuerbaren Energien im Wärmesektor auf einer Pressekonferenz vorgestellt.

„Die große Chance der Wärmewende besteht darin, dass eine wirtschaftliche Belebung auf verschiedenen Wertschöpfungsstufen mit Klimaschutzzielen und Kosteneinsparung in Verbindung gebracht wird“, so Peter. Immer noch würden annährend 85 Prozent der Wärme und Kälte mit fossilen Energien erzeugt. Vor allem im Gebäudebestand seien Effizienzmaßnahmen und die Umstellung auf saubere Energien erforderlich. „Insbesondere in gesamtwirtschaftlich unsicheren Zeiten aufgrund der Corona-Pandemie kann der Ausbau der Erneuerbaren Energien im Wärmesektor einen wichtigen Beitrag zur Sicherung von Arbeitsplätzen und regionaler Wertschöpfung leisten“, betonte die BEE-Präsidentin.

Unterstützt wird diese Einschätzung von Dr. Martin Pehnt, Wissenschaftlicher Geschäftführer und Vorstand des Instituts für Energie- und Umweltforschung (ifeu): „Der Ausbau der Erneuerbaren Energien im Wärmemarkt stagniert seit Jahren!“ Das sei dringend zu ändern, damit der Wärmesektor seinen Beitrag zu Klimaschutz und Unabhängigkeit von Importen leisten könne. „Hier müssen wir nun mit ganz konkreten Maßnahmen umso dynamischer aufholen“, fordert Pehnt. Bis 2050 blieben nicht einmal 30 Jahre – dies sei ein sehr kurzer Zeitraum für den Wärmesektor, der durch langfristige Investitionszyklen geprägt ist.

„Erste zaghafte Pflänzchen“ seien im ersten Quartal 2020 mit einer Verdoppelung der Biomasse und einem Anstieg um 24 Prozent bei den Wärmepumpen im Bereich der Erneuerbaren Wärme zu erkennen. Immer noch würden jedoch viermal mehr fossile Kessel verkauft. Im Heizungsbau sollte es nach Pehnts Ansicht möglich werden, schnell auf geförderte Erneuerbare Wärme umzusteigen, wenn eine Heizung kaputt gehe.

Pehnt sprach bei der Präsentation konkret von 100.00 Fachkräften, die für einen Ausbau der Erneuerbaren Energien im Wärmesektor bemötigt würden.  „Für Menschen, die nach der Corona-Krise aus der Kurzarbeit kommen, bedeuten diese Arbeitsplätze eine große Chance“. Auch Ingenieure würden beispielsweise für den Fernwärmebereich gebraucht.

Text: Annegret Handel-Kempf / Redaktionsbüro Smarte Zeitung

Abschlussbericht der Enquetekommission zur KI – Studie: Künstliche Intelligenz wird Begleiter im Alltag

BERLIN/MÜNCHEN (AHK) „Die gute Nachricht: Mehr Menschen beschäftigen sich mit Künstlicher Intelligenz, nur noch fünf Prozent sagen, dass sie noch nie etwas davon gehört hätten“, so der Präsident des Digitalverbands Bitkom, Achim Berg, am 28. September 2020, wenige Stunden, bevor die Enquetekommission „Künstliche Intelligenz“ ihren Abschlussbericht vorlegte. 

Dass fast 70 Prozent der Befragten KI nicht mehr als Gefahr sähen – 2017 waren es erst 47 Prozent – sieht der Verbandschef als „großen Erfolg der Kommunikation des Themas in den letzten Jahren“.
Der Digitalverband nahm die Öffentliche Aussprache zum Anlass, die Menschen in einer repräsentativen Umfrage mit 1004 Bundesbürgern zu befragen, wie weit KI in ihrem Alltag angekommen sei.

Das zunehmende Wissen über KI dürfte – Berg zufolge – auch damit zusammenhängen, dass bereits heute eine große Mehrheit im Alltag KI-Anwendungen nutze. An der Spitze stünden dabei Textvorschläge beim Nachrichtenschreiben (68 Prozent), Routenvorschläge bei der Navigation (62 Prozent) und Sprachassistenten auf dem Smartphone (60 Prozent). Aber auch Titelempfehlungen beim Streaming (44 Prozent), automatische Übersetzungen (42 Prozent), Fahrassistenzsysteme im Auto (39 Prozent) oder Kaufempfehlungen in Online-Shops (34 Prozent) würden bereits häufig bewusst eingesetzt. Jeder Fünfte (20 Prozent) verwende die Gesichtserkennung zur Entsperrung des Smartphones, jeder Achte (12 Prozent) die Gesichtserkennung für Fotos, um Personen leichter zu finden.

Die Bürger sähen eine herausragende Bedeutung von KI für Wirtschaft und Wohlstand. So gingen zwei Drittel (66 Prozent) davon aus, dass KI die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft stärken werde. Und drei Viertel (75 Prozent) forderten, dass Deutschland bei der Entwicklung und der Vermarktung von KI-Anwendungen eine weltweite Führungsrolle einnehmen solle.

Zugleich wünsche sich eine große Mehrheit (85 Prozent) eine sichere KI und verlange, dass KI-Systeme in Deutschland besonders gründlich geprüft und erst nach Zulassung in Geräten genutzt werden könnten. Nur eine Minderheit von 44 Prozent wolle in Deutschland bestimmte KI-Anwendungen verbieten.

Der Bitkom-Präsident: „Wir brauchen auf jeden Fall  keine neuen Gesetze für KI“.  Stattdessen plädiert er vehement für eine Weiterwentwicklung: „Vorhandene Regelungen reichen“. Erforderlich seien jetzt zudem Datenverfügbarkeit und Datensouveränität statt Datensparsamkeit. Bei KI-Forschung und KI-Förderung solle die Anwendung in den Branchen in den Fokus rücken. Notwendig sei aus BITKOM-Verbandssicht eine KI-Bildungsoffensive für eine breite Debatte zu Chancen und Herausforderungen. Im Europäischen Datenprojekt GAIA-X müssten – Berg zufolge – Cloud, Datenökonomie und Künstliche Intelligenz zusammen gedacht werden.

Text: Annegret Handel-Kempf / RB SMARTE ZEITUNG

Hinweis: Die Digitale Veranstaltung aus dem Deutschen Bundestag: „Mit Künstlicher Intelligenz jetzt Zukunft gemeinsam gestalten!“ wurde am 18. September 2020 ab 13 Uhr live auf www.bundestag.de gestreamt.

Unglaubliche Möglichkeiten oder Untergangsszenario durch KI? – „Evolution ohne uns – Wird Künstliche Intelligenz uns töten?“ von Jay Tuck

Buchrezension von Annegret Handel-Kempf

MÜNCHEN im zweiten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts. Mit schnellen Schritten durchquert Jay Tuck den Raum. Er ringt nach Luft, will Politiker, Manager, jedermann aufklären, bevor es zu spät ist: Zweieinhalb Jahre recherchierte der Ex-Redaktionsleiter der ARD-Tagesthemen im Silicon Valley. Führte lange Gespräche mit Insidern aus Geheimdienst und Militär. Seine atemberaubenden Ergebnisse hat der Journalist in einem hochpolitischen Bestseller zusammengefasst.

Keine tödlichen Krankheiten mehr. Die Aussicht auf ewiges Leben, dank perfekter Determinierung mit Künstlicher Intelligenz (KI). Nahrung und Energie für alle optimal generiert und verteilt. Autonomes Fahren ohne tödliche Unfälle. Energiemanagement ohne Verletzungen für die Umwelt. Produktion ohne Plagen. Verführerisch.

Das Problem mit dem festsitzenden Stecker

Doch Intelligenz, die sich wie das unbeaufsichtigte Lernen kleiner Kinder selbst nährt und steuert, könnte auch eine dunkle Seite haben. Entsprechend düster die Einführung in Jay Tucks KI-Enthüllungen: „Nach Big Data rollt die Künstliche Intelligenz wie ein Tsunami auf uns zu. Sie wächst exponentiell. Täglich wird sie unabhängiger und unübersichtlicher.“

Im Gespräch verrät der Autor, was ihn umtreibt: „Künstliche Intelligenz ist Software, die sich selber schreibt. Sie schreibt ihre eigenen Updates. Ob wir wollen oder nicht. Wir können keinen Stecker ziehen“.

KI kann bedrohlich wirken – filmisch symbolisiert durch den Atlas Roboter

Im Kapitel „Wenn Maschinen uns überholen“ beschreibt Tuck, unterstützt von FOCUS-Online-Autor Armin Fuhrer, wie die Programmierer des Londoner Startups DeepMind ihren Rechnern beibrachten, Software zu kreieren, die ihre eigenen Updates schreibt. Die ohne Programmierung durch ihre Erfinder mit unstrukturierten Informationen umgeht, eigene Strategien und Ziele entwickelt. „Künstliche Intelligenz kann für die Menschheit gefährlicher werden als Atomwaffen. Sie ist das größte Risiko dieses Jahrhunderts“, sagt Shane Legg von DeepMind mittlerweile,

Den Mahnern zufolge beobachten „Deep Learning“-Maschinen die Menschen, ahmen sie nach, könnten ihren Vorbildern schließlich die Kontrolle wegnehmen, wenn sie deren Eigenarten perfektionieren. Gipfelnd in Überlegenheit, im „Angriff auf die Alphamenschen“. Letzteres analog zu einem Subkapitel des Buches.

Wie Tausende anderer IT-Visionäre, die in einem Offenen Brief ihre Bedenken zu autonomen KI-Waffen äußerten, sah Astrophysiker Stephen Hawking die zwei Seiten der KI-Medaille: „Künstliche Intelligenz könnte die großartigste Idee der Menschheit werden. Sie könnte auch unsere letzte sein“.

Steve Wozniak warnt: „Wenn wir Maschinen entwickeln, die für uns alles tun, werden sie eines Tages schneller sein, als wir. Sie werden die langsamen Menschen ablösen, damit sie selbst die Unternehmen effizienter managen können“.

Die Recherchen des investigativen Journalisten, Kriegsreporters und US-Verteidigungsexperten rütteln auf. Klar fokussiert sind die Kapitel, von der „Speicher-Explosion“, über „Das Arsenal der Killermaschinen“, das KI-Szenario „Wenn Maschinen uns überholen“, bis hin zum „Schutz… bevor es zu spät ist“.

Die KI-Zukunft kommt schnell: „ARGUS“, eine Drohne mit Datenzusammenführungssoftware, die eine Million Menschen gleichzeitig überwacht, ist Tucks Ausführungen vor dem Hightech Presseclub zufolge, seit Herbst 2016 Realität.

Der Journalist recherchierte intensiv zu Mikrodrohnen. „Sie sind Teil der neuen, lernfähigen Waffengeneration. Sie können im Schwarm töten und gehören zu einem weithin unbekannten Arsenal an Computerwaffen, die unbemerkt und überall zuschlagen können.“

Im Abschnitt „Playstation-Piloten“ beschreibt Tuck die gegenwärtige Kooperation von Mensch und KI: „An einem typischen Arbeitstag frühstücken die Piloten im Pancake House am Highway 95, töten tagsüber Taliban vom Container aus und helfen ihren Kindern abends bei den Schularbeiten…. Die lernfähige Software wird immer schlauer, die Arbeitsbelastung von Menschen immer geringer, ihre Verantwortung auch. Künstliche Intelligenz fliegt die Drohne, beobachtet die Landschaft, hält Ausschau nach verdächtigen Bewegungen. Bei Bedarf lässt sie ein Warnsignal ertönen und Menschen einschalten.“

Was im Unterkapitel „Das fliegende Pferd“ nur teilweise steht: Denkende Drohnen, die mithilfe von optischen Außenhäuten unsichtbar gemacht werden, haben laut Tuck bereits die Fähigkeit programmiert, selbst zu entscheiden, ob sie töten. Die eigenständige „Kill-Entscheidung“ der Drohnen, die ohne menschliche Hilfe Tausende von Kilometern weit fliegen, angreifen und zum eigenen Flugzeugträger zurückkehren könnten, werde laut offizieller Dokumentation auch angestrebt, berichtet der erfahrene Kriegsreporter. „Noch“ sei sie per Gesetz dem menschlichen Operator vorbehalten.

Fazit: Die einzelnen Abschnitte des 2016 veröffentlichten Buches sind ebenso faktenreich, wie analytisch aufgebaut. Horrorszenarien zu konstruieren, hat der Gesprächspartner von Drohnenpiloten und KI-Experten dabei nicht nötig. Eine Vielzahl von Zitaten der „Macher“ und Forscher der digitalen Welt dienen ihm als Weckrufe, die menschliche Schwarmintelligenz als Gegenwehr einzusetzen. In einer kalt codierten Zielorientierung könnte die Künstliche Intelligenz Menschen als Störenfriede für die Umwelt und ihr eigenes Überleben einstufen und deshalb töten. „Ich verstehe nicht, warum nicht mehr Menschen beunruhigt sind“, räsoniert Bill Gates, der Microsoft-Gründer. – Vielleicht weil sie auf Bewusstsein und überlegtes Vorgehen setzen. Die Künstliche Intelligenz schafft fantastische Möglichkeiten, besonders im medizinischen Bereich, ist aus der IoT, dem Internet der Dinge, schon im Jahr 2020 nicht mehr wegzudenken. Die KI nimmt den Menschen ein Stück Verantwortung ab. Doch die Lektüre des Buches von Jay Tuck mahnt, dass die Menschen gerade deshalb achtsam und ethisch aufmerksam bleiben müssen.

Titel: Evolution ohne uns: Wird künstliche Intelligenz uns töten?

Autor: Jay Tuck

Seiten: 336

Preis: 19,99 Euro (E-Book 15,99 Euro)

Verlag: Plassen Verlag

Jahr: 2016

ISBN-10: 3864704014

ISBN-13: 978-3864704017

Für Sie recherchiert und gelesen von…

…Annegret Handel-Kempf

IT-Historie – Ideen made in Germany

Kontrollverfahren und Kooperationen sollten im Jahr 2006 Masken fehlerfrei und die Chipproduktion günstig machen

Winzige Strukturen im globalen Denken

Von Annegret Handel-Kempf

Halbleiter sind ein potenziell profitables, aber auch enorm empfindliches Geschäft. Sie lassen keine halben Sachen zu und veranlassten Hersteller im Jahr 2006, komplette Weltmärkte zu besetzen.

Kein Wunder, denn Chips sind überall: In Computern, Handys, Waschmaschinen und vielen Geräten des Alltags mehr. Auf ihnen befinden sich Prozessoren, die regeln, steuern und Befehle umsetzen. Diese zentralen Verarbeitungseinheiten werden immer kleiner und schneller. Nicht nur, um mit Spielen und multimedialen Anwendungen Schritt halten zu können, sondern auch, weil die Miniaturisierung für die Hersteller Vorteile bringt: Kleiner ist gleich leichter und billiger.

Folge: Die Chips werden immer winziger und leistungsfähiger, sind allerdings in der Produktion zunehmend kostenanfällig. Die Branche bemüht sich seit etwa 15 Jahren um eine neue Strategie, die überbordende Entwicklungs- und Maskenkosten begrenzen soll.

Sorgfalt tut Not: So genannte Fotomasken sind für die Herstellung elektronischer Bauteile elementar. Bei den Masken, die ähnlichen einem zu belichtenden Film funktionieren, handelt es sich um Nanotechnologieprodukte aus hochreinem Quarz oder Glas. Die Nanostrukturen auf ihnen geben vor, wie der zu bauende Chip später funktioniert.

Doch Fotomasken und ihre Bearbeitung schwangen sich um das Jahr 2006 herum zu Kostenhöhenflügen auf. Am stärksten schlug damals die Prüfung von Fotomasken in Masken-Shops bei den Herstellungskosten zu Buche.

Verlagerung vom „Lab“ zum „Fab“

Umfassende Prüfsysteme für die Suche nach Fehlern fanden darüber hinaus zunehmend ihren Weg vom Labor in die Fertigung der Wafer-Fabs, wodurch auch die Betriebskosten für Chiphersteller nach oben zu schnellen drohten. Mängel und neue Problemherde, beispielsweise allmähliche entstehende, progressive Defekte, sollten direkt vor Ort entdeckt und bekämpft werden.

Ist eine Reparatur rentabel, werden weniger defekte Chips als Ausbeute beklagt. Doch auch Messtechnik und Anlagen für die Maskenreparatur sind teuer. Ionenstrahl- und Lasersysteme waren schon 2006 die Hauptreparateure für Maskenfehler.

Immer neue Hürden tauchten auf, die es zu überwinden galt: Ursprünglich erwies sich die Analyse der Masken im Labor als teure Bremse, dann das Material, schließlich die Notwendigkeit einer Analyse im Herstellungsprozess. An der so genannten „Lab to Fab-Transmission“ arbeitete unter anderem ein Dreier-Team, das aus dem Dresdner Fraunhofer-Center Nanoelektronische Technologien (CNT), sowie AMD und Infineon bestand und sich beispielsweise mit der erforderlichen Hardware und Installation beschäftigte.

„Transparente Analytikmodule aus dem Labor müssen in die Massenproduktion gebracht werden“, erläuterte Dirk Stenkamp, damals Vorsitzender der Geschäftsführung Carl Zeiss NTS GmbH, die zur Oberkochener Ideenschmiede Carl Zeiss SMT AG gehörte, im April 2006. „Dort arbeiten sie mit einem deutlich höheren Durchsatz und führen in der Summe zu exakteren Ergebnissen“.

Ausbauen, statt neu anschaffen

Damit nicht für jedes Analytikmodul eine neue kostspielige Plattform eingekauft werden musste, arbeitete Zeiss daran, die Komplexität zu reduzieren. Auf diese Weise wollten die Oberkochener den Kunden eine Plattform-Verwendung bieten, die sich auf wechselnde Anforderungen und wachsende Leistungsansprüche flexibel einstellt.

Auf der Semicon Europe 2006 in München stellte Carl Zeiss NTS die Nano-Workstation NEON vor, die auf der Plattform eines hochauflösenden Elektronenmikroskops mit einer Gemini Elektronenstrahlsäule basierte. Später sollten eine Ionenstrahlsäule und ein Gasinjektionssystem, das die chemischen Prozesse kontrolliert, integriert werden. Heraus kommen sollte nach mehreren Investitionsphasen des Nutzers ein komplettes CrossBeam System als flexibles, anwendungsspezifisches Tool. Zusätzliche Detektions- und Analyseprogramme, beispielsweise ein Massenspektrometer, das etwa zur Messung der Häufigkeit von Ionen und deren Massenfragmenten diente, waren konfigurierbar. Die Nano-Arbeitsstation sollte so auch für sehr anspruchsvolle Anwendungen in der Nanotechnologie, Materialanalyse und biomedizinischen Forschung einsetzbar sein.

Hohe Auflösungen mit großen Ansprüchen

Die Chiphersteller waren mit ihren aus Leiterbahnen und Transistoren bestehenden Strukturen auf dem Weg zur 45 Nanometer-Dimension. Dies war auch der Anspruch von Nikon damals auf der Fachmesse Semicon. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. IBM meisterte Insidern zufolge bereits die 29 Nanometer-Marke, was bedeutete, dass knapp zwanzigtausend Leiterbahnen nebeneinander gelegt, gerade einmal die Dicke eines menschlichen Haares erreichen.

In diesen Winzigst-Strukturen würden die mit Atomkraft agierenden Ionen mit ihrer geballten Power bei der Reparatur von Masken mehr zerstören als nützen. Deshalb wurde zunehmend auf die sanfteren Elektronenstrahlen gesetzt. Licht, als Alternative, stieß an seine physikalischen Auflösungs-Grenzen.

Obwohl er eine Wellenlänge besitzt, ist der Elektronenstrahl keine elektromagnetische Welle, wechselwirkt jedoch stark mit Materie. Zudem können Elektronenstrahlen, anders als Ionenstrahlen, auch große Flächen atomisch genau vermessen. Für die vier bis fünf Unternehmen, die weltweit Elektronenstrahlmess- und Reparatur-Systeme produzierten, standen die Zeichen im Zeitalter der Nanotechnologie 2006 somit auf Ausbau dieses Feldes.

Engagement der Elektronenstrahlen

Die Carl Zeiss SMT hatte in enger Zusammenarbeit mit NaWoTec das Elektronenstrahl basierte Maskenreparatursystem MeRiT MG entwickelt. Es kombinierte die Gemini Rasterelektronen-Mikroskop-Plattform mit dem Gasinjektionssystem von NaWoTec, das die chemischen Prozesse bei der Maskenreparatur kontrollierte. Das MeRiT MG System war auch für die Behebung von Schäden an zukünftigen Masken für die Mikrolithografie ausgelegt. Dies galt für Chip-Strukturen von 65 Nanometer und darunter, sowie für Masken der zukünftigen EUV-Lithografie. Mit dem kombinierten Produktportfolio der von SMS entwickelten AIMS-Technologie und MeRiT hatte der Geschäftsbereich Semiconductor Metrology Systems der Carl Zeiss SMT eine Komplettlösung für die Evaluierung von Maskenfehlern, deren Reparatur und der anschließenden Prozesskontrolle in einer Hand.

„Noch ist der Marktanteil unserer Maskenreparatur in Jena gering, da das bislang fokussierte Ionensteuerung und Laser machen“, berichtete SMS-Geschäftsführer Oliver Kienzle, ein Dreiviertel Jahr nach der Eingliederung von NaWoTec in SMS. „Doch diese beiden Technologien reichen nicht für künftige Auflösungen“.

Auf der Suche nach dem perfekten Print

Die Zeiss-Manager waren viel in Fernost unterwegs. „Im Maskenbereich geht der Trend enorm zu Asien. Alle neuen Shops werden dort aufgebaut, die Anwender sind dort“, berichtete Frank Averdung, damals Vorsitzender der Geschäftsführung von Carl Zeiss SMS. „Mittelfristig werden fast alle in Asien sein“. Für eine präzise Fertigung gehe es darum, wo das Know How ist. Allen sei eine Frage gemein: „Was muss ich machen, damit die Maske richtig printet?“

Mit 125 Millionen Euro Umsatz verzeichneten Process Controll Solutions (PCS), denen Stenkamp vorstand, bei Carl Zeiss SMT im vorausgegangenen Geschäftsjahr eine zwanzigprozentige Steigerung. 540 Millionen Euro Umsatz fuhren Lithography Imaging Solutions ein. „Erste Systeme der Elektronenstrahlbasierten Maskenreparaturlösung MeRiT MG gehen Ende des Jahres mit 50 Nanometern Auflösung in Produktion“, kündigte Hermann Gerlinger, damals Vorstandsvorsitzender der Carl Zeiss SMT AG, auf der Semicon Europe 2006 an.

Japanisch-deutsche Kontrolle des Herstellprozesses in der Halbleiterfertigung als Ziel

Bereits besiegelt war seit Anfang des Jahres 2006 die strategische Partnerschaft zwischen Carl Zeiss Nano Technology Systems (NTS), die zur 1900 Mitarbeiter zählenden Carl Zeiss SMT AG gehörte, und der japanischen SII NanoTechnology (SIINT), einem Tochterunternehmen von Seiko Instruments Incorporation. Sie wollten in Vertrieb, Service und Applikationsunterstützung von Elektronen- und Ionenstrahl basierten Abbildungs- und Analysesystemen zusammen arbeiten. Gerlinger sprach von einer „Kombination der auf dem Weltmarkt führenden Technologien für LAB- und FAB-Anwendung durch gemeinsame Entwicklung“.

Die Allianz zwischen den jeweils seit 125 Jahren bestehenden und auf der Grundlage einer ähnlichen Philosophie agierenden Traditionsunternehmen wurde von NTS-Chef Stenkamp mit mehreren Jahren Vorlauf behutsam angestoßen. „Die Partner sind in die Firmenkultur integrierbar“, sagte Stenkamp. „Sie können vom Brand des jeweils anderen profitieren. Zeiss wird in Japan sehr hoch geschätzt.“

Ziel sollte damals sein, gemeinsam zum globalen Marktführer für Systemlösungen rund um die Nanotechnologien zu werden. Zusammen sollten neue Errungenschaften für die Nanotechnologie entwickelt werden, speziell um den Herstellprozess in der Halbleiterfertigung zu kontrollieren. Dazu planten beide Unternehmen eine Zusammenführung ihrer jeweiligen Produkt- und Lösungsportfolios mit Raster- und Transmissionselektronenmikroskopen (SEM / TEM), fokussierten Ionenstrahlsystemen (FIB), sowie Röntgenfluoreszenzsystemen (XRF) für Abbildung, Analyse und Messung im Nanometerbereich.

250 Millionen Euro Umsatz wollte Zeiss SMT im Jahr 2010 mit Process Controll Solutions erwirtschaften, ein Viertel davon aus der Kooperation mit SIINT. Angepeilt wurden doppelte Marktanteile bei SEM, Cross Beam und TEM.

Stenkamp freute sich darüber, einen Fuß in den japanischen Markt gesetzt zu haben: „Die Verbindung unserer leistungsstarken Gemini Rasterelektronenmikroskop-Technologie mit der weltweit führenden Ionenstrahl-Technologie von SIINT schafft für den Kunden einen signifikanten Mehrwert. In der Kombination dieser Systeme entsteht ein einzigartiges, global verfügbares Produkt- und Lösungsportfolio für zukunftsweisende Forschung und industrielle Anwendungen in der Nanotechnologie.“

Dr. Hiroyuki Funamoto, damals Präsident und CEO von SIINT, das sich im Vertrieb auf den asiatischen Raum, besonders Japan, konzentrierte, während sich NTS um Europa, Amerika und „den Rest der Welt“ kümmern wollte: „Beide Partner bringen einzigartige Kompetenzen in diese Zusammenarbeit ein, mit dem Ziel weltweiter Technologieführerschaft.“

Hightech mit Bodenhaftung

Ein absehbares Ziel der Nanotechnologie waren und sind die weitere Miniaturisierung der Halbleiter- und der Optoelektronik. Ihre Haupttreiber sind Elektronenstrahlen. In der Medizin offerierten Nanopartikel die Chance, neuartige Diagnostika und Therapeutika zu entwickeln, zum Beispiel die Magnetresonanztomographie.

Der Nutzen von Neuentwicklungen in der Nanotechnologie und bei Prüfsystemen lag nicht nur in Preisbegrenzungen und Innovationssprüngen, sondern war auch im Alltag, und vor allem in Sicherheitsfragen, zu spüren. Ein Beispiel:

Wie häufig müssen Flugzeuge gewartet werden: Nach 10 000 Betriebsstunden oder früher, um kein Risiko einzugehen, oder später, um unnötige Kosten zu vermeiden? – Wie Markus Wiederspahn, damals bei SMT, am Rande der Semicon berichtete, hatte die Royal Air Force nach Verwendung des Elektronenstrahl-Inspektions-Systems Supra 25 einen anstehenden Wartungszyklus vorgezogen. Grund: „Die Maschine wäre sonst runtergefallen“, so Wiederspahn.

Ausschließlich die Royal Air Force setzte damals weltweit an ihren Stützpunkten eine Cat Scan-Blackbox ein, die das Prozess spezifische Tool integrierte, sowie automatische Checks und Meldungen vornahm.

Halbleiter made in Germany- mehr als ein Stück IT-Historie.

Wenn Wasserstoff das Erdöl ersetzen soll: Die Transformation der Energiewirtschaft spaltet Import- und Selbstversorgungsbefürworter

Von Annegret Handel-Kempf

München, 5. November 2020. Mit Wasserstoff das Wohnzimmer heizen oder die Waschmaschine antreiben? Das macht wenig Sinn, wenn es um ein einzelnes Eigenheim geht. Zu hoch sind die Verluste beim Hin- und Her-Umwandeln der Energie. Zu schlecht somit die Umwelt- und die Wirtschaftsbilanz. Darin sind sich viele Wissenschaftler einig. Eine Option gibt es doch für Haushalte, wenn es nach Federico Giovannetti vom Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) geht. Diese sieht der Forscher in bestehender Infrastruktur in Form von Wärmenetzen für Gebäude, in die „grüner Wasserstoff“ aus erneuerbaren Energien eingespeist werden könnte. In den Politiken sei Raumwärme aus grünem Wasserstoff, auch wenn er in solch großen Maßstäben verwendbar wäre, jedoch „wohl nicht priorisiert“, erläuterte der Ingenieur für Architektur- und Bauwissenschaft, der auch einen Doktor in Philosophie hat, bei der Jahrestagung des Forschungsverbands FVEE.

Anders sieht es mit Flugverkehr, Schiffsverkehr und Industrie aus. Erdöl soll dort bis 2030 oder 2050 weitgehend durch Wasserstoff ersetzt werden. Der Wegfall des Erdölgeschäfts könnte in manchen Ländern des globalen Südens damit kompensiert werden. Beispiele sind Saudi-Arabien und Mali. Wobei Versorgungssicherheit zu gewährleisten ist, zudem mögliche regionale Konflikte in den sonnenreichen Ländern einkalkuliert werden müssen. Außerdem deren verbleibende Möglichkeiten, trotz Wasserstoffproduktion für Industriestaaten, selbst auf Erneuerbare Energien umzustellen. Sicherheitsfragen spielen auch beim Transport eine Rolle. Ebenso Arbeitsplätze in Deutschland: Warum nicht gleich selbst Wasserstoff hierzulande herstellen?

Bei der Jahrestagung des Forschungsverbandes Erneuerbare Energien FVEE waren zum Thema „Import von Wasserstoff“ vorsichtige und kritische Stimmen zu hören. Manche Vortragenden und Tagungsteilnehmer bevorzugten regionale Lösungen. Aber auch die Losung „Deutschland wird Exportweltmeister bei den EE-Technologien und Importweltmeister beim Wasserstoff“ tauchte auf. Stichwort: Außenhandelsbilanz. Die Importeure sollen sich das Einkaufen weiter leisten können. Die Frage: „Ist es gut für die anderen, wenn die für uns den Wasserstoff produzieren?“, stellte Alexander Dyck vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in den Raum.

Kein Zweifel: Der „Green Deal“ der Europäischen Union und die Klimastrategie der Bundesregierung haben viele Gesichter.

Die Politikwissenschaftlerin Eva Hauser vom Saarländer IZES-Institut äußerte im FVEE-Chat: „Der Weg, den wir in BEniVEr wählen wollen, ist der, Typen von Ländern zu bilden, für die man unterschiedliche Risikoabsicherungsstrategien entwickeln sollte.“ – Im Rahmen der Forschungsinitiative „Energiewende im Verkehr“ (BEniVEr) untersucht die Begleitforschung fachübergreifende Analysen zu technischen, ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Auswirkungen. Die Entwicklung strombasierter Kraftstoffe und weiterer nicht-fossiler Erdölsubstitute sollen so von Instituten und Forschungsbereichen in größere Zusammenhänge gestellte werden. Die Initiative wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Das Thema „Wasserstoff“ wird vielerorts diskutier, intensiv erforscht und kommentiert.

Das Wuppertal Institut / DIW Econ führte in einer „Bewertung der Vor- und Nachteile von Wasserstoffimporten im Vergleich zur heimischen Erzeugung – Studie für den Landesverband Erneuerbare Energien NRW e. V. (LEE-NRW) vom 3. November 2020 an: „Nach einer Studie im Auftrag der Energieagentur NRW (Schindler 2019) können dagegen bereits heute die Produktionskosten von Wasserstoff aus onshore-Windstrom (ca. 80 €/MWh) in Deutschland als konkurrenzfähig mit den Importkosten aus Nordafrika der anderen Studien betrachtet werden.“ Diese Anmerkung findet sich unter der Überschrift: „Importkosten für grünen Wasserstoff aus Nordafrika gemäß Studienlandschaft“.

Christian Mildenberger, Geschäftsführer des LEE NRW, äußerste anlässlich der Veröffentlichung der Bewertungsstudie: „Im Energieland NRW sind die Unternehmen auf die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff angewiesen, um ihre Produktion klimaneutral zu machen.“ Die Studie zeige durch ihre Gesamtbetrachtung eindrücklich auf, dass dieser besser im eigenen Land erzeugt werden sollte. Mildenberger weiter: „Es wird zudem klar, dass H2-Importe nicht automatisch günstiger sind und die Wertschöpfungseffekte bei heimischer Produktion ein neues Wirtschaftswunder in Deutschland auslösen könnten, mit Blick auf die potenziellen Arbeitsplätze. Und die Erneuerbare-Energien-Potenziale dafür sind da.“

Dr. Simone Peter, Präsidentin des Bundesverbands Erneuerbare Energie (BEE), sprach sich ebenfalls dafür aus, grünen Wasserstoff regional zu erzeugen: „Mit der Nationalen Wasserstoffstrategie haben wir in Deutschland bisher nur beschlossen, grünen Wasserstoff in großem Stil zu konsumieren. Jetzt muss auf die Agenda, ausschließlich grünen Wasserstoff zu fördern und ihn dann auch hier zu produzieren.“ Die Bundesregierung müsse „Blockaden lösen“ und Anreize setzen, um die entsprechende Zahl von Elektrolyseuren für grünen Wasserstoff, die Infrastruktur und ausreichend Strom aus Erneuerbaren Energien im eigenen Land zu erzeugen. Auf diese Weise würden Versorgungssicherheit, Bezahlbarkeit und Klimaschutz in der modernen Energieversorgung vereint.

Autorin: Annegret Handel-Kempf

Die Grafik zeigt die Prognose der Wertschöpfungs- und Beschäftigungseffekte bei unterschiedlichen heimischen Produktionsanteilen, die mit einer heimischen Wasserstofferzeugung in direktem oder indirektem Zusammenhang stehen.

Bemerkung: „Untere Grenze“-Szenario entspricht 0% heimischer Produktion, „NWS“ entspricht 14 %, „Umlaut“ entspricht 45 %, „90 %“ entspricht 90 % und „Obere Grenze“ entspricht 100 %.

(Quelle der Abbildung und ihrer Erläuterungen: Pressemitteilung des BEE)