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Pflastersteine digitaler Seidenstraßen.

Die Welt braucht mehr intelligente Batterie- und Sendetechnologien.

Domino-Effekte und das Offline-Abseits.

Zu jeder Zeit, an jedem Ort “online” sein: Nichts einfacher als das. Schnell das WLAN am Smartphone aktivieren – und schon ist man drin. Aber wehe dem Handy geht der Strom aus: Ohne Akku kein Netz. Und ohne Netz kein Austausch mit der digitalen Umwelt. Dass dieser Umstand eine alltägliche Not ist, belegt das eigene Umfeld. Wo man auch hinschaut: Überall Menschen, die mit zusätzlichen Powerbanks gegen das Offline-Abseits kämpfen. Der Hunger nach Energie steigt mit dem gesteigerten Umsatz an Daten – nicht nur bei den Smartphones. Ohne Verbindung zum Internet kein Free-Floating-Carsharing, keine Echtzeit-Navigation. Gerade die Hersteller von Mobile Devices suchen deshalb nach Lösungen – insbesondere die Automobilindustrie.

Digitale Seidenstraßen.

Ein vernetztes Auto ist eben kein Amazon Echo, der zu Hause bequem auf der Kommode sitzt, Strom aus der Steckdose schlürft und entspannt im heimischen WLAN paddelt. Denn ob das Auto steht oder fährt: Es muss verlässlich sein – egal wo, egal wann. Es ist Teil des Internets der Dinge: Es kommuniziert mit anderen vernetzten Fahrzeugen, Smart Homes, Kalender-Apps oder was auch immer – kabellos, bei Wind und Wetter, an jedem Ort der Erde. Funklöcher oder Stromausfälle wären fatal: Nicht nur für die Sicherheit der Passagiere, sondern auch für das Vertrauen in Hersteller und Marke. In einem Zeitalter, in dem Daten als das neue Öl gelten, sind innovative Batterie- und Sendetechnologien die neuen Zündkerzen – und gemeinsame Kommunikationsstandards die Seidenstraßen. Früher analog, heute digital. Sie vernetzen die Welt.

Bessere Batterien – oder besser gar keine?

Die ersten Autos brauchten keine Batterien. Erst als elektrische Anlasser die Handkurbel ablösten, wurden Starterbatterien notwendig. Seitdem wird weltweit diskutiert, unter welchen Standards Strom im Auto zur Verfügung gestellt werden sollte. 1918 reichten 6 Volt, um ein Auto zu starten. Inzwischen präferieren deutsche Automobilhersteller eine 12 Volt-Lösung, die durch ein zweites Bordnetz ergänzt wird. Beide Bordnetze zusammen geben Strom mit einer Spannung von 48 Volt ab. Es sind diese Standards, welche die Größe, das Gewicht, die Leistung und somit die Kosten von Batterien definieren. Die Ansprüche an die Batterien der Zukunft sind gewaltig: Sie sollen mehr Leistung bringen, sie sollen kleiner und leichter werden, sie sollen sich auch nicht mehr selbst entladen können. Außerdem sollen sie langlebig sein und schnelles Aufladen ermöglichen, ohne dabei zu überhitzen. Daneben besteht in Europa eine gesetzliche Rücknahmepflicht für Batterien – auch für die aus dem Auto. Das bedeutet, dass sich die Hersteller überlegen müssen, wie sie diese weiterverwenden. Aus diesem Grund möchte man bei BMW alte Autobatterien nutzen, um sie in einer Art Kraftwerk weiter zu verwenden.

Überall auf der Welt wird nach neuen Lösungen zur Verbesserung von Batterien gesucht. Batterien auf Graphen-Basis gehören sicher zu den Favoriten. Aber wie lange brauchen wir überhaupt noch Batterien als mobile Energiespeicher? Forscher der Universität Washington haben in diesem Jahr ein Mobiltelefon entwickelt, das ohne Batterien auskommt. Es bezieht – ganz einfach – Energie aus Licht- und Radiowellen. Wann wäre diese Technologie so weit, um ins vernetzte Auto integriert zu werden? Und was hätte dies für Auswirkungen?

Funkloch: Das Schlagloch der Zukunft.

Funklöcher entstehen dort, wo sich Kommunikationsgeräte nicht mit einer Sendestation verbinden können. Schuld sind beispielsweise elektromagnetische Störungen oder geografische Hindernisse. Um Funklöcher zu schließen, sind mehr stationäre Sendeanlagen erforderlich. Facebook zum Beispiel möchte mit dem Projekt Terragraph Straßenlaternen in Sendemasten verwandeln. Nur eine Möglichkeit. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Sendemasten mobil zu machen und etwa Autos in rollende Sendemasten zu verwandeln. Auch der Alphabet-Konzern, das Mutterschiff von Google, arbeitet seit 2013 an einer ähnlichen Lösung. Allerdings sollen beim Project Loon Ballons in der Stratosphäre genutzt werden, um ein globales Funknetz aufzubauen.

Bedrohte Arten: Haifischflossen und Fuchsschwänze.

Eine ganz andere Herangehensweise wäre es, leistungsfähigere Antennen zu entwickeln, die in der Lage sind, mehr Daten auszutauschen, während sie gleichzeitig den Energieverbrauch gegen Null senken. So wie die Batterien müssen die Signalempfänger der Zukunft kleiner und leistungsfähiger sein. Gleichzeitig sollen sie unauffällig agieren, am besten unsichtbar. Dank neuartiger Materialien soll dies für Funksysteme im extremen Nah- und Fernbereich möglich werden. Keramische RFID-Gehäuse versprechen, den Empfangsradius zu verdoppeln. Nanoelektromechanische Antennen sollen bekannte Gigahertz-Rekorde brechen. Mit ihnen können mehr Signale pro Sekunde empfangen und gesendet werden. Das Unternehmen Vanu sowie das MIT haben gemeinsam Sendeanlagen entwickelt, die statt den üblichen 10 Kilowatt nur 64 Watt verbrauchen. Auf der diesjährigen IAA wurden intelligente Flachantennen vorgestellt, die mit funktionalen Flüssigkristallmischungen ausgestattet sind. Diese können mit Hilfe von Algorithmen so gesteuert werden, dass sie sich optimal in Richtung eines Satellitensignals ausrichten. Die Software hierfür liefern beispielsweise Unternehmen wie Kymeta oder ALCAN Systems. Diese Folienantennen sind nur wenige Millimeter stark und können dadurch nahezu unsichtbar auf jede Oberfläche aufgetragen werden. Sind sie zudem transparent, wie die Film-Antenne des Unternehmens Hirschmann, können sie dadurch problemlos in die Scheibe eines Fahrzeugs integriert werden. Auf diese Weise könnten die Haifischflossen auf den Autodächern bald dort enden, wo die meterlangen Fahrzeugantennen aus Metall oder die Fuchsschwänze der Mantas schon längst versunken sind: In der Vergessenheit.

Grenzenlose Netze.

Vergessen ist auch die Zeit, in der Strom noch nicht aus der Dose kam. Die Zeit, in der gestritten wurde, ob Gleich- oder Wechselstrom die Haushalte erleuchten und die Fabriken antreiben sollte. Dabei ist der Elektrizität egal, wie sie genutzt wird. Die Durchsetzung von Standards ist eine Frage der Kommerzialisierung. Das gilt auch für die Mobilfunkstandards. Diese umfassen Normen und Regelungen, auf die Systeme zur mobilen Kommunikation aufbauen. Der aktuell gängige Standard ist LTE. Dieser ermöglicht Downloadraten von bis zu 300 Megabit pro Sekunde. Ab 2020 soll der 5G-Funkstandard flächendeckend zum Einsatz kommen und die Geschwindigkeit auf bis zu 10.000 Megabit pro Sekunde erhöhen. Damit das Potenzial neuer Mobilfunktechnologien bestmöglich ausgeschöpft und mit diversen Fahrzeugplattformen verknüpft werden kann, haben sich führende Automobilhersteller und Telekommunikationsunternehmen zur 5G Automotive Association zusammengeschlossen.

Der Fokus ihrer Arbeit liegt auf technischen und regulatorischen Schlüsselfragen. Einen ähnlichen Ansatz verfolgt auch die Kooperation zwischen der GENIVI Alliance und der Open Connection Foundation in den USA. Das ist in etwa so wie bei Stecker und Steckdosen für Strom. Statt weltweit eine Vielzahl an Möglichkeiten vorzufinden, wie man den Strom aus der Leitung bekommt, soll möglichst ein Standard definiert werden, wie man das Internet sicher und zuverlässig ins Auto bekommt. Aber reichen diese Anstrengungen, um bei den Kommunikationsstandards das zu schaffen, was bei der Nutzung von Strom nie erreicht wurde? Das Auto der Zukunft muss immer online sein – egal ob in der Stadt oder auf dem Land, egal ob im Heimatland oder beim Überschreiten von Landesgrenzen. Der Fluss an Informationen und Elektronen darf nie versiegen, sonst ist sie futsch, die digitale Freiheit.

Autoren: Christian Geiss und Jean-Paul Olivier