Auf Effizienz getrimmte und von globalen Abhängigkeiten geprägte Wirtschaftsunternehmen aller Sparten sind vulnerabel: Ehemals seltene Extremwetterereignisse, nicht vorhergesehene Pandemien und Kriege, Cyberattacken und Lieferkettenstörungen, Stromausfälle u.v.m. stellen reale Bedrohungen dar. Laut dem Allianz Risk Barometer 2024 sind Betriebsunterbrechungen das zweitgrößte Geschäftsrisiko für Unternehmen in Deutschland und kosten die Wirtschaft jährlich Milliarden. Es wird angesichts dieser vielfältigen Risiken von einer gegenwärtigen „Polykrise“ gesprochen, die besonders den Mittelstand (KMU) trifft. KMU haben oftmals keine eigene Risikoabteilung bzw. entsprechende Inhouse-Kompetenzen und sind somit auf externe Beratungsdienstleistungen und Software angewiesen, um sich widerstandsfähiger aufzustellen.

Business Continuity Management (BCM) ist das zentrale Element für die Planung der Geschäftsfortführung, nicht nur während Krisen und Notfällen. BC ist somit die zentrale Stellschraube für die Resilienz von KMU einschließlich kritischen Versorgungsdienstleistungen. Mitte 2023 ist der erste deutsche Business Continuity Management Standard (BSI 200-4) des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) veröffentlicht worden. Diesem BSI-Standard unterliegt aber noch kein Zertifizierungssystem und er ist auch noch nicht verpflichtend. Zusätzlich werden die Betreiber besonders kritischer Infrastrukturen durch das KRITIS-Dachgesetz zukünftig dazu verpflichtet, Resilienzpläne im Rahmen der betrieblichen Gesamtresilienzstrategie zu erstellen. Die exakte Ausgestaltung dieses Dachgesetztes steht noch aus. Für die Gesellschaft und Wirtschaft ist es angesichts der aktuellen hochproblematischen politischen Lage von höchster Bedeutung, Unternehmen und KRITIS widerstandsfähiger zu machen. Dazu ist es erforderlich, die Erarbeitung neuer normativer Verpflichtungen, wie das KRITIS-Dachgesetz, wissenschaftlich zu unterstützen, existierende Normen weiterzuentwickeln, und zu optimieren, sowie ggf. auch am Zertifizierungssystem mitzuwirken. Das strategische Ziel des Geschäftsfeldes für Sicherheit und Resilienz ist es, hieran maßgeblich mitzuwirken.

Das Fraunhofer EMI hat weitreichende Kompetenzen auf dem Gebiet der Risiko- und Resilienzanalysen und der Business Resilience und ist davon überzeugt, BCM für Unternehmen und KRITIS deutlich effizienter und effektiver anbieten zu können, als das bisher auf dem Markt der Fall ist. Dazu haben wir im Rahmen der LZN-Förderung im Jahr 2024 und bis dato verschiedene Schritte für einen Eintritt in den Markt über Vernetzungsaktivitäten unternommen, um einerseits die Bedarfe der Unternehmen zielgerichteter erfassen zu können und Kontakte herzustellen und zu pflegen, und andererseits vorhandene methodische und fachliche Lücken der bestehenden Angebotsseite herauszuarbeiten.

Die Verbesserung der Versorgungssicherheit ist entscheidend für den Ausbau erneuerbarer Energien, da hierfür eine erhebliche Menge an Materialien benötigt wird; daher stellt die Kreislaufwirtschaft einen wichtigen Hebel im Umbau des Energiesystems dar. Konkrete Anleitungen zu Kreislaufwirtschaftsstrategien stärken sie die wirtschaftliche Resilienz, indem sie die Abhängigkeit von fossilen Brenn- und Rohstoffen verringern und die lokale Wertschöpfung erhöhen. Außerdem fördern sie die Innovation der Branche und schaffen neue Arbeitsplätze, indem sie nachhaltige Praktiken in der Produktion und Nutzung von Energie integrieren.

Um den auf europäischer Ebene beschlossenen Regularien wie dem Green Deal oder dem Circular Economy Action Plan gerecht zu werden und diese in nationale Strategien und Gesetze zu überführen, ist eine harmonisierte nationale und internationale Normenstruktur erforderlich. Die Mitarbeit in den entsprechenden Normungsgremien bietet die Möglichkeit, aktiv Inhalte einzubringen und gleichzeitig entsprechenden Forschungsbedarf abzuleiten. Insbesondere für die schnelle Transformation des Energiesystems hin zu Erneuerbaren ist die Entwicklung von Kreislaufwirtschaftsstrategien essenziell, damit einem Mangel an Materialien und Ressourcen entgegengewirkt werden kann. Dies gilt für fast alle am Fraunhofer ISE bearbeiteten Themen von Photovoltaischen Systemen über Wärmepumpen bis zu Batterien und Leistungselektronik. Durch das Einbringen unseres Experten-Wissens in den nationalen und internationalen Gremien kann hier eine langfristige Positionierung der Fraunhofer ISE als kompetenter Umsetzungs- und Forschungspartner für die Industrie erfolgen.

Bei den zu entwickelnden Normen handelt es sich um eine horizontale, d.h. auf alle Produktgruppen anwendbare, Normenreihe. Als Lücken in der nationalen Normung wurden vor allem die Themen Circular Design, Langlebigkeit und stoffliches Recycling identifiziert.

Wasserstoff verändert die mechanischen Eigenschaften der meisten metallischen Legierungen, häufig wird von sog. „Wasserstoffversprödung“ gesprochen, da meist eine deutlich geringe Duktilität im Zugversuch und eine spröde Bruchfläche zu beobachten sind. Neue Komponenten und Bauteile müssen diesen Einflussparameter bei der Konstruktion berücksichtigen. Basis für die Sicherheitsbewertung sind die Werkstoffeigenschaften, die unter realen Einsatzbedingungen gemessen werden müssen. Für die mechanischen Basisdaten, die typischerweise mittels Zugversuchs gemessen werden, stehen zwei Methoden zur Verfügung: i) Standardisierte Zugproben, die in einem Hochdruckwasserstoffautoklav getestet werden und ii) noch nicht standardisierte Hohlzugproben, bei denen der Wasserstoffdruck in einer axialen Innenbohrung aufgebracht wird. 

Die technischen Unterschiede werden in der Abbildung 1 deutlich. Für Hochdruckwasserstoffautoklaven sind technisch anspruchsvolle und teure Prüfsysteme mit einer aufwändigen Sicherheitstechnik aufgrund des großen Wasserstoffvolumens nötig, vergleiche Abbildung 1 links. Aus diesem Grund stehen weltweit lediglich ca. 30 Autoklaven zur Verfügung. Mit dieser sehr geringen Verfügbarkeit ist der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur nicht möglich. Eine vielversprechende Alternative ist die Hohlprobenmethode, siehe Abbildung 1 rechts. Diese kann einfach an bestehende Prüfaufbauten nachgerüstet werden. Aufgrund der vergleichsweise niedrigeren Prüfkosten, kürzeren Prüfdauern und hohen Verfügbarkeit ist die Messung der erforderlichen Probenmenge realisierbar. Um diese Daten für eine Sicherheitsbewertung verwenden zu dürfen, ist eine Normung dieser Methode erforderlich.

Die Normung einer kostengünstigen Methode zur Werkstoffprüfung in Hochdruckwasserstoff befähigt die Industrie ihre für andere Anwendungen (z.B. Erdgasinfrastruktur) entwickelten Bauteile und Komponenten hinsichtlich ihrer Eignung für die zukünftige H2-Infrastruktur zu bewerten. Die Normung dieser Methode leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Schaffung einer resilienten und nachhaltigen Infrastruktur.

Die schnell expandierende Anwendung von PV-Systemen ist verbunden mit einem hohen Ressourcenbedarf und mit entsprechenden Mengen an Abfall nach 20-30 Jahren Betrieb. Es ist für eine rohstoffarme Gesellschaft wie die deutsche wichtig über die Weiter- bzw. Wiederverwertung von Ressourcen hinweg insgesamt ressourceneffizient zu arbeiten, um langfristig nachhaltig zu agieren und auch Zugriff auf die hohen Anteile an wertvollen Materialien in PV-Modulen strategisch zu sichern. Die entsprechenden Ziele werden in der Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie explizit adressiert und in der Normungsroadmap Circular Economy als Arbeitstauftrag benannt. Aktuell sind diesbezügliche Forschungsaktivitäten noch selten. Im normativen Bereich beginnen Aktivitäten zur Definition und Messung von Key Performance Indicators (KPIs). Der Bedarf ist dringend, um Produkte und Prozesse bewertbar zu machen und entsprechende Entwicklungen zu fördern. Insbesondere erfordert die datenseitige Begleitung der Produkte noch normative Vorgaben, um in der Industrie effizient umgesetzt werden zu können. Es ist zu erwarten, dass regulatorische Vorgaben ebenfalls normative Regelungen erforderlich machen. Gesamtgesellschaftlich ergeben sich Vorteile der Ressourceneffizienz und -verfügbarkeit durch die nachvollziehbare Kennzeichnung von Produkten und eine effiziente Kreislaufführung.

Mit Unterstützung der Förderung werden Vorschläge für die Anpassung bestehender Normen entwickelt bzw. identifizierte Normungsbedarfe im Themenfeld Circular Economy für Photovoltaik bearbeitet und in die Normungsarbeit im Rahmen des DKE 373 eingebracht werden. Ein Fokus der Arbeiten liegt auf der Anwendung der Horizontalen Normen auf die Photovoltaik, zunächst PV-module, und ggf. erforderlichen Anpassungen bzw. Spezifikationen.