Unter dem Eindruck der Energiekrise will Deutschland das Tempo beim Ausbau der erneuerbaren Energien verdreifachen, besonders bei Windkraft auf hoher See. Skeptiker verweisen auf offensichtliche Hürden wie Bürokratie, den schleppenden Netzausbau, brüchige Lieferketten sowie Schiffs- und Fachkräftemangel. Übersehen wird ein anderer Faktor: Digitalisierung. Sie könnte die Energiewende ausbremsen oder im Gegenteil einen Offshore-Boom auslösen weit über die Windkraft hinaus. Unbemerkt von der breiten Öffentlichkeit, aber aufmerksam beobachtet von amerikanischen Risikoinvestoren arbeitet eine neue Generation von Start-ups zusammen mit europäischen Technologiekonzernen an einer maritimen Industrie für das Datenzeitalter. Darunter viele Pioniere aus Deutschland.
Passender hätte die Bundesregierung den Termin für die Wiederauferstehung der Energiewende nicht wählen können. Am Gründonnerstag 2022 beschloss das Kabinett die Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes. Das „Osterpaket“ hatte es in sich: Bis 2030 soll sich der Anteil der erneuerbaren Energien am deutschen Bruttostromverbrauch fast verdoppeln. Noch in diesem Jahrzehnt würden dann 80 Prozent unseres Stroms klimaschonend erzeugt. Heute sind es knapp 50 Prozent. Um das zu erreichen, will Deutschland sein Tempo beim Ausbau der Erneuerbaren verdreifachen. Vor allem bei Solarenergie und Offshore-Wind. Aktuell stehen vor den deutschen Küsten in Nord- und Ostsee Windparks mit einer Leistung von 7,7 Gigawatt. In nicht einmal acht Jahren sollen es mindestens 30 Gigawatt sein – 50 Prozent mehr als in früheren Plänen des Bundes. Bis 2045 plant die Bundesregierung eine installierte Leistung von 70 Gigawatt vor unseren Küsten – zehnmal mehr als heute.
Anders als beim ersten Windkraftboom vor fünfzehn Jahren hält sich die Euphorie in der Branche noch in Grenzen. Vorsicht trifft die Gefühlslage eher: 2022 war zwar ein gutes Jahr für installierte Windräder, die 18 Prozent mehr Strom erzeugten als im Vorjahr und mit 122 Terawattstunden den größten Beitrag zur Öko-Stromproduktion in Deutschland lieferten. Trotzdem herrscht beim Ausbau der Windkraft seit Jahren Flaute.
Der Niedergang begann 2018: Plötzlich wurden nur noch halb so viele Windräder an Land und auf See gebaut wie im Vorjahr. Der Zubau sank von 6,5 auf nicht einmal 3,4 Gigawatt Leistung. Und sank weiter auf 1,7 Gigawatt bis 2021. Im laufenden Jahr 2022 gingen gerade einmal 352 Megawatt neuer Windleistung ans Netz. Die Ursachen sind großteils der Politik zuzurechnen, die im vorigen Jahrzehnt die Windkraftförderung kappte, Ausschreibungsflächen beschnitt, neue bürokratische Hürden auftürmte und den Ausbau der Stromnetze für den Transport der Energie in die Industrieregionen im Süden verschlief. Die Folge war eine Pleitewelle in der jungen Boom-Industrie, viele Tausend Facharbeiter verloren ihre Jobs. Die ehrgeizigen Ausbauziele aus dem Osterpaket setzen jetzt auf eine Industrie, die sich hierzulande nahezu aufgelöst hat.
Darum will Daniel Esser nicht im traditionellen Sinn wachsen, indem er mehr Personal einstellt und neue Schiffe kauft, also mit viel Kapital auf den Aufschwung wettet: „Wir skalieren auf der Technologieseite, bei der Effizienz unserer Prozesse und bei der Produktivität.“
Sein Unternehmen Nikola Offshore nordwestlich von Hamburg schickt Schiffe vollgepackt mit modernster Messtechnik und Ingenieuren raus auf den Festlandsockel. Dort sammelt seine kleine Flotte Sensordaten, um den Meeresboden zu kartieren, Lagerstätten für Weltkriegsmunition aufzuspüren oder Seekabel zu überprüfen. Zu seinen wichtigsten Kunden zählen Energiekonzerne, die für mehr Hochsee-Windparks als je zuvor Pläne erstellen, Fundamente errichten, Anlagen betreiben und laufend warten müssen.
Essers Unternehmen gehört zu einer neuen Generation von Start-ups, deren Geschäftsmodelle an einem Schwachpunkt des maritimen Sektors ansetzen: den Kosten. Vor allem bei den durch Daten verursachten Kosten.
Die fallen bei einem Offshore-Windpark bereits vor Baubeginn in großem Umfang an. Seine Planer müssen das Baufeld für die Fundamente auf Eignung des Meeresbodens, Meeresströmungen sowie Steine und Munitionsreste abtasten. Was an Land schnell erledigt wäre, dauert auf See mitunter Wochen und kostet Zehntausende Euro – pro Tag.
„Bei unseren Erkundungsfahrten kommt nicht nur teure Spezialtechnik zum Einsatz. An Bord steuern hoch qualifizierte Messingenieure und Techniker die gesamte Sonarkampagne, prüfen die einlaufenden Rohdaten und bereiten sie für die spätere Analyse auf“, erklärt der Ökonom und ehemalige U-Boot-Fahrer.
Gegenüber deutlich größeren Wettbewerbern hat sich Nicola Offshore mit vier eigenen Messschiffen, darunter drei schnellen Katamaranen, auf küstennahe Erkundungsmissionen, schnelle Einsatzbereitschaft und hohe Datengüte spezialisiert. „Wir sind sprichwörtlich die Schnellboote im Geschäft. Wir halten unsere Abläufe so schlank und kompakt wie möglich und bieten das gesamte digitale Datenhandling im Paket an“, sagt Esser.
Das Interesse in der maritimen Branche ist groß: Subventionsabbau und wettbewerbsorientierte Ausschreibungsverfahren zwingen besonders die Betreiber kapitalintensiver Offshore-Windparks, unablässig ihre Kosten zu senken und Effizienzgewinne zu erzielen. Dadurch ist der Preis für Windstrom in den letzten Jahren drastisch gesunken. Heute sind Windräder auch auf hoher See rentabler als umweltbelastende Kohle- und Gaskraftwerke.
Langfristig hofft Esser, dass sich durch Technik die Grenzkosten für das Erheben eines neuen Datensatzes auf See gegen null nähern. Daran arbeitet auch ein zweites Unternehmen, an dem er beteiligt ist und dass eine neue Stufe in der Hochsee-Datengewinnung repräsentiert.
Neue Technologien wie Robotik, künstliche Intelligenz (KI) und autonome Systeme versprechen, das Erkunden maritimer Standorte nochmals zu beschleunigen und zu rationalisieren. Das Start-up Subsea Europe Services schickt keine konventionellen Schiffe mehr hinaus auf See, sondern schwimmende, intelligente Sonardrohnen.
Geschäftsführer Sören Themann will bald ganze Drohnenschwärme aussenden, um selbst komplexe Messkampagnen ohne Risiko für menschliche Besatzungen und zu deutlich geringeren Kosten durchzuführen: „Diese Schwärme können von größeren autonomen Schiffen oder von jedem bemannten Schiff aus gestartet und betreut werden. Wir haben den Einsatz autonomer Sonardrohnen in Kombination mit bemannten ‚Mutterschiffen‘ erfolgreich getestet und können damit ein größeres Gebiet abdecken und unter unterschiedlichen Bedingungen schneller hochwertige Daten sammeln. Das Konzept funktioniert“, sagt Themann.
Die Fähigkeit, mehrere Fahrzeuge gleichzeitig mit einem Mutterschiff im Zentrum des Netzwerks zu betreiben, bedeute einen Paradigmenwechsel in der Offshore-Vermessung, sagt der Meeresgeologe und Ökonom: „In Zukunft wird der Einsatz kleiner, flexibler und autonomer Fahrzeuge die Kosten pro Datenpaket so weit senken, dass wir Vermessungen dann durchführen können, wenn die Bedingungen optimal sind – auch ohne vorherigen Kundenauftrag. Das hat das Potenzial, die Art und Weise, wie Endnutzer Kauf und Nutzung von Meeresdaten betrachten, grundlegend zu verändern.“
Spezialisten wie Nicola Offshore und Subsea Europe sind dabei, die physische Seite der Datengewinnung immer weiter zu optimieren. Doch auch die Daten selbst und der Umgang mit Ihnen bieten für den maritimen Sektor noch großes Innovations-Potenzial.
Die fünf Weltmeere mögen alle miteinander verbunden sein, die Daten der maritimen Branchen sind es nicht. Ihre Besitzer horten Datenbestände in isolierten Data-Lakes und auf lokalen Servern. Der Austausch geschieht schwerfällig über Land, nicht selten noch durch Postversand von Festplatten.
Eine Ursache ist der Wirrwarr an proprietären und veralteten Datenformaten und IT-Systemen. Viele Techniken und Methoden zur Aufbereitung und Analyse der Daten stammen noch aus dem 20. Jahrhundert.
In diese Lücke stößt die Firma TrueOcean: Das Start-up aus dem Kieler Wissenschaftspark, nur einen Steinwurf vom Unicampus entfernt, hat eine Cloud für den maritimen Sektor aufgebaut. Die Plattform bietet branchenspezifische Werkzeuge, um Sensor- und Metadaten zu speichern, zu verwalten und auf Wunsch mit Partnern zu teilen. Ziel ist es, Datensilos aufzulösen und operative Daten kontrolliert allen Beteiligten maritimer Projekte auf einer Plattform verfügbar zu machen.
So gebe es bis heute kein Standardformat für verschiedene Sensordaten, erklärt Frithjof Hennemann, Geschäftsführer von TrueOcean: „Ein Fächer-Echolot vom Hersteller X speichert seine Rohdaten in einem anderen Format als das Echolot von Wettbewerber Y.“ Zum Teil würden manche Messdaten noch in Formaten abgelegt, die vor Jahrzehnten für das Speichern auf magnetischen Bandlaufwerken entwickelt worden seien. „Jedes Format auszulesen, erfordert eigene Spezialsoftware, die zusätzliche Lizenzgebühren kostet und die lokale IT aufbläht“, sagt der Jurist und Ökonom.
Das macht auch den Einsatz branchenfremder Cloud-Plattformen unwirtschaftlich. Hier müssen maritime Kunden ihre Daten für jeden Bearbeitungsschritt erst umständlich wieder auf lokale Systeme herunterladen, weil nur dort die proprietären Softwareprogramme verfügbar sind. Doch jeder Datentransfer auf einer Public Cloud kostet.
Und auch auf inhaltlicher Ebene ist der Umgang mit maritimen Daten anspruchsvoll und sperrig, wie Subsee-Europe-Services-Gründer Sören Themann weiß: „Wenn wir zum Beispiel die Koordinaten eines Messpunktes im Meer erfassen, ist neben geografischer Länge und Breite auch die Höhe relativ zu einem lokalen Bezugspunkt relevant. Da die Erde aber kein ideales Rotations-Ellipsoid ist, sondern Buckel und Dellen hat, erfordert jede gründliche Messung einen lokalen Korrekturfaktor, das sogenannte ‚Datum‘.“ Für eine fehlerfreie und einheitliche Datenbasis müssen darum selbst heute noch hochbezahlte Fachleute Roh- und Metadaten von Hand abgleichen und aufbereiten. Solche Prozesse lassen sich nicht automatisieren, ganz zu schweigen von der späteren Analyse der Daten – bisher zumindest.
Denn die TrueOcean-Cloud schafft erstmals eine einheitliche Datenbasis, indem sie alle Sensor-Rohdaten in ein universelles Open-Source-Format umwandelt. So wird nicht nur teure Spezialsoftware zum Auslesen der Daten überflüssig. Endlich lassen sich Prozesse zur Qualitätskontrolle und Veredelung von Sensorrohdaten automatisieren und vereinfachen auch die spätere Analyse mit KI-Algorithmen.
Bald will das Start-up zudem Fachanwendungen zur Analyse der Daten direkt auf seiner Plattform anbieten. „Kunden können dann Analysebausteine als Software as a Service buchen, zum Beispiel generische Statistikmodule, Visualisierungsfilter oder interaktive Karten mit Geolokationen bis hin zu komplexen, KI-basierten Verfahren, die mit wachsender Datenmenge und Qualität immer leistungsfähiger werden und zudem auf andere Anwendungsfälle übertragbar sind“, sagt der TrueOcean-Geschäftsführer. Und auch den nächsten Entwicklungsschritt haben Hennemann und seine Mitstreiter schon im Blick.
Die Cloud von TrueOcean ist eingebettet in das künftige europäische Datenökosystem Gaia-X. „Damit werden unsere Kunden auch externe Clouds und Datenquellen über Schnittstellen mit unserer Plattform vernetzen können, und zwar ohne Abstriche bei Datensouveränität und Nutzerfreundlichkeit“, sagt Hennemann. Die Kompatibilität mit der entstehenden europäischen Dateninfrastruktur biete Kunden für ihre Daten noch größere Kooperationsmöglichkeiten mit Projekt- und Geschäftspartnern, so Hennemann.
Hinter Gaia-X steht die Idee, dass sich Cloud-Provider und Datenbesitzer in Datenräumen zusammenschließen. Hier können Anwenderunternehmen Cloud-Dienste nach Belieben miteinander kombinieren und Daten sicher und souverän nach europäischen Regeln und Datenschutzstandards austauschen. Im Unterschied zum heutigen Cloud-Markt soll das Ökosystem für Transparenz und Vergleichbarkeit bei den tatsächlichen Service-Attributen jedes Angebots sorgen: wie den Standort der Daten, die Zugänglichkeit durch externes Personal, erlaubte Datennutzung durch Dritte, Zertifizierungsgrad nach bestehenden Standards oder den geltenden Rechtsrahmen.
Der größte europäische Cloud-Provider IONOS SE gehört zu den Gründungsmitgliedern und Treibern von Gaia-X. Das IT-Unternehmen aus Montabaur liefert auch die physische Infrastruktur für die TrueOcean-Cloud. Rainer Sträter, der das Cloud-Geschäft bei IONOS SE verantwortet und maßgeblich an den Gaia-X-Standards mitgewirkt hat, will durch branchenweite Datenräume die Wirtschaftlichkeit digitaler Prozesse verbessern: „Ohne gemeinsame Regeln muss ein Unternehmen mit jedem einzelnen Kooperationspartner den Austausch von Daten, ihre Verwendung und die Konformität mit geltenden Datenschutzregeln bilateral in einem Vertrag festlegen. Das erzeugt einen irrwitzigen Aufwand und treibt die Kosten für digitale Kooperation. Gaia-X schafft erstmals einen allgemeingültigen Rahmen für die gesamte Europäische Union.“
Zu den Initiatoren von Gaia-X gehören IT-Dienstleister und Provider, ebenso Anwenderunternehmen aus vierzehn Branchen, NGOs, Forschungseinrichtungen und Verbände aus ganz Europa. Gemeinsamen mit den Gaia-X-Organisationen sammeln sie Anforderungen, entwickeln technische Konzepte, darunter die Referenz-Architektur für Gaia-X sowie Basisdienste für die Datenwirtschaft in der EU und darüber hinaus.
Typisch für Europa ist das föderale Element bei Gaia-X. Denn die Datenräume organisieren sich entlang von Themen, Wertschöpfungsketten und Branchen. Die Pilotprojekte für den maritimen Datenraum etwa laufen unter dem Namen Smart Maritime Sensor Data Space X, kurz Marispace-X. Zu den Gründungsmitgliedern zählen neben dem Cloud-Provider IONOS auch TrueOcean und north.io.
Die Projektteilnehmer entwickeln Regeln und Verfahren für den sicheren und vertrauensvollen Umgang mit Daten in einem maritimen Datenökosystem. „Wir wollen maritime Daten nutzbar machen, sie teils schon vor Ort, also unter Wasser und auf See, veredeln und sicher mit Daten aus anderen Quellen verknüpfen. Dazu erarbeiten und definieren wir die Anforderungen unserer Branche und bringen sie in die Ausgestaltung eines europäischen Cloud-Ökosystems ein“, sagt Jann Wendt, Initiator von Marispace-X.
Marispace-X umfasst vier anwendungsnahe Pilotprojekte, die gemeinsam mit unterschiedlichen Partnern vorangetrieben werden: „Wir befassen uns mit dem Management von Unterwasserdaten bei Offshore-Windparks, der datenbasierten und KI-gestützten Suche nach Altmunition in Nord- und Ostsee, dem optimierten Anbau von Seegraswiesen als natürlichem CO2-Speicher bis hin zum Internet-of-Underwater-Things (IoUT)“, sagt Wendt.
Welche neuen Geschäftsmodelle sich aus einem maritimen Datenraum ergeben, weiß Wendt noch gar nicht abzuschätzen: „Das ist ein Lernprozess: Marispace-X schafft überhaupt erst die Voraussetzungen, um Daten souverän miteinander zu teilen. So kommen die maritimen Akteure miteinander ins Gespräch und finden gemeinsam heraus, wie sich ihre Daten verwerten lassen, wenn sie nicht mehr fest verschlossen in der eigenen Schatztruhe liegen.“
Professor Dr. Kurt Sandkuhl forscht seit Jahren zu digitalen Geschäftsmodellen. Der Inhaber des Lehrstuhls für Wirtschaftsinformatik an der Universität Rostock sieht Datenräume und ein europäisches Ökosystem von Datenräumen als Voraussetzung dafür, dass sich digitale Geschäftsmodelle überhaupt in der Breite entfalten können: „Das Silicon Valley setzt bei der Wertschöpfung aus Daten stark auf Monopole. Die Alternative ist ein offenes Ökosystem, in dem Datenbesitzer ihre Informationen teilen und an Dritte vermarkten. Das gibt auch Start-ups und dem Mittelstand die Chance, digitale Geschäftsmodelle in Kooperation mit anderen aufzubauen. Gerade in Nischen wie dem maritimen Sektor bietet dieser Ansatz Chancen für Innovation.“
Nach Auffassung von Sandkuhl löst der Einstieg in datenbasierte Geschäftsmodelle eine Evolution in den betroffenen Branchen aus: Unternehmen müssten in den neu entstehenden Datenmärkten ihre Rolle finden. „Wie Landwirte, Genossenschaften, Molkereien und Händler in der Milchwirtschaft bilden sich in datenbasierten Märkten neue Rolle aus für Datensammler, Datenveredler sowie Datenbroker. Unternehmen werden ihre Daten mit denen vertrauenswürdiger Partnern verschneiden, um daraus wertvollere Produkte zu destillieren“, sagt Sandkuhl. Am Ende müsse es schließlich einen Ort geben, an dem Angebot und Nachfrage zusammenkämen. „Woher weiß ich sonst, wer überhaupt relevante Daten anbietet?“, fragt Sandkuhl.
Doch auch an diesem Entwicklungsschritt wird bereits gearbeitet: Langfristig plant Frithjof Hennemann, die TrueOcean-Cloud zu einem Marktplatz für Datenprodukte auszubauen. Angetrieben von der stark wachsenden Nachfrage der Offshore-Windindustrie nach effizienteren Datenlösungen verwandeln maritime Start-ups die Rolle digitaler Daten vom Kostentreiber zum Katalysator für neue Geschäftschancen.
Thomas Sprenger
ist freier Fach-Autor in München und schreibt seit zwanzig Jahren über ITK, Cloud & Digitales.
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