Der Infrastruktursektor befindet sich an einem Kollisionspunkt globaler Umwälzungen, darunter Verschiebungen bei der Kapitalverfügbarkeit, sich verändernde soziale und ökologische Prioritäten und die rasche Urbanisierung. Das Auftreten von COVID-19 stellt jedoch eine ganz neue Herausforderung dar. Es wird Jahre dauern, bis sich die Auswirkungen der Pandemie in vollem Umfang bemerkbar machen. Wir glauben jedoch, dass sie in naher Zukunft die Fähigkeit der Regierungen zur Finanzierung von Großprojekten beeinträchtigen wird. In den meisten Ländern klaffte schon vor der Pandemie eine Lücke zwischen dem Infrastrukturbedarf und den finanziellen Ressourcen; diese Lücke ist nun durch die Pandemie noch größer geworden. Die erfolgreiche Bereitstellung von Infrastrukturen erfordert eine enge Abstimmung und Zusammenarbeit zwischen einer Vielzahl von Beteiligten, von denen jeder seine eigenen Ziele und Interessen hat. Das Ergebnis? Kein einzelner Akteur kann im Alleingang echte Veränderungen in diesem Sektor bewirken.

Dies ist der dritte Artikel einer Serie, in der die übergreifenden Kräfte beschrieben werden, die die Zukunft der Infrastrukturbranche prägen werden. Der erste Artikel befasste sich mit den unmittelbaren Auswirkungen von COVID-19. Der zweite befasste sich mit den Entwicklungen bei der Finanzierung. Der vierte und letzte Beitrag befasst sich mit der Notwendigkeit von Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit.

Die Auswirkungen der Technologie auf die Infrastruktur

Die Technologie revolutioniert praktisch jeden Aspekt der Infrastruktur. Neue Entwicklungen betreffen die gesamte Branche, aber drei Segmente – Energie, bodengebundener Stadtverkehr und Luftverkehr – veranschaulichen am besten das Ausmaß der laufenden Veränderungen.

Im Energiesektor hat die wachsende Energienachfrage in Verbindung mit Umweltbedenken, steigenden Strompreisen und regulatorischem Druck die Einführung neuer Technologien wie erneuerbare Energien, dezentrale Stromerzeugung, intelligente Netze und Batteriespeicher vorangetrieben. Fast drei Viertel der 2019 weltweit neu errichteten Stromerzeugungskapazitäten wurden aus erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie gespeist, was einen neuen Rekord darstellt.

Die Stromversorger setzen auch andere Technologien ein, um die Widerstandsfähigkeit in einem stärker dezentralisierten Markt zu verbessern, die Häufigkeit von Stromausfällen zu verringern und die Verbindung zu den Verbrauchern herzustellen. Batteriespeicher können beispielsweise Stromschwankungen ausgleichen und so die Schwankungen der erneuerbaren Energiequellen ausgleichen. GlobalData schätzt, dass sich der weltweite Markt für Batteriespeicher zwischen 2018 und 2023 mehr als verdoppeln und von 6,1 Mrd. US-Dollar auf 13,1 Mrd. US-Dollar ansteigen wird. Auf der Verteilerebene ermöglichen Sensoren und die damit verbundenen Datenanalysesysteme heute die Vorhersage von Ausfällen und die Durchführung von Fernwartungen und verbessern die Überwachung der Netzbedingungen, wodurch die physische Kapazität des Netzes erhöht werden kann.

Unter den Kunden nutzen industrielle Stromverbraucher das Internet der Dinge (IoT), um ihre betriebliche Effizienz zu steigern und die Leistung ihrer Anlagen besser zu verwalten. Privatkunden können jetzt intelligente Zähler nutzen, um den Verbrauch zu senken.

Insgesamt stellt dieser technologische Wandel die Geschäftsmodelle der Versorgungsunternehmen in Frage. Um auf einem stärker dezentralisierten und disaggregierten Markt effektiv konkurrieren zu können, müssen diese Unternehmen nun in neue Arten von Dienstleistungen investieren, z. B. in Netzmanagement und häusliche Energiedienstleistungen.

Technologiegestützte Veränderungen bei der Durchführung von Kapitalprojekten

Das Baugewerbe hat in der Vergangenheit bei der Nutzung digitaler Technologien zur Verbesserung der Abläufe und zur Erzielung von Effizienzgewinnen gegenüber anderen Branchen zurückgesteckt. Wie die jüngste PwC-Studie jedoch zeigt, setzen leistungsstarke Unternehmen jetzt Tools ein, um die Produktivität zu steigern, die Effizienz und Sicherheit zu verbessern und die Kosten bei großen Investitionsprojekten zu senken.

Die Schlüsseltechnologien zur Erreichung dieser Ziele werden immer ausgereifter. Das kalifornische Unternehmen Skycatch entwickelt Drohnen, die mithilfe von maschinellem Lernen ein 3D-Modell einer Baustelle erstellen, die Fläche und das Volumen der zu bewegenden Erde berechnen, die Arbeiten planen und sogar autonome Baufahrzeuge vor Ort steuern. Darüber hinaus übernehmen Drohnen Diagnosefunktionen wie die Inspektion von schwer zugänglichen Stellen, z. B. Pipelines und unterirdische Infrastruktur.

Die Technologie verbessert auch die Effizienz des Projektaufbaus und der Projektabwicklung, zum Beispiel durch den Einsatz von Robotern zur Automatisierung von Bauprozessen. Dank der enorm gesteigerten Bandbreite von 5G-Netzen können nun fortschrittliche Sensoren an der Verkehrsinfrastruktur angebracht werden, um Echtzeitdaten zu sammeln, die die Erstellung digitaler Zwillinge für laufende Projekte ermöglichen. Eine erfolgreiche Anwendung ist die Arbeit des britischen Unternehmens Sensat an der HS2-Hochgeschwindigkeitsstrecke des Landes. Sensat modelliert den Verlauf der geplanten Bahnstrecke, um den Projektfortschritt zu überwachen und effiziente Arbeitsabläufe zu gewährleisten.

Parallel zu diesen Fortschritten beginnt die Bauindustrie, datengesteuerte Technologien wie Building Information Modelling (BIM) und die Analyse von Daten über die gesamte Baustelle einzuführen, um die Budgetierung und Terminplanung genauer zu gestalten. Mit tragbaren Geräten für die Arbeiter können Daten auf der Baustelle gesammelt werden, wodurch sich enorme Möglichkeiten zur Verbesserung der Sicherheit ergeben. Ein australisches Bauunternehmen stattet seine Arbeiter jetzt mit intelligenten Helmen aus, die ihre Temperatur auf Hitzeschläge hin überwachen, so dass sie gesünder bleiben und weniger Krankheitstage haben. Andere Anwendungen von Wearables umfassen Systeme zur Kollisionsvermeidung und eine intelligentere Verwaltung der Zugangsrechte zur Baustelle.

Daten können auch nach Abschluss der Bauarbeiten und der Inbetriebnahme von Projekten von großem Nutzen sein. Vorausschauende Analysen können Erkenntnisse über die Umweltbedingungen und die bauliche Leistung liefern, um den Wartungsbedarf besser vorhersehen zu können und so die Kosten zu senken. Darüber hinaus könnten Erkenntnisse über die Leistung von Anlagen während ihres gesamten Lebenszyklus neue und andere Servicemodelle für Auftragnehmer erschließen und den Beteiligten helfen, mit einem höheren Maß an Vertrauen in Projekte zu investieren.

Darüber hinaus wird eine hochentwickelte digitale Infrastruktur für das Funktionieren der Gesellschaft als Ganzes immer wichtiger, was in absehbarer Zukunft zu kontinuierlichen Investitionen führen wird. So ist beispielsweise eine Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsinfrastruktur wie 5G für den Übergang zu einem stärker vernetzten Leben von entscheidender Bedeutung, denn ohne sie können die Daten einfach nicht fließen. In vielen Ländern sind die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Mobilfunknetzabdeckung – zusammen mit den Protokollen, die die Drahtlosnutzung regeln – eine große Einschränkung für die Fähigkeit, aus Daten Kapital zu schlagen.

Da die Abhängigkeit von IoT-fähigen Diensten und Cloud Computing zunimmt, wird der Ausbau von Infrastrukturen wie Rechenzentren weiter zunehmen. Es sind auch wichtige gegenseitige Abhängigkeiten im Spiel. So ist das IoT beispielsweise in hohem Maße von der geringeren Latenz abhängig, die durch 5G und Edge Computing (im Wesentlichen eine verteilte Ansammlung von Mikro-Rechenzentren, die wichtige Daten lokal verarbeiten oder speichern) erreicht wird.

Die Auswirkungen auf Infrastrukturprojekte und Akteure

Da neue Technologien für die erfolgreiche Bereitstellung von Infrastrukturanlagen und deren anschließenden Betrieb immer wichtiger werden, wird es in mindestens drei Bereichen tiefgreifende Auswirkungen für verschiedene Interessengruppen geben.

Neue Geschäfts- und Finanzierungsmodelle

Die laufende Ausstattung von Straßenlaternen mit Sensoren, drahtlosen Sendern, Ladestationen für Elektrofahrzeuge, 5G-Sendern, Sicherheitskameras und anderen digitalen Technologien eröffnet neue Einnahmequellen und zusätzliche Möglichkeiten zur Finanzierung von Projekten. Obwohl dies positive Entwicklungen sind, macht die wachsende Rolle der technologischen Innovation die Lebenszyklen von Anlagen weniger vorhersehbar (was zu einem Welleneffekt entlang der Lieferketten führt, der sich auf die Dienstleistungsanbieter auswirkt). Und die derzeitigen Vertragsstrukturen, die jahrzehntelang laufen und sehr starr sind, behindern die Anwendung neuer Technologien. Die Diskrepanz zwischen den Technologiezyklen und den Zeitplänen der Anlagen wird erhebliche Auswirkungen auf die Auftragnehmer und die Finanzierungsorganisationen haben, die kürzere Vertragslaufzeiten und einen flexibleren Finanzierungsansatz benötigen werden. Auch bei Projekten sind unbefristete Konzepte erforderlich, um Geschäftsmodelle zu entwickeln, die Innovationen ermöglichen und fördern.

Ältere Anlagen

Die Branche wird sich mit der Art und Weise auseinandersetzen müssen, in der der technologische Fortschritt einige alte Anlagen veraltet macht. Für Investoren, die langfristige, vorhersehbare Einnahmen anstreben, ist der Bedarf an anpassungsfähigeren und flüssigeren Geschäftsmodellen für die Infrastruktur problematisch. Wenn Investoren z. B. Batteriespeicher ins Auge fassen, müssen sie prüfen, ob sich die zugrunde liegende Technologie in den nächsten Jahren ändern und die bestehenden Systeme veralten wird.

Das zusätzliche Risiko der Veralterung bedeutet, dass Unternehmen und Investoren die Fähigkeiten und das Fachwissen benötigen, um zu bestimmen, welche Technologietrends bei bestimmten Anlagetypen vorherrschen werden. Sie müssen auch die Verwaltung von Altinvestitionen – und die damit verbundenen Rückzahlungsverpflichtungen – in Betracht ziehen, wenn neue Technologien eingeführt werden, die die ursprünglichen Investitionsannahmen zu untergraben drohen, indem sie die Nachfrage nach der Anlage verringern (oder sogar die Nachfrage nach neuen, darauf basierenden Dienstleistungen anregen). Da Technologieprognosen immer wichtiger werden, investieren viele Infrastrukturunternehmen in Technologie-Start-ups oder erwerben diese, um sich dieses Fachwissen ins Haus zu holen.

Risiken für die Cybersicherheit und den Datenschutz

Infrastrukturanlagen, insbesondere kritische Infrastrukturen wie Kraftwerke, waren schon immer anfällig für physische Schäden. Jetzt werden diese Anlagen durch Cloud-basierte Technologien gesteuert, was das Risiko von Cyber-Bedrohungen mit sich bringt. Im Verkehrssektor hat Nordkorea Berichten zufolge versucht, das südkoreanische Eisenbahnsystem zu hacken, und Kriminelle haben mit Ransomware den U-Bahn-Betrieb in Deutschland und San Francisco lahmgelegt. Im Energiesektor war das ukrainische Stromnetz 2015 das Ziel eines Cyberangriffs, der fast eine Viertelmillion Menschen ohne Strom ließ. Und in der jüngsten globalen CEO-Umfrage von PwC nannten die CEOs von Verkehrs- und Energieunternehmen Cyberrisiken als größte Sorge.

Gleichzeitig ist der Datenschutz und das Eigentum an Daten ein wachsendes Thema, insbesondere im Zusammenhang mit der Entwicklung intelligenter Städte, in denen viele der digitalen Partner kommerzielle Technologieunternehmen sind und die Verbraucher sich Sorgen um das Gleichgewicht zwischen privatem Profit und öffentlichem Wohl machen. Für Projekte wie die Sidewalk Labs Smart City-Entwicklung in Toronto ist dies bereits zu einem zentralen Thema geworden. Insgesamt ist klar, dass Cyber-Risiken in den Vordergrund gestellt werden sollten, wenn Städte die Digitalisierung der betrieblichen Infrastruktur in Betracht ziehen, um eine Schicht der Widerstandsfähigkeit zu schaffen, die für die Bereitstellung einer sicheren, vernetzten Infrastrukturumgebung in der Zukunft entscheidend sein wird.

Angleichung der Interessengruppen

Damit künftige Projekte die Vorteile der Technologie voll ausschöpfen können, müssen noch eine Reihe weiterer Elemente vorhanden sein. Da eine Vielzahl von Interessengruppen – darunter Infrastrukturplaner, -nutzer, -entwickler und -investoren – berücksichtigt und in Einklang gebracht werden müssen, ist eine sorgfältige Koordinierung und Abwägung der Ziele unerlässlich. Die Fähigkeit, Innovation in großem Maßstab in Projekten voranzutreiben, wird auch von einer förderlichen Regulierung, dem politischen Willen und klaren rechtlichen Rahmenbedingungen abhängen. Das Tempo des technologischen Wandels ist jedoch so hoch, dass Gesetzgeber und Regulierungsbehörden Mühe haben, damit Schritt zu halten. Öffentliche Einrichtungen müssen ihre Beschaffungsprozesse überdenken, um Technologien zu integrieren, festzulegen, wie ihr Nutzen erfasst und gemessen werden soll, und die Innovation zu fördern, die erforderlich ist, um das Tempo des technologischen Fortschritts in der Infrastruktur zu erhöhen.

Infrastrukturtechnologie in Schwellenländern

Während die entwickelten Volkswirtschaften die Vorteile der Infrastrukturtechnologie für sich nutzen, haben die Schwellenländer Schwierigkeiten, die gleichen Vorteile zu realisieren, was vor allem auf die schwachen digitalen Grundlagen und die geringen Nutzungsraten zurückzuführen ist. Dies ist eine verpasste Gelegenheit, vor allem weil die potenziellen Einsparungen, die durch die Technologie erzielt werden, darüber entscheiden können, ob ein Projekt vorankommt oder nicht.

Natürlich kann die Arbeit in Regionen mit weniger fortschrittlicher Technologie die Komplexität von Infrastrukturprojekten erhöhen. Dennoch sind einige Länder mit weniger veralteter Infrastruktur und schlankeren, weniger bürokratischen Regierungen möglicherweise besser positioniert als weiter entwickelte Länder, um von technologischen Innovationen zu profitieren und ihren Digitalisierungsprozess zu beschleunigen. Auf diese Weise können sie die fortgeschritteneren Länder überholen.

Um dies zu erreichen, müssen die Beschaffungsprozesse transparent sein und die richtigen Anreize für die Anwendung neuer Technologien schaffen. Die Regierungen müssen auch unterstützende Vorschriften zur Steuerung der Nutzung entwickeln. Und, was besonders wichtig ist, die Regierungen können sich um schrittweise Vorteile bemühen, anstatt zu versuchen, etablierte Prozesse völlig umzustoßen. Für viele Länder, die sich mit dem Aufbau zentraler Energie-, Verkehrs-, Wasser- und städtischer Infrastrukturen befassen, sind die traditionellen Modelle der Infrastrukturfinanzierung – große Kapitalinvestitionen, die über lange Zeiträume hinweg zurückgezahlt werden – nach wie vor attraktiv.

Schließlich sollten sich die Regierungen darüber informieren, was die Pioniere in den Schwellenländern tun. So fassen beispielsweise Indien und einige Länder im Nahen Osten bereits Fuß in den Bereichen 5G und intelligente Städte. Diese Vorreiter werden eine wichtige Rolle spielen, wenn es darum geht, das Tempo und die Richtung für andere aufstrebende Volkswirtschaften vorzugeben, die sich diese Technologien in Zukunft zunutze machen wollen.

Neuerfindung durch Disruption

Neue und aufstrebende Technologien werden einen großen Teil der Lösung für die heutigen Herausforderungen im Infrastrukturbereich ausmachen – sie verbessern die Transparenz und Effizienz, erleichtern den Übergang zu kohlenstoffarmen und klimaresistenten Anlagen und ermöglichen nachhaltigere Geschäftsmodelle. Aber wie in jeder Branche ist die Technologie eine disruptive Kraft, die die traditionellen Wege der Planung, Finanzierung, Bereitstellung und Wartung von Infrastrukturen verdrängt.

Die Einbeziehung von Technologien in Infrastrukturprojekte erfordert eine schrittweise Änderung der politischen Ausrichtung, neue Finanzierungslösungen sowohl auf der Verbraucher- als auch auf der Portfolioebene sowie mehr Forschung und Entwicklung, um die technologische Innovation voranzutreiben. Diese Erfordernisse stehen jetzt auf der Tagesordnung vieler Infrastrukturakteure. In den nächsten Jahren werden wir sehen, dass die verstärkte Konzentration auf Innovationen in der Infrastruktur Früchte tragen wird. Und die Menschen auf der ganzen Welt werden die Vorteile zu spüren bekommen.