Unter allen Megatrends ist die Digitalisierung der stärkste Treiber für Veränderungen in der Infrastruktur. Sie hat Auswirkungen auf die Infrastrukturgestaltung sowie auf die Betreiber, Nutzer, Wettbewerber und Investoren.

Autorin: Gwenola Chambon ist CEO von Vauban Infrastructure Partners.

Der Bereich Infrastruktur wurde in den vergangenen Jahren von verschiedenen Megatrends wie dem Klimawandel oder der demografischen Entwicklung beeinflusst. Zuletzt machte die Corona-Pandemie deutlich, wie wichtig eine funktionierende Infrastruktur in Zeiten einer kollektiven Krise ist. Unter allen Treibern ist die Digitalisierung jedoch der wirkungsmächtigste Megatrend. Sie treibt einen Entwicklungsprozess voran, in dessen Verlauf sich die Art und Weise, wie infrastrukturelle Leistungen konzipiert, erbracht und ausgebaut werden, dramatisch verändern wird. Dies hat Auswirkungen auf die Betreiber, Nutzer, Wettbewerber sowie auf Investoren.

Die digitale Revolution als Game-Changer

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts übernimmt die Digitalisierung die Rolle des Disruptors. In dieser vierten Phase der industriellen Revolution erfolgt die systematische Vernetzung von Daten, die Verbindung von Mensch, Maschine und physischen Gütern. Die Stichworte hierzu lauten: Internet of Things (IoT), künstliche Intelligenz (KI), Big Data und Blockchain. Die entsprechenden Technologien sind zwar vielfach noch in der Entwicklung, wirken sich aber bereits jetzt schon in vielen Bereichen auf Wirtschaft und Gesellschaft aus.

Es ist davon auszugehen, dass sich der Einsatz neuer, digitaler Technologien massiv auf alle Phasen des Lebenszyklus von Infrastrukturprojekten, also auf deren Planung, Design, Bau, Betrieb und Service, auswirken wird. Denn die Möglichkeiten, Infrastruktur mit Hilfe der Digitalisierung zu optimieren und effizienter zu machen, sind nahezu unbegrenzt. So lassen sich durch den Einsatz neuer, intelligenter Baumaterialien, die mit ihrer Umwelt interagieren, beispielsweise widerstandsfähigere Brücken oder Gebäude errichten. Big Data kann die Organisation und den Betrieb von Gesundheitsinfrastruktur verbessern oder einen Beitrag zur Schaffung von smarten Verkehrssystemen leisten, in denen Verkehrsteilnehmer, Ampeln und Straßen direkt miteinander kommunizieren. Besonders relevant für die weitere Entwicklung von Infrastruktur sind folgende Bereiche:

Datenerhebung: IoT-Technologien ermöglichen es, über miteinander verbundene Geräte eine Vielzahl an Informationen zu sammeln, auszutauschen und zu verarbeiten. Vor dem Hintergrund sich stetig verbessernder Möglichkeiten der Datenanalyse wirkt sich dies auf den gesamten Lebenszyklus von Infrastrukturmaßnahmen aus. Im Bereich der Planung liefern IoT-generierte Daten zum Beispiel Verkehrs- oder Stadtplanern wertvolle Hinweise zu Verkehrsströmen oder dem Nutzungsverhalten von Personengruppen. Diese Hinweise können über analytische Modelle zur Vorbereitung von planerischen Entscheidungen genutzt werden.

Im laufenden Betrieb tragen IoT-Daten zu einer besseren Steuerung und Überwachung sowie zu einem reibungslosen Ablauf bei. Durch die Bereitstellung von Messdaten etwa zur Schienentemperatur oder über Sensoren zur Erkennung selbst kleinster Unregelmäßigkeiten lassen sich Betrieb und Instandhaltung optimieren. Intelligente Infrastrukturen sind zudem in der Lage, die Preisgestaltung zu verbessern sowie Angebot und Nachfrage effizient aufeinander abzustimmen. So können mit Hilfe von Smart-Metering-Technologie eine bessere Kenntnis der tatsächlichen Nutzung von Infrastruktur zu unterschiedlichen Zeiten und eine daraufhin abgestimmte Preisstaffelung als Steuerungselement erreicht werden.

Datenlagerung und -verarbeitung: Mit Cloud-Computing kann ein Netzwerk von Remote-Servern, die im Internet gehostet werden, Daten speichern, verwalten und verarbeiten, anstatt sie auf einem Personal Computer oder einem Server vor Ort zu hosten. Cloud-Computing hat auch in der Infrastruktur die Möglichkeit geschaffen, die Datenexplosion kontrolliert zu nutzen und an Geschwindigkeit und Agilität zu gewinnen.

Datenanalyse: Mittels Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) lassen sich große Mengen von Daten intelligent und selbstlernend analysieren und zur Optimierung von Infrastrukturprojekten einsetzen. KI wird bisher vor allem im Versorgungssektor angewandt. Hier sind die Anwendungen vielfältig und reichen von vorausschauender Wartung über die Modellierung von Risiken bis hin zur Echtzeitanalyse über die Verfügbarkeit und Qualität von Ressourcen wie zum Beispiel Wasser oder Energie. Andere Infrastrukturbereiche werden folgen. So hat das Weißbuch der Europäischen Kommission zu künstlicher Intelligenz erst kürzlich das Entwicklungspotenzial von KI im Gesundheitswesen und im Transportwesen hervorgehoben. Auch bei der Entwicklung des autonomen Fahrens ist KI von zentraler Bedeutung, um die vielfältigen Daten von in Autos oder Straßen verbauten Sensoren zu interpretieren.

Dateninteraktion: Building Information Modeling (BIM) wird den Bereich jedweder infrastruktureller Bauwerke revolutionieren. BIM umfasst die vernetzte Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden und anderen Bauwerken mit Hilfe von Software. Dabei werden alle relevanten Bauwerksdaten digital modelliert, kombiniert und erfasst. BIM stellt ein wirkungsvolles, auf IoT-Technik und KI gestütztes Instrument zur Optimierung von Infrastruktur dar, das in Zukunft immer stärker Berücksichtigung finden wird.

Datengetriebene Wartungstechnik: Die Robotik wird bei der Steuerung und beim Betrieb von Infrastruktur eine immer größere Rolle spielen. Roboter mit selbstlernenden Fähigkeiten werden bislang von Menschen ausgeführte Tätigkeiten ersetzen und optimieren. Im Bereich der Verkehrsinfrastruktur helfen Roboter etwa bei der Inspektion und Wartung von Brücken. Im Versorgungsbereich ermöglichen sie die Zustandsbeurteilung von unterirdischen Rohrleitungen für Wasser, Öl oder Gas.

Datensicherheit: Die Blockchain-Technologie dient der Sicherheit von Datenübertragungen jeglicher Art. Mit ihr kann der Austausch von Daten zuverlässig und sicher durchgeführt und bestätigt werden. Wie für alle sensiblen Bereiche in Wirtschaft und Gesellschaft, bei denen es auf Nachvollziehbarkeit und Sicherheit ankommt, wird die Blockchain-Technologie auch die Datensicherheit im Bereich von Infrastruktur nachhaltig prägen. Dies umso mehr, als zahlreiche Infrastrukturen in hohem Maße sicherheitsrelevant sind.

Die Monetarisierung von Daten schafft Zusatzerträge

Daten haben einen multiplen Mehrwert für Infrastrukturprojekte. Sie helfen, deren Betrieb zu verbessern, leisten einen Beitrag zur Kosteneffizienz und bieten darüber hinaus die Grundlage für Zusatz-erträge aus dem Geschäftsfeld des „Data-Sharing“. Dies ist möglich, weil mit modernen Technologien ausgestattete Infrastruktursysteme fortlaufend eine Menge an Daten erheben, die auch für andere interessant sein können. Dabei lassen sich drei Haupttypen von Daten unterscheiden. Erstens: Strukturdaten, welche die Eigenschaften der Infrastrukturanlage selbst darstellen. Zweitens: Aktivitätsdaten, das heißt Berichtsdaten über die Nutzung der Infrastrukturanlage. Und drittens: Echtzeitdaten, welche wohl den größten Wert darstellen.

In all diesen Bereichen fallen in der Regel nutzerbezogene und betriebsspezifische Informationen wie zum Beispiel Sensor- oder Metadaten an, die auch für Dritte aus der Privatwirtschaft oder aus der öffentlichen Verwaltung einen hohen Nutzen haben. Grundsätzlich gibt es verschiedene Modelle der Monetarisierung von Infrastrukturdaten. So lassen sich entweder Rohdaten oder bereits aufgearbeitete Daten durch den Infrastrukturbetreiber an Interessierte verkaufen. Zudem hat der Betreiber gegebenenfalls die Möglichkeit, auf Grundlage der von ihm erhobenen Daten gegen Entgelt selbst weitere Dienstleistungen anzubieten. Dies kann etwa auch über die Kooperation mit einem ausgewählten Partner geschehen. Für die zusätzliche Monetarisierung von Daten scheint die Zeit gegenwärtig günstig. Denn aktuell erfolgt auf EU-Ebene die Erarbeitung eines neuen Regelwerks für den Austausch von Industriedaten. Der Infrastruktursektor könnte auf dem entsprechenden Markt künftig zu einem wichtigen Akteur werden, wenn er bereit ist, neue datengestützte Technologien in Zukunft stärker zu integrieren.

Neue Herausforderungen für Investoren

In der vierten Stufe der Industrialisierung kommt es nicht mehr nur auf die physische Qualität von Infrastruktursystemen an, sondern zunehmend darauf, durch die Integration digitaler Technologien Infrastrukturen anpassungsfähiger und effektiver zu machen. Vor allem in großen Städten, wo Plattformen wichtige Treiber für grüne, intelligente und nachhaltige Dienstleistungen sind, dürften Infrastruktursysteme zunehmend als transversale Anlagen konzipiert werden. Waren Infrastruktursysteme bisher vor allem überwiegend zentralisiert und in sich geschlossen, wird es künftig verstärkt auf den Aspekt der Vernetzung und der Anschlussfähigkeit ankommen. Diese Trends haben Konsequenzen auch für Investoren.

Auswahl von Infrastruktur: Vor dem Hintergrund der Dynamik der Digitalisierung sollten Investoren eine „Least-Regret-Strategie“ mit einer „Brave-New-World-Strategie“ kombinieren. Dabei geht es darum, das Investment-Spektrum im Bereich der Infrastruktur auf solche Projekte hin zu untersuchen, die einerseits möglichst widerstandsfähig sind und andererseits das langfristig gesehen höchste Wertschöpfungspotenzial in einer sich verändernden Welt bieten.

Strukturierung von Transaktionen: Angesichts der vielfältigen Auswirkungen und Einsatzmöglichkeiten von Digitalisierung geht es darum, die finanziellen, rechtlichen und zeitlichen Risiken sowie solche, die sich aus der dynamischen Entwicklung des jeweiligen Umfeldes ergeben, in der Strukturierung stärker zu berücksichtigen.

Investment-Umfeld: Infrastruktur ist nicht mehr nur ein physisches Asset. Vielmehr entstehen neue Leistungen und Geschäftsmodelle, die auf der Digitalisierung basieren. Vor diesem Hintergrund sollten Investoren analysieren, in welchem Umfang mögliche Infrastruktur-Investments die Weiterentwicklung der Wertschöpfungskette berücksichtigen beziehungsweise berücksichtigen können.

Asset Management: Um die Chancen der Digitalisierung zu nutzen, sollte das Management von Infrastruktur-Assets dazu beitragen, die bestehende Infrastruktur anzupassen und zu modernisieren und gleichzeitig die Risiken der Digitalisierung zu beherrschen; sowohl die internen (technologische Veralterung) als auch externen (Wettbewerb durch neue Akteure).

Fazit

Vor dem Hintergrund der Digitalisierung muss Infrastruktur künftig aus einer erweiterten Perspektive betrachtet werden. In der Vergangenheit wurden Infrastrukturanlagen zumeist als wenig anschlussfähige Insellösung konzipiert und betrieben, was in einem gewissen Rahmen der siloartigen Organisation der öffentlichen Dienste geschuldet war. Diese Zeiten sind vorbei. Die Digitalisierung strebt nach Vernetzung. Infrastrukturanlagen sollten nun als transversale Anlagen konzipiert werden, welche die Zusammenarbeit verschiedener Akteure auf verschiedenen Ebenen möglich machen. Vor diesem Hintergrund sollten Infrastrukturmanager und deren Investoren einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen, der von Anfang an nicht nur die physischen Eigenschaften der Infrastrukturanlagen, sondern auch die darin eingebettete Technologie berücksichtigt.

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