Wir entwickeln die e-diale Energieversorgung

Die Energiewende ist eine Generationenaufgabe: Bis 2030 soll der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromversorgung auf mindestens 80 Prozent steigen. Das bringt nie dagewesene Herausforderungen mit sich – aber auch einzigartige Chancen. Die Normen und Standards, die der VDE entwickelt, sind dafür Wegbereiter. Sie spielen bei allen Zukunftsthemen eine Rolle: vom Internet of Energy (IoE) bis zur Cybersecurity, bei Power2X und E-Mobility, bei Microgrids und in Smart Markets.

Der VDE ist dabei nicht nur in Deutschland aktiv, sondern rund um den Globus: Im Silicon Valley bringen wir unser Know-how in die Batterieforschung ein und bauen lokale Expertise auf. In China organisieren wir mit State Grid China eine Energiewende-Initiative. Und in Singapur verbinden wir Energienetze – mit multimodalen Konzepten für eine Vielzahl von Inseln. Mit anderen Worten: Der VDE ist einer der Treiber der Energiewende. In Deutschland und international.

Wir sind die Vorreiter der elektrischen Energietechnik
Die Zukunft ist vernetzt, digital, elektrisch. Und wir gestalten sie. Die Energietechnische Gesellschaft im VDE bietet der gesamten Branche eine Plattform – für Industrie und Wissenschaft, für Energieversorger und Energieanwender.

Wir machen smarte Energiesysteme möglich
Früher kamen Produkte auf den Markt und erst danach die dazugehörigen Normen. Heute ist es umgekehrt. Dieser Paradigmenwechsel garantiert Herstellern Investitionssicherheit. Und nur so kann der Umbau der Energiesysteme gelingen.

Wir planen die Netze von morgen
Der Anteil von Strom aus volatilen Quellen steigt. Als technischer Regelsetzer gestaltet das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE den Wandel maßgeblich mit – und trägt mit VDE Anwendungsregeln, FNN Hinweisen, Studien und Positionspapieren dazu bei, dass die Energieversorgung stets zuverlässig funktioniert.

Produkte und Services

Unsere Themen

Windrad und Solarpanel mit Sonne im Hintergrund

Energiewende

Durch die Nutzung erneuerbarer Energien in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr sollen das Klima geschützt und die Klimaschutzziele umgesetzt werden. Bis zum Jahr 2050 sollen die Treibhausgasemissionen um mindestens 80 bis 95 Prozent gegenüber 1990 reduziert, der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch um 60 Prozent und am Bruttostromverbrauch um mindestens 80 Prozent erhöht sowie der Primärenergieverbrauch um 50 Prozent (gegenüber 2008) verringert und die Energieeffizienz jährlich um 2,1 Prozent über die Sektoren Strom, Wärme und Verkehr hinweg gesteigert werden. Der VDE gestaltet dabei die Energiewende aktiv mit.

In Studien und mit seinen Task Forces untersucht der VDE Auswirkungen der Energiewende, identifiziert Herausforderungen und Handlungsbedarf und gibt Empfehlungen für die lang- und kurzfristige Weiterentwicklung von Technik und Ordnungsrahmen. Dabei stehen vor allem auch Systemfragen im Fokus.

VDE Anwendungsregeln machen neue Konzepte und innovative Technologien für den Netzbetrieb alltagstauglich: Anschlussbedingungen geben aus Systemsicht den technischen Rahmen für die Energiewende vor. Im Fokus steht dabei die sichere Weiterentwicklung des Gesamtsystems hin zu 80 Prozent Erneuerbare Energien. Dabei sollen Nachrüstungen weitestgehend vermieden werden. Die Herausforderung dabei: Mit allen Fachkreisen müssen vorausschauend die Anforderungen konkretisiert werden und Planungs- und Investitionssicherheit geschaffen werden.

In der nationalen, europäischen und internationalen Normung entwickeln Experten Konzepte für aktuelle und künftige Technologien, etwa für die Integration von Elektromobilität und Smart Grids oder der neuen Rolle von Stromspeichern als System. Herausforderung dabei: Die deutschen Lösungen – die zum Teil vor dem Hintergrund anspruchsvoller energiepolitischer Ziele entstehen – in die europäische Normung einzubringen. Diese Transferaufgabe ist ein wichtiger Baustein für die internationale Wettbewerbsfähigkeit der hier entwickelten Technologien und Produkte.

Windräder mit Motiven zum Internet der Dinge

Digitalisierung

Die Digitalisierung der Energiewirtschaft betrifft alle Bereiche von der Energiebereitstellung über die Übertragung und Verteilung bis hin zum Vertrieb. Treiber sind die zunehmende Komplexität des Energiesystems aufgrund der Dezentralisierung und Kleinteiligkeit auf der Erzeugungsseite, die Notwendigkeit der Flexibilisierung des Gesamtsystems, die Vernetzung mit anderen Sektoren wie Wärme und Verkehr und nicht zuletzt Kostendruck. Hinzu kommen neue Internettechnologien und -anwendungen, neue Geschäftsprozesse und -modelle, ein verändertes Kundenverhalten und steigender Wettbewerbsdruck durch neue, branchenfremde Marktteilnehmer. Der VDE leistet hier wichtige Beiträge – von der Forschung bis zur konkreten Implementierung und Anwendung:

In Studien untersucht der VDE unter anderem Potenziale und Konzepte zur Hebung von Flexibilitätsoptionen sowie Auswirkungen und Grenzen für den sicheren Betrieb mit IKT. Um den hohen Grad der Versorgungssicherheit aufrechtzuhalten, bleibt der sichere Systembetrieb auch mit dem vermehrten Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien oberstes Ziel. VDE FNN stellt dazu vorausschauend Anforderungen für den sicheren Systembetrieb auf und leitet Handlungsbedarfe ab.

Durch VDE Anwendungsregeln, Normen und Hinweisen werden neue Konzepte und innovative Technologien für den Stromnetzbetrieb alltagstauglich gemacht, zum Beispiel zu digitalen Schutzsystemen, regelbaren Ortsnetzstationen, zur netzdienlichen Steuerung von Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen und durch die Festlegungen für interoperable und austauschbare Messsystemkomponenten. Softwareunabhängige Datenmodelle gewährleisten das sichere Zusammenspiel unterschiedlicher Komponenten: vom Elektromobil bis zur PV-Anlage, vom Smart Grid bis in das Smart Home.

Das VDE Institut prüft und zertifiziert unter anderem Smart-Home-Systeme.

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Intelligente Netze und Netzausbau

Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende ist die gezielte Weiterentwicklung des Gesamtsystems – der Stromnetze, der Erzeugungs- und Kundenanlagen. Der Aus- und Umbau unserer elektrischen Übertragungs- und Verteilnetze sind unverzichtbarer Bestandteil der Energiewende. Für die massive, wetterabhängige und dezentrale Einspeisung von Strom sind unsere Stromnetze in Deutschland nicht ausgelegt. Weiträumige Übertragungsnetze können die regional stark schwankende Stromerzeugung durch Windenergie- und Photovoltaikanlagen ausgleichen. Intelligente, mit Informations- und Kommunikationstechnik ausgestattete Netze (Smart Grids) erhöhen die Flexibilität und Steuerbarkeit der an das Netz angeschlossenen dezentralen Erzeugungsanlagen, Speicher und veränderlichen Lasten. An der Zukunft der Netze arbeitet der VDE aktiv mit:

Neue Ansätze und Netzkonzepte unter anderem zur Übertragungstechnologie, Schutz- und Automatisierungstechnik und Anwendung von Gleichstrom in Verteilnetzen untersucht der VDE in aktuellen Studien und in seinen Task Forces.

Neue Konzepte und innovative Technologien werden durch VDE Anwendungsregeln zum Beispiel für den Netzbetrieb alltagstauglich und zukunftssicher gemacht. Anschlussbedingungen spannen aus Systemsicht den technischen Rahmen für die Energiewende auf.

Die Weiterentwicklung der Normen und speziell das Einbringen von in Deutschland entwickelten Lösungen in die internationale Normung ist ein wichtiger Baustein für die Wettbewerbsfähigkeit und Zukunftssicherheit der hier entwickelten Technologien und Produkte. Die VDE Ergebnisse bilden die Grundlage für weltweit einsetzbare Lösungen aus Deutschland, zum Beispiel sichern international anerkannte Architekturmodelle Interoperabilität.

Der VDE steht für Sicherheit und Qualität von elektrotechnischen Anwendungen, prüft und zertifiziert Produkte und Anwendungen, wie PV-Anlagen. Daneben bietet das VDE Institut alle wichtigen Prüfungen und Zertifizierungen rund um die Netzkonformität an und bestätigt das Technische Sicherheitsmanagement (TSM).

Durch die Zusammenarbeit von Wissenschaft, Herstellern und Anwendern im VDE wird die Weiterentwicklung mit Blick auf das Gesamtsystem gezielt vorangetrieben. Der VDE ist Impulsgeber für Politik und Ordnungsrahmen.

Flexibilität

Erneuerbare Energien erfordern Flexibilität. Wind und Sonne sind wesentliche Säulen erneuerbarer Energie. Für den Erfolg der Energiewende braucht es daher Verbraucher und Erzeuger, die flexibel auf die jeweilige Erzeugungssituation reagieren. Auch der Ausbau der Netze unterstützt den Ausgleich von Erzeugungsschwankungen der erneuerbaren Energien. Ein vollständiger Ausgleich über das Netz ist aber weder wirtschaftlich sinnvoll noch technisch möglich. Ein weiteres unverzichtbares Element sind daher Stromspeicher. Sie können Erzeugungsschwankungen auf allen Spannungsebenen ausgleichen und zusätzlich die Netze entlasten. Speicher können zudem auch Systemdienstleistungen erbringen.

In Studien und in seinen Task Forces untersucht der VDE unter anderem die Aufgaben und den Bedarf unterschiedlicher Flexibilitätsoptionen wie Speicher, flexible Kraftwerke und Netzausbau, Erzeugungs- und Verbrauchsmanagement. Der VDE vergleicht Speichertechnologien sowie Konzepte für deren Integration in den Strommarkt, zum Beispiel im Rahmen regionaler Flexibilitätsmärkte.

Durch FNN Hinweise werden Anschlusskonzepte und Rollen für Stromspeicher festgelegt und deren netzbetriebliche Verwendung ermöglicht.

Das Einbringen von in Deutschland entwickelten Lösungen in die Normung, zum Beispiel für Speichertechnologien, und deren Integration als Systemkomponente im Stromnetz, ist zukunftsweisend.

Der VDE prüft und zertifiziert verschiedenste Batteriespeicher in seinem hochmodernen Batterieprüfzentrum und VDE Renewables bietet ESS-Dienstleistungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette an.

Isolatorarbeiten zur Befestigung von Leitungen

Sicherheit

Eine jederzeit sichere Versorgung erfordert eine ständige Weiterentwicklung des Versorgungssystems. Die Erzeugung aus Erneuerbaren Energien, der großräumige Stromhandel im europäischen Binnenmarkt, immer leistungsstärkere Verbraucher bei immer störempfindlicheren Verbrauchsgeräten und mobile Verbraucher in Form von Elektroautos – bei gleichbleibender Versorgungsqualität: Das sind die Herausforderungen der kommenden Jahre. Die VDE Experten tragen dazu bei, diese zu meistern:

Der VDE untersucht in Studien und in seinen Task Forces unter anderem die Marktintegration erneuerbarer Energien sowie Konzepte und Grenzen für den sicheren Betrieb des Stromnetzes mit Informations- und Kommunikationstechnologie.

In VDE Anwendungsregeln und Hinweisen werden Anforderungen an Schutz- und Leittechnik spezifiziert, Einflüsse auf die Spannungsqualität und negative Rückwirkungen durch Verbrauchsgeräte identifiziert und Gegenmaßnahmen erarbeitet.

Die jährlich erhobene Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik ermöglicht eine repräsentative Auswertung der Entwicklungen auch über lange Zeiträume.

Normen und Standards machen alltägliche Produkte sicherer. Das zeigt sich zum Beispiel bei Hausinstallationen und Hausgeräten: Hier ist heute selbstverständlich, dass selbst Kinder elektrotechnische Produkte sicher verwenden können.

Das VDE Institut prüft Sicherheit und Qualität elektrotechnische Anwendungen und zertifiziert Produkte und Anwendungen, etwa Haushaltsgeräte, Spielzeuge und Kabel. Daneben bestätigen die VDE Experten das Technische Sicherheitsmanagement (TSM). Zudem unterstützt das VDE Institut Unternehmen dabei, das AuS-Gütesiegel zu erlangen, das für höchste Qualität in der Ausbildung und Arbeitssicherheit bei Arbeiten unter Spannung steht.

Energieerzeugung

Der Stromerzeugungsmix befindet sich in einem fundamentalen Wandel. Erneuerbare Energien werden immer mehr zur dominierenden Stromquelle. Strom wird zunehmend in kleinen, in der Fläche weit verteilten Einheiten erzeugt – abhängig von Sonne und Wind. Der Erfolg der Energiewende hängt auch von flexiblen, bedarfsorientierten Erzeugern ab. Denn nur sie sind derzeit in der Lage, kurz- und längerfristige Kapazitätsmängel bei Netzen, Speichern und volatilen erneuerbaren Energien auszugleichen oder Engpässen im Netz abzuhelfen. Nur durch deren Einsatz ist eine stabile und sichere Stromversorgung während der Transformationsphase gewährleistet.

Der VDE untersucht in Studien und in seinen Task Forces unter anderem neue Ansätze für die Integration erneuerbarer Energien, Möglichkeiten und Weiterentwicklungsbedarf für den sicheren Systembetrieb mit dezentralen und konventionellen Erzeugungsanlagen.

Durch VDE Anwendungsregeln werden die Anforderungen an Erzeugungsanlagen vorausschauend festgelegt, damit auch die vielen kleinen Anlagen netzdienlich und langfristig sowie systemstützend wirken.

Aktuelle Lösungen und langfristige Strategien, zum Beispiel zu Speichersystemen, Inselnetzen und vielem mehr werden national und international in der Normung erarbeitet.

Der VDE prüft und zertifiziert zum Beispiel PV-Anlagen auf elektrische und technische Sicherheit und ermöglicht damit eine Bewertung der Anlagen für Investoren.

Energieeffizienz

Weltweit steigt die Nachfrage nach Energie, aber viele unserer natürlichen Energieressourcen sind endlich. Es ist daher absehbar, dass mit zunehmendem Ressourcenmangel die Energiepreise massiv steigen werden. Zudem beschleunigt gerade die Verbrennung fossiler Energieträger den Klimawandel. Die Steigerung der Energieeffizienz wirkt dämpfend auf die Energiepreise, senkt die Abhängigkeit von Energieimporten, mindert den Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid und erhöht die Versorgungssicherheit. Der schonende Umgang mit und die intelligente Nutzung von Energie ist daher eine der zentralen Herausforderungen der Zukunft. Der VDE begleitet die Entwicklung der Technologien zur Energieeffizienz:

In Studien beschäftigt sich der VDE unter anderem mit der Effizienzsteigerung durch Spartenintegration, Ansätzen für die energetische Optimierung des Bahnverkehrs, der Effizienz- und Einsparpotentiale elektrischer Energie in Deutschland bis 2025 sowie der Hebung von Ennergieefizienz-Potenzialen durch Smart Living.

Durch Standardisierung und konkrete Produkt- und Testanforderungen ermöglicht der VDE die fachkundige Prüfung und Beurteilung elektrotechnischer Erzeugnisse.

Die VDE DKE Normungs-Roadmap „Elektrische Energieeffizienz“ veranschaulicht, wie eindrucksvoll die erzielten Ergebnisse im Bereich Energieeffizienz sind: Der durchschnittliche Energieverbrauch von Elektrogeräten, wie Kühl- oder Gefrierschränken, Geschirrspülern oder Waschmaschinen, hat sich massiv verringert: in den vergangenen zwanzig Jahren um über 30 Prozent. Dies entspricht einer Energieersparnis von zehn Terawattstunden pro Jahr in Europa oder der Jahresenergie eines größeren Atomkraftwerks.

Das VDE Institut führt Energieaudits und Messungen zu Energieverbräuchen und Wirkungsgraden durch.

Cyber Security

Durch die Einführung von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) im Rahmen der Digitalisierung der Energieversorgung entstehen neben neuen Dienstleistungen und neuen Marktchancen völlig neue Fragen und Herausforderungen. Gerade Daten, die aufgrund ihres Personenbezugs oder ihrer Kritikalität für die Energieinfrastruktur eines besonderen Schutzniveaus bedürfen stehen dabei im Vordergrund. Die Energieinfrastruktur ist eine kritische Infrastruktur. Deshalb müssen entsprechende Schutzmechanismen definiert werden, um die Versorgungs- und Betriebssicherheit zu gewährleisten sowie Mechanismen für den Datenschutz und zum Schutz gegen Störungen und Angriffe (Betriebsschutz) festgelegt werden.

Der VDE untersucht in Studien und in seinen Task Forces unter anderem Auswirkungen und Grenzen für den sicheren Betrieb mit IKT, formuliert geeignete Sicherheitsanforderungen und neue Konzepte für Schutzmaßnahmen zur Absicherung der Energieinfrastruktur und der Kommunikation im Smart Grid.

Netzbetreiber sind zum Schutz der relevanten Anwendungen, Systeme und Komponenten für einen sicheren Netzbetrieb dazu verpflichtet, ein Informationssicherheits-Managementsystem (ISMS) einzuführen und zu zertifizieren. VDE FNN ordnet in dem Hinweis Informationssicherheit in der Energieversorgung relevante gesetzliche Regelungen ein und gibt Hinweise, wie sich ein ISMS einführen lässt und wie sicherheitsrelevante Vorfälle zu melden sind.

Mit seinen auch international aktiven Experten treibt der VDE die Entwicklung von Normen und Standards für die hard- und software technische Regelung des Energiesystems voran. Auch für die IT-unterstützte Abwicklung von Marktprozessen werden Lösungen aus Deutschland eingebracht.

Sektorenkopplung

Speicherung und Lastverschiebung sind zentrale Herausforderungen, aber gleichzeitig auch Chancen für die Energiewende. Wegen der ungleichen Verteilung der erneuerbaren Energien – vor allem von Sonne und Wind – sind der überregionale Energieausgleich und die Speicherung unerlässlich für das gelingen der Energiewende. Durch technologische Fortschritte haben sich Energiespeicher und -wandler deutlich weiterentwickelt. Durch die in Sektorenkopplung lassen sich in modernen und nachhaltigen Energieversorgungssystemen unterschiedliche Energieträger miteinander vernetzen. So lassen sich technisch optimale und wirtschaftliche Lösungen für Mobilität, Prozesswärme, Raumwärme, Kälte, Antriebe und IKT realisieren.

Der VDE untersucht in Studien und in seinen Task Forces, wie sich die heute verwendeten Energieträger – allen voran fossile Brennstoffe – durch Strom, Wärme und Gas ersetzen lassen. Dazu gehören auch neue Ansätze und Konzepte für die Energieversorgung sowie Anwendungsfelder für unterschiedliche Wandlungs- und Speichertechnologien.

VDE Anwendungsregeln und -Hinweise legen Anschlusskonzepte für Stromspeicher fest und ermöglichen deren netzbetriebliche Verwendung.

Normen bilden bereits heute die Trends von Morgen ab: So sichern zum Beispiel hochflexible Datenmodelle die Interoperabilität.

Energieanwendungen

Die Umwandlung mechanischer Energie in elektrischer Energie (Generatoren, Rekuperation beim Bremsen von Fahrzeugen) und die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie (elektrische Maschinen und Antriebe) soll aufgrund des großen Anteils unerwünschter Wärmeenergie besonders hohe Wirkungsgrade haben. Hierfür ist ein enge Zusammenarbeit von Maschinenbau, Elektrotechnik und Halbleiterindustrie – für die Leistungselektronik – notwendig. Der VDE unterstützt die Entwicklung neuer Konzepte und Lösungen und deren zügige Übertragung in andere Branchen.

So wurde für den Antriebsstrang von Elektroautos, Leistungselektronik und Elektromotoren in kleinste Baugrößen und robuste Lösungen zusammengefasst. Weitere Beispiele geben Klein- und Mikroantriebe, die heute vielfach bei modernen Aktoren in Regelsystemen Verwendung finden. Baugröße, Gewicht, Materialverbrauch, Wirkungsgrad und Störabgabe werden dabei stetig verbessert.

Illustration Konzept einer nachhaltigen Welt

Umwelt + Naturschutz

Jede bauliche Maßnahme am Energienetz hat Auswirkungen auf Umwelt und Natur, die von Beginn an mit einbezogen werden müssen. Dazu arbeiten beim VDE Naturschutzverbände, Industrie, Netzbetreiber und Wissenschaft zusammen an Lösungen. Gemeinsam identifizieren sie wirkungsvolle Maßnahmen und legen Regeln und Standards fest, zum Beispiel zum Vogelschutz oder zur Minimierung von Feldern. Dies schafft bei Anwendern Investitionssicherheit und bei der Bevölkerung Akzeptanz für die baulichen Maßnahmen.

Durch VDE Anwendungsregeln werden Anforderungen, zum Beispiel für den Vogelschutz (Kollisionsschutz und Schutz gegen Stromunfälle), an Freileitungen festgelegt. Zudem erhalten Anwender durch Hinweise Unterstützung dabei, wie sich elektrische und magnetische Felder minimieren lassen.

Das VDE Institut prüft auf gesundheitsgefährdende Stoffe (PAK), prüft die RoHS-Konformität und bewertet die Einhaltung der WEEE- und REACH-Richtlinien.

Auch in der Normung spielt die Themen Umwelt und Naturschutz eine wichtige Rolle: So kümmert sich ein eigenes Gremium um die Umweltschutz und Nachhaltigkeit bei Produkten in der Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik.

EU-Flagge mit weiteren Flaggen im Hintergrund

Europäische Network Codes

Die Europäischen Network Codes sind europaweit harmonisierte Netzzugangsbedingungen für grenzüberschreitenden Stromaustausch. Ziel ist es, den Wettbewerb im Elektrizitätsbinnenmarkt zu verbessern und einen funktionieren und transparenten Großhandelsmarkt zu etablieren. Neben den konkreten Vorgaben, die eins zu eins in jedem Mitgliedsstaat rechtsverbindlich sind, enthalten die Network Codes Ziele, die national ausgestaltet werden müssen.

Herausforderung dabei: Viele Themen, die den grenzüberschreitenden Stromaustausch betreffen, hängen auch vom jeweils unterschiedlichen nationalen Ordnungsrahmen und den konkreten energiepolitischen Zielen ab. Mit Blick auf die Energiewende gilt: Ein sicherer Netzbetrieb mit einem Anteil von 80 Prozent Erneuerbaren ist mit dem europäischen Minimalkonsens an Anforderungen nicht möglich. Es muss also sorgfältig abgewogen werden, wo nationaler Spielraum für den sicheren und effizienten Betrieb im entsprechenden energiepolitischen Rahmen notwendig ist und wo europaweit gemeinsame Normen sinnvoll sind.

Der VDE ist dabei auf zwei Feldern aktiv:

Im Auftrag des BMWi setzt der VDE die europäischen Vorschriften durch VDE Anwendungsregeln in nationales Regelwerk um und konkretisiert diese. Die Herausforderungen dabei: Mit allen Fachkreisen müssen die Ziele der Energiewende und des grenzüberschreitenden Stromhandels als Regeln konkretisiert werden. Was konkret in Deutschland zwischen der Umsetzung der Energiewende im Netz und bei den angeschlossenen Anlagen erforderlich ist, wurde in umfangreichen Studien untersucht. Die Ergebnisse fließen in die VDE Anwendungsregeln ein.
Im Rahmen der europäischen Normung werden konkrete Auswirkungen der europäischen Vorschriften auf die Normung bestimmt und Aktualisierungen angestoßen. Herausforderung dabei: Die deutschen Lösungen – die zum Teil vor dem Hintergrund anspruchsvoller energiepolitischer Ziele entstehen – in die europäische Normung einzubringen. Diese Transferaufgabe ist ein wichtiger Baustein für die internationale Wettbewerbsfähigkeit der hier entwickelten Technologien und Produkte.

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