Photovoltaikmodule gehören zu den vielversprechendsten Technologien der Energiewende. Über zweieinhalb Millionen Anlagen sind mittlerweile auf Dächern von Ein- und Mehrfamilienhäusern wie von Industrie- und Gewerbebetrieben oder auf Freiflächen zu sehen. Nach Willen der Bundesregierung sollen sie in Zukunft in Deutschland einen Großteil des Stroms aus erneuerbaren Quellen liefern. Doch so klimafreundlich die Anlagen sein mögen, bei Herstellung und Entsorgung gibt es Nachholbedarf. So existiert noch kein großer Markt für die Wiederverwendung gebrauchter PV-Module. Oft verschwinden große Mengen von Modulen unkontrolliert im Nirvana. Große Mengen bedeutet in dem Fall bis zu einer Million Tonnen. So viele Altmodule fallen bis 2030 schätzungsweise jährlich an. 80 Prozent des Abfalls setzt sich aus Modulen zusammen, die innerhalb der ersten vier Betriebsjahre aufgrund von Produktfehlern oder Störungen entsorgt werden. Auch die im Anschluss an 25 Jahre Erstnutzung zur Verfügung stehende Leistungsgarantie von 80 Prozent bleibt häufig ungenutzt. Gehemmt wird das aufwendige Second-Life-PV-Geschäft u.a. durch eine schwierige Finanzierbarkeit.
R-Strategien implementieren
Das Beispiel zeigt, was in vielen Branchen in Deutschland der Status quo ist: Noch immer wird eine kreislauforientierte Abfallwirtschaft mit Fokus auf rein ökonomischen Vorteilen anstatt einer echten Kreislaufwirtschaft verfolgt. Potenziale für Umweltentlastung und Marktwachstum werden folglich nicht ausgeschöpft. Doch was bedeutet „echte“ Kreislaufwirtschaft überhaupt? Ein Ansatz für das Wirtschaften in Kreisläufen ist es, wenn Güter etwa in Form von Leasing- oder Betreibermodellen zur Verfügung gestellt werden. Ebenso wichtig kann auch die zirkuläre Planungsstrategie sein, die bereits bei der Ideengenerierung und Planung von Produkten ansetzt, sowie eine technische Strategie, die eine Produktlebensdauerverlängerung, die Nutzungsintensivierung und das Ende des Produktlebenszyklus einbezieht. Hier kommt das Konzept der R-Strategien zum Einsatz. Es baut auf dem Prinzip ‚Reduce, Reuse, Recycle‘ auf. Dieses stellt eine Systematisierungsgrundlage für zirkuläre Strategien dar und dient als Werkzeug für die Implementierung.
Im Folgenden konzentrieren wir uns auf die Strategie Reduce by Design, also Reduktion durch Design, die sich auf die Phase im Produktlebenszyklus nach der Ressourcenentnahme und vor der Produktion bezieht und besonderes Potenzial bietet. Sie zielt darauf ab, den Ressourcenverbrauch bei der Planung technischer Systeme und Stoffströme zu minimieren. Damit ist sie in der Hierarchie für Ressourceneffizienz und Kreislaufführung höher einzustufen als spätere Eingriffe in bestehende Produktsysteme. Laut Umweltbundesamt werden über 80 Prozent der Umweltauswirkungen eines Produkts während der Designphase bestimmt. Folgen Unternehmen hier der Denkweise namens Circular Thinking, steht der Weg von der linearen zur zirkulären Wertschöpfung offen. Die neunte Ausgabe von Rockwell Automations „State of Smart Manufacturing“ Report liefert Einblicke in Trends und Herausforderungen für Hersteller. Dazu wurden über 1.500 Fertigungsunternehmen befragt, knapp 100 der befragten Unternehmen kommen aus Deutschland. ‣ weiterlesen
KI in Fertigungsbranche vorn
Normen zur Unterstützung der R-Strategien
Wollen Unternehmen ein kreislauffähiges Produkt, können sie sich an einigen Normen und Standards orientieren. Wurden diese ursprünglich dazu genutzt, Funktionalität, Sicherheit, Qualität und Kompatibilität von Produkten und Dienstleistungen sicherzustellen, geben sie heute Aspekten wie Ressourcenschonung, Produktlebenszeitverlängerung, Wert- und Qualitätserhaltung sowie Abfallvermeidung ein höheres Gewicht. Bei der Erstellung von Normen sollten Unternehmen darauf achten, dass diese sinnvollen R-Strategien in späteren Phasen des Produktlebenszyklus nicht einschränken oder behindern. Sicherheit kann die von DIN, DKE und VDI bereitgestellte deutsche Normungsroadmap Circular Economy vermitteln. 163 Regelwerke fördern das kreislauforientierte Wirtschaften im Bereich Reduce. Die Normen und Standards definieren beispielsweise, wie ein umweltbewusstes Design erarbeitet werden kann. Dabei spielen Aspekte wie eine verlängerte Produktnutzungsdauer, die Fähigkeit, am Ende der Nutzungsdauer Komponenten von Produkten wiederzuverwenden oder Materialien zu recyceln, und der Einsatz von wiederverwendeten Komponenten und/oder recycelten Materialien in Produkten eine Rolle. Wegweisend ist auch die Ökodesign-Richtlinie ‚2009/125/EG‘ der EU, die Anforderungen für ein nachhaltiges zirkuläres Produktdesign für fast alle Produkte und Produktgruppen enthält. Das Energieverbrauchsrelevante-Produkte-Gesetz (EVPG) setzt die Richtlinie wiederum in deutsches Recht um. Der Thin[gk]athon, veranstaltet vom Smart Systems Hub, vereint kollaborative Intelligenz und Industrie-Expertise, um in einem dreitägigen Hackathon innovative Lösungsansätze für komplexe Fragestellungen zu generieren. ‣ weiterlesen
Innovationstreiber Thin[gk]athon: Kollaborative Intelligenz trifft auf Industrie-Expertise
15 Jahre länger nutzbar
In unserer aktuellen Studie „GreenTech – Made in Germany“ haben wir verschiedene Best Practices als Beispiele für zirkuläre Geschäftsmodelle vorgestellt. Zurück zum Beispiel der Photovoltaik-Module: Second-Life-Geschäftsmodelle können die Demontage der Module umfassen, die Auswertung von Diagnosedaten, die Reinigung, Prüfung, Reparatur, bei Bedarf die Instandhaltung und Aufbereitung sowie die Rezertifizierung zur Wiederverwendung gebrauchter Module. Bei der Strategie Reuse, also der Wiederverwendung, sowie bei den produktorientierten, nutzerorientierten und ergebnisorientierten Dienstleistungen werden in der Regel auch Prinzipien des zirkulären Designs eingesetzt. Das Überdenken des Designs für die Wiederverwendbarkeit und Reparierbarkeit von gebrauchten Photovoltaikmodulen ist eine wichtige Komponente dabei. Durch die Einbindung zirkulärer Design-Praktiken kann die Lebensdauer gebrauchter Photovoltaikmodule durch Zweitnutzung um weitere 10 bis 15 Jahre verlängert werden. Dadurch können schätzungsweise bis zu 50 Prozent des PV-Abfallstroms in Second-Life-Anwendungen weitergenutzt werden. Zudem sind gebrauchte Module kostengünstiger als neue Module und ihre Second-Life-Anwendungen aufgrund der geringeren Preise und der Reduktion von Lieferkettenabhängigkeiten bei sich verknappender Ressourcenverfügbarkeit auch in ökonomischer Hinsicht bedeutend. Es lohnt sich daher, auch die Lebenszykluskosten bereits im Design der Module mitzudenken.
Zugriff auf Produkte
Die Wiederaufbereitung gebrauchter Produktkomponenten ist ein gutes Beispiel dafür, wie viel Rohmaterial und Energie sich einsparen ließen, wenn das Konzept einer Kreislaufwirtschaft konsequent verfolgt würde. Für eine Umsetzung müssen Hersteller bereits in der Produktentwicklung eine einfache Wartung, Langlebigkeit und den gesamten Produktlebenszyklus mitdenken sowie Service-Aspekte in den Fokus rücken. Digitaltechnik unterstützt die Kreislaufführung, indem sie die Transparenz etwa bezüglich der verwendeten Materialien und Stoffe hoch hält und die Produktverfolgung ermöglicht. Außerdem eröffnen digitale Tools oft Optionen auf neue Geschäftsmodelle. Sind diese Faktoren erfüllt, können Firmen in den Wachstumsmärkten der Circular Economy agieren.
