Kreislauffähige Produkte entwickeln

image 32
Bild: ©Kalawin/stock.adobe.com

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.

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.

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.



  • KI für Ergonomie am Arbeitsplatz

    KI für Ergonomie am Arbeitsplatz

    Homeoffice, flexible Arbeitsplätze und -orte sowie Videokonferenzen – in den letzten Jahren hat die Veränderung der Arbeitswelt ordentlich an Fahrt aufgenommen.

    mehr lesen: KI für Ergonomie am Arbeitsplatz

  • Absolute IT-Sicherheit ist eine Illusion, die wir nicht brauchen

    Absolute IT-Sicherheit ist eine Illusion, die wir nicht brauchen

    Der Satz „Eine hundertprozentige IT-Sicherheit gibt es nicht“ ist vielen bekannt. Doch die Frage ist: Was folgt daraus? Das erklärt Christian Koch (Bild), Senior Vice President Cybersecurity, Innovations & Business…

    mehr lesen: Absolute IT-Sicherheit ist eine Illusion, die wir nicht brauchen

  • ZVEI kommentiert die Exportbeschränkungen der Biden-Regierung auf KI-Chips

    ZVEI kommentiert die Exportbeschränkungen der Biden-Regierung auf KI-Chips

    Wolfgang Weber, Vorsitzender der ZVEI-Geschäftsführung, fordert die EU-Kommission und die kommende Bundesregierung zum Handeln auf und kommentiert die heute bekanntgewordenen Exportbeschränkungen der US-Regierung auf KI-Chips wie folgt:“Die heute verkündeten Exportbeschränkungen…

    mehr lesen: ZVEI kommentiert die Exportbeschränkungen der Biden-Regierung auf KI-Chips

  • Stellenwert von Software im Maschinenbau steigt

    Stellenwert von Software im Maschinenbau steigt

    Besonders die Bedeutung der Softwareentwicklung für die eigenen Produkte oder kundenindividuellen Lösungen steigt in den kommenden fünf Jahren nochmals stark an.

    mehr lesen: Stellenwert von Software im Maschinenbau steigt

  • Fabrizio Scovenna wird OEM-Vertriebsleiter für EMEA-Region

    Fabrizio Scovenna wird OEM-Vertriebsleiter für EMEA-Region

    Rockwell Automation gibt die Ernennung von Fabrizio Scovenna (Bild) zum Vertriebsleiter, OEMs, für Europa, den Nahen Osten und Afrika bekannt.

    mehr lesen: Fabrizio Scovenna wird OEM-Vertriebsleiter für EMEA-Region

  • Auf den Spuren eines rückläufigen Industrie 4.0-Fortschritts

    Auf den Spuren eines rückläufigen Industrie 4.0-Fortschritts

    Wie entwickelte sich die Industrie 4.0 (I4.0) am Produktionsstandort Deutschland in den vergangenen Jahren?

    mehr lesen: Auf den Spuren eines rückläufigen Industrie 4.0-Fortschritts

  • Bitkom-Prognose: ITK-Markt wächst 2025 auf 232,8 Milliarden Euro

    Bitkom-Prognose: ITK-Markt wächst 2025 auf 232,8 Milliarden Euro

    Trotz eines aktuell schwierigen konjunkturellen Umfelds erwartet der Digitalverband Bitkom im deutschen Markt für IT und Telekommunikation (ITK) 2025 ein Umsatzplus.

    mehr lesen: Bitkom-Prognose: ITK-Markt wächst 2025 auf 232,8 Milliarden Euro

  • Handlungsempfehlungen für eine souveräne Cloud- und KI-Infrastruktur

    Handlungsempfehlungen für eine souveräne Cloud- und KI-Infrastruktur

    Eine von Acatech koordinierte Taskforce aus Unternehmen und Wissenschaft legt in einem Positionspapier konkrete Handlungsempfehlungen vor, wie Deutschland ein, wie es heißt, „umfassendes, leistungsfähiges und auf europäischen Werten basierendes Angebot…

    mehr lesen: Handlungsempfehlungen für eine souveräne Cloud- und KI-Infrastruktur

  • Verbundvorhaben QR.N forscht an  Quantenrepeatern

    Verbundvorhaben QR.N forscht an Quantenrepeatern

    Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, darunter auch Christoph Becher, Professor für Quantenoptik an der Universität des Saarlandes, und sein Kollege Jürgen Eschner, Professor für Quanten-Photonik forschen Quantenrepeatern.

    mehr lesen: Verbundvorhaben QR.N forscht an Quantenrepeatern

  • MPDV erweitert Geschäftsbereich um Beratungssparte

    MPDV erweitert Geschäftsbereich um Beratungssparte

    MPDV, ein Spezialist für Fertigungs-IT ergänzt sein Portfolio durch Beratungsdienstleistungen für das C-Level und Führungskräfte.

    mehr lesen: MPDV erweitert Geschäftsbereich um Beratungssparte

  • Trüber Herbst im Maschinen- und Anlagenbau

    Trüber Herbst im Maschinen- und Anlagenbau

    Einen kleinen Lichtblick meldet der VDMA bei den Bestellungen aus den Euro-Ländern. Insgesamt kommt die Auftragslage im deutschen Maschinen- und Anlagenbau aber nicht in Schwung.

    mehr lesen: Trüber Herbst im Maschinen- und Anlagenbau

  • Copa-Data eröffnet Büro in Tokio

    Copa-Data eröffnet Büro in Tokio

    Copa-Data hat eine Niederlassung in Japan gegründet. Mit dem Fokus auf Kundennähe und lokale Partnerschaften soll das neue Büro in Tokio den lokalen Support stärken und die industrielle Digitalisierung und…

    mehr lesen: Copa-Data eröffnet Büro in Tokio