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.



  • Geschäftsklima in der Digitalbranche erreicht Vor-Corona-Niveau

    Geschäftsklima in der Digitalbranche erreicht Vor-Corona-Niveau

    Mit einem Plus von 5,4 Punkten liegt der Ifo-Bitkom-Digitalindex nun bei 30 Punkten. Die deutsche Digitalbranche hat somit wieder ihr Vor-Corona-Niveau erreicht. Die Personalsorgen der Branche sind laut Index jedoch…

    mehr lesen: Geschäftsklima in der Digitalbranche erreicht Vor-Corona-Niveau

  • Arbeitsmarkt kommt ‚ohne große Schrammen‘ durch die Welle

    Arbeitsmarkt kommt ‚ohne große Schrammen‘ durch die Welle

    Nach vier Rückgängen in Folge ist das IAB-Arbeitsmarktbarometer im Januar wieder gestiegen. Die zahlen deuten u.a. auf weiter steigende Beschäftigung hin.

    mehr lesen: Arbeitsmarkt kommt ‚ohne große Schrammen‘ durch die Welle

  • EU-Kommission stellt neue Normungsstrategie vor

    EU-Kommission stellt neue Normungsstrategie vor

    Die EU-Kommission hat eine neue Normungsstrategie vorgestellt. Diese sieht u.a. vor, die Einflussnahme von Akteuren aus nicht-Mitgliedsstaaten eindämmen. Zudem soll die Rolle Europas bei globalen Normen gestärkt werden.

    mehr lesen: EU-Kommission stellt neue Normungsstrategie vor

  • Statamath wird Tochter von IFM Solutions

    Statamath wird Tochter von IFM Solutions

    IFM Solutions hat den Big-Data-Spezialisten Statamath übernommen. Alexander Hoffmann und Christian Friedrich sollen das Unternehmen weiterhin führen.

    mehr lesen: Statamath wird Tochter von IFM Solutions

  • Kooperation zwischen AIF und IDTA

    Kooperation zwischen AIF und IDTA

    Die Industrial Digital Twin Association und Alliance Industrie du Futur haben ein Memorandum of Understanding unterzeichnet. Beide wollen sich u.a. auf Digital Twin-Projekte fokussieren, die der Industrie zu mehr Nachhaltigkeit…

    mehr lesen: Kooperation zwischen AIF und IDTA

  • Smart Systems Hub erweitert IoT-Labor

    Smart Systems Hub erweitert IoT-Labor

    Rund 500.000€ investiert der Smart Systems Hub in den Ausbau seines ‚IoT-Labs‘. Unternehmen und Institute können dort beispielsweise Roboter per über die Cloud mithilfe von 5G fernsteuern.

    mehr lesen: Smart Systems Hub erweitert IoT-Labor

  • World of Quantum geht in München an den Start

    World of Quantum geht in München an den Start

    Eine Plattform für die Quantentechnologie will die Messe München mit der World of Quantum bieten, die erstmals im Rahmen der Laser World of Photonics stattfinden soll.

    mehr lesen: World of Quantum geht in München an den Start

  • Pandemie hemmt Innovationen und ist zugleich Impulsgeber

    Pandemie hemmt Innovationen und ist zugleich Impulsgeber

    Im Jahr 2020 haben deutsche Unternehmen ihre innovationsausgaben reduziert. Wie aus Erhebungen des Zentrums für Europäische Wirtschaftsforschung hervorgeht, sind die Innovationstätigkeiten dabei vor allem bei Großunternehmen zurück gegangen.

    mehr lesen: Pandemie hemmt Innovationen und ist zugleich Impulsgeber

  • FMB 2022 findet früher statt

    FMB 2022 findet früher statt

    Die Vorverlegung der SPS führt dazu, dass die FMB – Zuliefermesse Maschinenbau nun ebenfalls früher stattfindet. Statt wie ursprünglich geplant Mitte November, sind die Veranstalter auf einen Termin Mitte Oktober…

    mehr lesen: FMB 2022 findet früher statt

  • iGrafx übernimmt Logpickr

    iGrafx übernimmt Logpickr

    Mit der Übernahme von Logpickr hat sich der Prozessdatenmanagement-Spezialist iGrafx Knowhow in Sachen Process Mining gesichert.

    mehr lesen: iGrafx übernimmt Logpickr

  • Machine Learning für die hochautomatisierte Fertigung

    Machine Learning für die hochautomatisierte Fertigung

    Der Automobilzulieferer Valeo hat mit dem Fraunhofer KI-Spin-off Plus10 und der Technischen Hochschule Ingolstadt ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt gestartet. Ziel des Projekts Palim (Performance-Accelerated Learning for Intelligent Manufacturing) ist es,…

    mehr lesen: Machine Learning für die hochautomatisierte Fertigung

  • Ifo Geschäftsklima legt im Januar zu

    Ifo Geschäftsklima legt im Januar zu

    0,9 Punkte mehr als noch im Dezember: Der Ifo-Geschäftsklimaindex ist im Januar gestiegen. Aus der Industrie kommen dabei positive Signale.

    mehr lesen: Ifo Geschäftsklima legt im Januar zu