Energieeinsparungen durch effizienten Materialeinsatz Prof. Dr. Tobias Viere Institut für Industrial Ecology (INEC), Hochschule Pforzheim
Institut für Industrial Ecology der Hochschule Pforzheim Institut an der AACSB-akkreditieren Business School der Hochschule Intersdisziplinäre Forschungsprojekte und Publikationen in vielen Themenfeldern der Industrial Ecology (Life Cycle Assessment, Materialflusskostenrechnung, Energiesysteme und Energiewirtschaft, Ressourceneffizienz etc.) - www.hs-pforzheim.de/inec B.Sc. BWL/Ressourcenefffizienz-Management www.hs-pforzheim.de/rem M.Sc. Life Cycle & Sustainability www.hs-pforzheim.de/mlics Kooperatives Promotionskolleg mit KIT und HfT Stuttgart
Materialeffizienz hat großes Potential Durchschnittliche Kostenanteile im verarbeitenden Gewerbe (Stat. Bundesamt 2014) Durchschnittliches Einsparpotenzial von 2-3% ist größer als gesamte durchschnittliche Energiekosten
Materialeffizienz hat großes Potential Durchschnittliche Kostenanteile im verarbeitenden Gewerbe (Stat. Bundesamt 2014) Durchschnittliches Einsparpotenzial ist größer als gesamte durchschnittliche Energiekosten und Energieeffizienz als erwünschten Nebeneffekt (durch reduzierte Durchsätze, Gewichte, Prozesszeiten usw.) Das betrifft die Produktion selbst, aber auch die gesamte Wertschöpfungskette, wie die folgenden Folien und Beispiele zeigen
Energiebereitstellung Prozess Rohstoffgewinnung u. Verarbeitung Lieferanten Produzierendes Unternehmen Kunden und Konsumenten Entsorgung Produktionsabfälle Entsorgung Produktabfälle "End of Life" Vereinfachtes Schema des Lebenswegs der Produkte eines Unternehmens. = Materialfluss = Energiefluss
Energiebereitstellung Die grüne Farbe zeigt die Einsparungspotenziale bei Material und Energie an. Prozess Rohstoffgewinnung u. Verarbeitung Lieferanten Produzierendes Unternehmen Kunden und Konsumenten Entsorgung Produktionsabfälle Entsorgung Produktabfälle "End of Life" Verringerung der Mengen bei internen Materialkreisläufen führt zu einem geringeren Energiebedarf.
Energiebereitstellung Prozess Rohstoffgewinnung u. Verarbeitung Produzierendes Unternehmen Kunden und Konsumenten Entsorgung Produktionsabfälle Entsorgung Produktabfälle "End of Life" Optimierung der Produktionsprozesse im Unternehmen kann die Reststoffmengen, den Rohstoff- und den Energiebedarf in der Kette verringern.
Energiebereitstellung Prozess Rohstoffgewinnung u. Verarbeitung Produzierendes Unternehmen Kunden und Konsumenten Entsorgung Produktionsabfälle Entsorgung Produktabfälle "End of Life" Das externe Recyclen von Produktionsabfällen führt zu einer Entlastung des Primärrohstoffbedarfs.
Energiebereitstellung Prozess Rohstoffgewinnung u. Verarbeitung Produzierendes Unternehmen Kunden und Konsumenten Entsorgung Produktionsabfälle Entsorgung Produktabfälle "End of Life" Recycling der Produkte
Energiebereitstellung Prozess Rohstoffgewinnung u. Verarbeitung Produzierendes Unternehmen Kunden und Konsumenten Dematerialisierung der Produkte, Recyclingfähiges Produktdesign, Energieeinsparung beim Produkt und Substitution von Werkstoffen
Energiebereitstellung Prozess Rohstoffgewinnung u. Verarbeitung Produzierendes Unternehmen Kunden und Konsumenten Reduzierte Material- und Energieflüsse (und CO 2 -Emissionen) in der Wertschöpfungskette im Gesamtzusammenhang
Energiebereitstellung Prozess Rohstoffgewinnung u. Verarbeitung Produzierendes Unternehmen Kunden und Konsumenten Herausforderung: Schließung der internationalen Kreisläufe bei Export von Produkten
Stand (März 2017): Bewerbungen: 120 Betriebe Ausgewählt: 85 Beispiele
Ressourceneffizienzbeispiele Protektorwerk Florenz Maisch GmbH, Gaggenau Materialeffizienz mit Profil Leichtbau/Umformtechnik Optimierte Profilkonstruktionen von Bauprofilen
Ausgangslage Beim Verputzen von Wänden werden Bauprofile mit Löchern eingesetzt, die aus einem Metallband hergestellt werden. Idee Die Löcher im Profil werden nicht mehr gestanzt, sondern durch geschicktes Einschneiden, Strecken und Umformen erzeugt. Das eigens dafür entwickelte und patentierte Herstellungsverfahren ähnelt der japanischen Origami-Technik. Einsparung Es fallen keine Stanzabfälle mehr an. Ohne Verlust der Leistungsfähigkeit und der Qualität des Produktes können bis zu 20 % an hochwertigem Primärmaterial eingespart werden.
Ressourceneffizienzbeispiele Duravit AG, Hornberg Ressourceneffizienz bei Premium Design dank neu entwickeltem, innovativem Werkstoff Keramikherstellung und -verarbeitung Entwicklung des neuen, innovativen Werkstoffs DuraCeram
Ausgangslage Die Keramik von Badartikeln besitzt Wandstärken von 12 bis 14 mm. Diese Wandstärke ist u.a. notwendig, um die erforderliche Festigkeit des Produktes zu gewährleisten. Idee Es wurde ein neuer, innovativer Werkstoff entwickelt, der dünne Wandstärken zulässt und dennoch zu keiner Minderung der Festigkeit führt. Einsparung Mit dem neuentwickelten Werkstoff können Waschschalenmodelle mit einer Wandstärke von 7 mm (statt 11 mm) und einem Gewicht von 7,4 kg (statt 10,3 kg) gefertigt werden. Das Gewicht wird um 28 % verringert, weiterhin die Rohstoffmenge und die Rohstoffkosten. Gleichzeitig sinken der Energiebedarf und die CO 2 -Emissionen. Der neue Werkstoff lässt besonders dünnwandige, filigran gearbeitete neue Produkte zu.
Ressourceneffizienzbeispiele Rieber GmbH & Co. KG Ganzheitliches Produktionssteuerungsmodell zur Material und Energieeinsparung Umformtecknik, Fügen, Glühen, Schneiden, Oberflächenveredelung Optimierte Prozesssteuerung, Zuschnittoptimierung, Ausschussvermeidung
Ausgangslage Die Materialkosten machen ca. 50 % der Gesamt-kosten des Unternehmens aus. Gleichzeitig fallen ca. 35 % des eingesetzten Edelstahls als Schrott an. Idee Der Material- und Energieverbrauch wird mittels eines Materialflussmodells konsequent den verursachenden Produkten und Prozessen zugeordnet. Effizienz-potenziale werden identifiziert und umgesetzt. Einsparung Das Materialeinsparpotenzial liegt bei mindestens 5 %. Das entspricht einer Edelstahlmenge im Wert von ca. 400.000. Beispielsweise konnte durch Anpassung der Zuschnitte von Edelstahl-Spülen der Verschnitt um 10 % verringert werden, was 33 t Edelstahl entspricht.
Zwischenfazit 100 Betriebe für Ressourceneffizienz Hohe Einsparpotenziale im Kleinen wie im Großen Die Ideen sind vielfältig und individuell. Es gibt anders als im Energiebereich nur wenige Standardmaßnahmen. Viele Ideen haben zugleich ein hohes Innovationspotenzial. Haupttreiber für die Unternehmen ist die Kostenreduktion. Die Einsparpotenziale im Materialbereich werden regelmäßig unterschätzt und deshalb oft nicht gehoben. Den Controllern fehlen geeignete Bewertungsinstrumente. Über (Kosten-)Einsparungen redet ein Unternehmen nicht. Ressourceneffiziente Maßnahmen sind kommunikativ kein Selbstläufer. Ein wichtiger Ansatz: Materialflusskostenrechnung nach ISO 14051
Materialflusskostenrechnung (ISO 14051): Analysewerkzeug für Ressourceneffizienz Entsorgungs - kosten Materialkosten Logistikkosten Produktionskosten: Lohnkosten Investitionskosten Sichtbare Kosten Verborgene Kosten Motivation: Verborgene Einsparpotentiale von Materialverlusten aufdecken Energiekosten Abbildung: Viere und Rötzer (2016): Nachhaltigkeit in Produktionsplanung und -controlling, in Thomaschweski und Völker: Nachhaltige Unternehmensentwicklung
Materialflusskostenrechnung (ISO 14051): Analysewerkzeug für Ressourceneffizienz Fallstudie: Material- und Energieflüsse Textilunternehmen Quelle: Viere und Rötzer (2016): Nachhaltigkeit in Produktionsplanung und -controlling, in Thomaschweski und Völker: Nachhaltige Unternehmensentwicklung
Materialflusskostenrechnung (ISO 14051): Analysewerkzeug für Ressourceneffizienz (805 EUR) (221 EUR) (377 EUR) (20.774 EUR) (1.808 EUR) (Kurzfaserreste Fallstudie: Produkt- und Materialverlustkosten Textilunternehmen 23.985 EUR) Fallstudie: Produkt- und Materialverlustkosten Textilunternehmen Quelle: Viere und Rötzer (2016): Nachhaltigkeit in Produktionsplanung und -controlling, in Thomaschweski und Völker: Nachhaltige Unternehmensentwicklung
Materialflusskostenrechnung (ISO 14051): Analysewerkzeug für Ressourceneffizienz (805 EUR) (221 EUR) (377 EUR) (20.774 EUR) (1.808 EUR) (Kurzfaserreste 23.985 EUR) Fallstudie: Produkt- und Materialverlustkosten Textilunternehmen Quelle: Viere und Rötzer (2016): Nachhaltigkeit in Produktionsplanung und -controlling, in Thomaschweski und Völker: Nachhaltige Unternehmensentwicklung