Nachhaltigkeit messbar machen
Machen digitale Technologien die Welt wirklich nachhaltiger?
Mit der Digitalisierung sind große Erwartungen verbunden. So kann sie beispielsweise die nachhaltige Transformation von Schlüsselbranchen wie der Energieversorgung und der Landwirtschaft unterstützen und zudem die Umwelttechnik effizienter gestalten. Gleichzeitig wird immer deutlicher, dass der Einsatz digitaler Technologien nicht nur positive Nachhaltigkeitseffekte mit sich bringt, sondern auch in erheblichem Umfang Rohstoffe und Energie benötigt. Vor diesem Hintergrund stellt sich die zentrale Frage, ob die Neuentwicklungen unter Berücksichtigung aller Aufwendungen und möglichen Einsparungseffekte den Rohstoff- und Energiebedarf insgesamt weiter erhöhen oder zu einem Netto-Nachhaltigkeitsgewinn führen.
Entwicklungsbegleitende Nachhaltigkeitsanalysen mittels Selbstevaluierung
Um die Chancen und Risiken digitaler Technologien frühzeitig erkennen zu können, ist eine entwicklungsbegleitende Auseinandersetzung mit den Nachhaltigkeitsaspekten unverzichtbar. Erfahrungen aus der ersten Förderphase von „Digital GreenTech” haben gezeigt, dass eine Selbstevaluierung durch die Akteur*innen der jeweiligen Forschungsvorhaben hierfür besonders sinnvoll ist. Wenn die Nachhaltigkeitsanalysen in den Entwicklungsprozess eingebettet sind und von den jeweiligen Akteur*innen selbst durchgeführt werden, lassen sich frühzeitig Lösungen identifizieren, die risikoarm sind und gleichzeitig einen positiven Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung leisten können. Eine große Herausforderung bei der Selbstevaluierung besteht jedoch darin, quantitative Daten zu den Ökoprofilen der verwendeten Materialien und z.T. komplexen Komponenten zusammenzustellen.
Das im Text beschriebene Beispiel in Action: Wie schädlich – oder sinnvoll – ist ein Roboter in Zahlen?
Dr. Martin Möller ist Senior Researcher im Forschungsbereich „Produkte & Stoffströme“ des Öko-Instituts, dem er seit 2002 angehört. Als Umweltingenieur befasst er sich seit über 20 Jahren mit der Nachhaltigkeitsbewertung von Werkstoffen, Technologien und Produkten. Einen aktuellen Schwerpunkt bilden dabei digitale Produkte und Dienstleistungen.
Bedienungsfreundliches und flexibles Analysetool für die Selbstevaluierung
Um die entwicklungsbegleitende Selbstevaluierung der Nachhaltigkeitsaspekte digitaler Technologien optimal zu unterstützen, wurde vom Öko-Institut im Rahmen des wissenschaftlichen Begleitvorhabens „Netzwerk Digital GreenTech“ ein Excel-basiertes Analysetool entwickelt. Mithilfe dieses Tools sollen die Akteur*innen von Forschungs- und Entwicklungs (F&E) -Vorhaben in die Lage versetzt werden, die für ihre Neuentwicklung relevanten Aufwendungen (z. B. Hardwareeinsatz und Datentransfer) sowie erzielbare Einsparungen (z. B. geringerer Einsatz von Roh- und Betriebsstoffen in den vorgesehenen Zielanwendungen) zu quantifizieren. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die orientierende Ermittlung des CO₂-Fußabdrucks gelegt. Als Datengrundlage für die Berechnung der zugehörigen CO₂-Emissionen wurden frei verfügbare Ökobilanz-Datenbanken (z. B. Idemat) eingebunden. Dank der benutzerfreundlichen Oberfläche sind eine einfache Auswahl geeigneter Datensätze und darüber hinaus auch individuelle Eingaben sowie die Modellierung komplexer Komponenten oder Produkte (wie Drohnen oder Roboter) möglich. Neben der Ermittlung des CO₂-Fußabdrucks unterstützt das Tool auch eine detaillierte Kostenanalyse, bei der die jeweiligen Investitions- und Betriebskosten berücksichtigt werden können. Nach erfolgter Dateneingabe werden die Aufwendungen und Einsparungen sowohl für den CO₂-Fußabdruck, als auch für die Kosten gegeneinander abgewogen und die ggf. vorhandene Nettoentlastung quantifiziert. Im Falle von Datenlücken bei den Einsparungseffekten kann zumindest der Break-even-Point ermittelt werden, d. h. unter welchen Voraussetzungen sich die berechneten Aufwendungen amortisiert haben.
Erste Ergebnisse aus der Pilotanwendung des Analysetools
Das entwickelte Analysetool wurde im Rahmen der zweiten Förderphase von „Digital GreenTech” von sieben ausgewählten Forschungsvorhaben im Rahmen der Selbstevaluierung ihrer Neuentwicklungen eingesetzt und getestet. Bislang vorliegende Praxiserfahrungen aus der Pilotanwendung haben gezeigt, dass die zuvor beschriebenen Ziele grundsätzlich erreicht werden konnten. Mit Blick auf die genannten Funktionalitäten des Analysetools wurden die Datenbank-Anbindung, die Modellierung komplexer Komponenten bzw. Produkte sowie die Möglichkeit zur Ermittlung des Break-even-Points als besonders hilfreich erachtet.
Anhand des folgenden hypothetischen Beispiels soll die Bilanzierung der Aufwendungen und Einsparungen sowie die daraus resultierende Ermittlung der Nettoentlastung bei CO₂-Fußabdruck und Kosten demonstriert werden. Dabei wird vereinfachend angenommen, dass durch einen autonom fahrenden Roboter (bestehend aus Aluminium, ABS-Kunststoff, Gummi, Motoren, Lithium-Ionen-Akkus, Leiterplatten und Kupfer sowie einer Steuerung via Tablet und mobilem Internet) durch KI-basierte Inspektionsfahrten bestimmte bauliche Maßnahmen bzw. Reparaturen (hier: aus Stahlbeton) eingespart werden können. Wie die folgende Abbildung der Ergebnisübersicht des Analysetools zeigt, führt dies im Vergleich zu dem Referenzsystem (ohne Digitaltechnik) zu einer Nettoentlastung in Höhe von 4.374 kg CO2e pro Jahr. Die zugehörige Kosteneinsparung beträgt 3.559 EUR pro Jahr.
Die Ergebnisse der Selbstevaluierung können die F&E-Akteur*innen letztlich dabei unterstützen, im Rahmen der Verwertung ihrer Projektergebnisse ggf. vorhandene Nachhaltigkeitsgewinne proaktiv zu kommunizieren und eventuell noch vorhandene Optimierungspotenziale zu erkennen.
Darüber hinaus fördern die Selbstevaluierungen den fachlichen Austausch, die Vernetzung sowie den Ergebnistransfer zwischen den Forschungsvorhaben und tragen zudem zum Aufbau eigener Modellierungs- und Evaluierungskompetenzen bei. Ein solches „Capacity Building“ zu Nachhaltigkeitsthemen kann sich insbesondere für die Inwertsetzung der Neuentwicklung, aber auch für Weiterentwicklungen und Folgeprojekte als hilfreich erweisen.
Rückschlüsse für Weiterentwicklung und Finalisierung des Analysetools
Bei der aktuell laufenden Weiterentwicklung und Finalisierung des Analysetools wird u.a. eine Anregung aus der Pilotanwendung aufgegriffen, mit dem Tool mehrere Szenarien modellieren und vergleichen zu können. Dadurch wird es möglich, Variationen bei zentralen Eingangsparametern vorzunehmen und die Auswirkungen auf die Bewertungsergebnisse transparent nachzuvollziehen.
