Digitalisierung als Klima-Investition verstehen

von Bernhard Steimel
31. März 2022

Digitalisierung hilft als Klimainvestition, die negativen Auswirkungen der Unternehmenstätigkeit zu senken. So führen viele Effizienzsteigerungen durch Digitalisierung zugleich zu einer messbaren Senkung des ökologischen Fußabdrucks – etwa durch das Vermeiden von Transporten oder Dienstreisen.

Dieser Beitrag ist ein Auszug aus dem „Trendbook Nachhaltigkeit mit Digitalisierung“. Einen Überblick über den Inhalt gibt der Artikel Nachhaltigkeit mit Digitalisierung beschleunigen. Sie können das Trendbook außerdem direkt kostenlos herunterladen.

Nachhaltigkeit mit digitalen
Technologien erreichen

Laut einer Studie des Digitalverbandes Bitkom können digitale Technologien mehr als ein Drittel zur Erreichung der Klimaziele bis zum Jahr 2030 beitragen. Dieser Effekt steigt, je stärker die deutsche Wirtschaft auf Digitalisierung setzt.

Das CO2-Einsparpotenzial der Digitalisierung (Quelle)

Das Ergebnis der Bitkom-Studie ist eindeutig: Digitalisierung hat einen deutlichen Effekt beispielsweise auf die Nettoeinsparung an Klimagasen, der zehn Prozentpunkten Unterschied entspricht. Bei zusätzlichen Anstrengungen dürfte sogar ein stärkerer Effekt möglich sein.

Die Umsetzung von Digitalisierungsmaßnahmen hat einen großen Vorteil: Digitale Prozesse sind schnell, agil und skalierbar. Sie leisten einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Klimaschutzziele, da sie „Scope 3” (siehe Kapitel 1) durch Datentransparenz, Vernetzung und Data Sharing erreichbar machen. Große Wirkung lässt sich in in der Fertigung und der Mobilität erreichen.

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Smart Manufacturing senkt die CO2-Emissionen in der Fertigung

Das CO2-Einsparpotenzial ist in einzelnen Bereichen unterschiedlich. Hohes Potenzial gibt es bei der Industrieproduktion, im Bereich Mobilität und Logistik und bei Gewerbegebäuden. Eine beispielhafte Erkenntnis aus der Bitkom-Studie: Das Einsparpotenzial durch Digitalisierung der Fertigung liegt bei 64 Megatonnen CO2-Äquivalent – rund 17 Prozent des Gesamtziels.

Die bereits von vielen Unternehmen genutzte digitale Zustandserfassung von Maschinen und Anlagen ermittelt Druck, Temperatur, Füllstand, Stromverbrauch, Betriebsstunden und mehr. Sie vereinfacht die Produktionsüberwachung und erhöht dadurch die Lebensdauer von Maschinen – mit dem entsprechenden Effekt auf die CO2-Emission.

Smarte Belüftungsanlagen
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Das Familienunternehmen Ziehl-Abegg, Spezialist für Luft- und Klimatechnik sowie Aufzugsantriebe, bietet seinen Kunden eine Plattform zum Monitoring der Maschinen. Mit Sensoren ausgestattete Ventilatoren funken Daten zu Temperatur oder Stromverbrauch über ein IoT-Gateway in die Microsoft Azure Cloud. Dort werden die Daten analysiert und visualisiert. Die Nutzer erhalten jederzeit aktuelle Informationen über Geräteeinsatz, -zustand und Fehler. Das Ergebnis: Eine frühzeitige Alarmierung des Service bei Fehlfunktionen oder definierten Schwellwerten.

Vor allem der Einsatz von Digital Twins ist wirkungsvoll. Digitale Zwillinge simulieren Produkte, Maschinen und Anlagen, sodass Planung und Steuerung einfacher werden. Sie verbessern die Produktionsqualität, senken die Durchlaufzeit und reduzieren den Ressourceneinsatz. Durch Optimierungen mit ihren Ergebnissen werden CO2-Emissionen, Energie- und Wasserverbrauch, der Einsatz von Chemikalien und die Abfallmenge systematisch reduziert.

Klimaneutral herstellen und betreiben
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Der Maschinenbauer DMG Mori stellt alle Produkte komplett klimaneutral her – vom Rohstoff bis zur Auslieferung. Auch im Betrieb beim Kunden arbeiten sie mit höchster Energieeffizienz.

Ein Beispiel: Eine große Portalmaschine für die Bearbeitung von Bauteilen mit mehr als zwei Metern Ausdehnung in jeder Dimension verbraucht pro Jahr so viel wie 26 Einfamilienhäuser (44 Megawatt). Der größere Teil der verbrauchten Energie geht als Wärme verloren und wird somit verschwendet.

Einsparmaßnahmen sind durch eine neuartige Konstruktion der Maschine möglich. Dabei werden energieeffiziente Antriebe und Energierückspeisung genutzt. Zudem gibt es einen Auto-Shutdown in der Nacht und an Wochenenden. Die Verwendung eines Digital Twin schließlich erlaubt die genaue und energiesparende Einstellung des Bearbeitungsprozesses.

Weiteres Einsparpotenzial bringt eine umfassende Prozessautomatisierung. Sie erhöht Effizienz, Flexibilität und die Qualität der Prozesse. Automatisierung ermöglicht eine bedarfsorientierte Nutzung, sodass Energieverbrauch und Materialverschleiß sinken.

Smart Mobility verringert Umweltbelastungen durch Transportwirtschaft

Die Transportbranche ist laut Umweltbundesamt in Deutschland der zweitgrößte CO2-Produzent. Hier gibt es also den größten Bedarf nach Senkung, aber auch großes Potenzial durch Digitalisierung. Dieser Sektor besitzt zahlreiche Möglichkeiten. Bereits eine smarte Routenführung hat einen großen Effekt: Sie errechnet die kraftstoffärmste Route und verhindert Leerfahrten.

Routenoptimierung für Gebäudereiniger
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Die Avant Gebäudedienste GmbH optimiert die Wege ihrer Reinigungstrupps mit einer smarten Routenführung und passt sie flexibel an Kundenwünsche an. Sie erreicht damit einen geringeren Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß und zusätzlich 15 bis 20 Prozent niedrigere Kosten. 

Weitere Möglichkeiten sind Fahrstil-Analysen für kraftstoffsparendes Fahren, die Vorhersage von Ankunftszeiten, um Warte- und Liegezeiten zu senken und Smart-Parking-Lösungen. Zur Vermeidung von überflüssigen Transportfahrten eignet sich Additive Fertigung mit 3D-Druckern. Sie ermöglicht eine bedarfsgerechte und lokale Fertigung von Produkten und verkürzt somit die Lieferketten.

Smartes Ersatzteillager mit additiver Fertigung
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Die Gerhard Schubert GmbH aus Crailsheim bei Stuttgart ist Hersteller von Verpackungsrobotern und den nötigen Werkzeugen. Das sind oft Einzelstücke, die an bestimmte Produkte des Nutzers angepasst sind. Deshalb nutzt Schubert schon seit längerer Zeit 3D-Drucker, um die Kleinstserien effizient zu produzieren. Um Aufwand und Kosten für den Versand zu sparen, bietet der Hersteller zusätzlich ein „digitales Lager“ an: Der Drucker steht beim Kunden, er kann über eine Web-Plattform die nötigen Werkzeuge auswählen und an seine Bedürfnisse anpassen.

Weitere überflüssige Fahrten werden mit Sharing Mobility vermieden. Sie optimiert die Auslastung der Fahrzeuge und senkt deren Anzahl. Aus dem B2C-Markt sind zwei Geschäftsmodelle bekannt: Beim Ride Sharing fahren mehrere Personen mit dem gleichen Fahrtziel zusammen und beim Car Sharing wird ein Fahrzeug von unterschiedlichen Personen genutzt.

Remote X: De-Materialisierung
mit Smart Services

Zwei große Vorteile von digitalen Technologien sind erstens die Möglichkeit, sie aus der Ferne einzusetzen und zweitens mit ihnen bestimmte Aufgaben oder Prozesse zu „de-materialisieren”.

Remote Design und digitale Produktentwicklung steigern Ressourceneffizienz

Ein wichtiger Trend ist Remote-Design, bei dem Prototypen und Vorserienprodukte zunächst einmal am Computer simuliert werden. Diese Form des Designs senkt den Materialverbrauch der Entwicklung. In der Autoindustrie ist Remote-Design üblich und sogar die Crashtests werden nur ganz am Ende der Entwicklung aufgrund gesetzlicher Anforderungen in der Realität umgesetzt; die meisten Tests geschehen im Computer.

Auch in der Modebranche wird dank Virtualisierung und Simulation von Produkten und Prozessen die Entwicklung einer neuen Kollektion zunehmend am Bildschirm durchgeführt. Stoffe, Farben und Muster werden am Bildschirm oder sogar mit VR-Brillen dargestellt und überprüft. Dadurch sinkt der Herstellungs- und Transportaufwand für Musterkollektionen, die von Zulieferern, aber auch Abnehmern im Handel geprüft werden müssen.

Stoffbahnen optimal nutzen
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Der französische Maschinenbauer Lectra bietet seinen Kunden aus der Modebranche unter anderem lernende Maschinen, die selbstständig nach dem effektivsten Schnittmuster für die Einzelteile eines Kleids suchen. Das Ziel dabei: Den Stoff optimal nutzen und Verschwendung vermeiden. Die entsprechenden Vorschläge werden in die 3D-Design-Software zurückgespielt, sodass die Modedesigner nun mit einem optimierten Entwurf weiterarbeiten können.

Inzwischen gibt es sogar vollständig digitale Kollektionen, die nicht nur digital entwickelt wurden, sondern zudem in digitalen Lookbooks und Showrooms den Modehändlern vorgeführt werden. Dadurch können die Hersteller in der gesamten Wertschöpfungskette flexibler agieren, die Go-to-Market-Zeit verkürzen und sich besser an Verbrauchertrends anpassen.

Remote Sales und digitale Services als Differenzierungsmerkmal

Im B2B-Sektor erweitern Remote-Dienstleistungen wie Fernwartung den Markt für klassische Maschinen- und Anlagenbauer. Während der Produktion auftretende Störungen an den Maschinen werden ohne physische Präsenz von Technikern des Herstellers aus der Ferne bewertet und durch die Kunden selbst behoben. Mit Datenbrillen betrachten Mitarbeiter Maschinen von allen Seiten und erhalten Informationen eingeblendet.

Fernwartung mit Augmented Reality
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Schwan Cosmetics, der Marktführer bei Kosmetikstiften, setzt auf Remote-Wartung seiner Werkzeugmaschinen. Ein Mitarbeiter vor Ort trägt die Datenbrille und wird per Netz-Verbindung von einem Spezialisten durch den Prozess der Wartung geführt. Durch Remote-Wartung sinken nicht nur die Reisekosten, der CO2-Fußabdruck reduziert sich ebenfalls.

Solche Maßnahmen bewirken eine Ressourceneinsparung durch Reparatur und Wartung ohne physische Präsenz. In der Konsequenz haben die Maschinen eine höhere Lebensdauer, was letztlich die Nachhaltigkeit des Unternehmens stärkt. Ein weiterer Vorteil für das Unternehmen ist die Möglichkeit, über das direkte Feedback die Produkte und Services rascher und kundenorientierter zu verbessern und auszubauen.

Auch Vertriebskontakte über virtuelle Kanäle besitzen Potenzial für den Klimaschutz. Während der Coronapandemie sind sie Alltag geworden. Eine Erkenntnis unseres „Trendbook Business Resilience”: Mehr als drei Viertel der Einkaufsverantwortlichen bevorzugen digitale Interaktionen. Dafür haben viele B2B-Unternehmen während der Pandemie eigene Kundenportale eingerichtet.

Remote Work & Collaboration verbessern, Zusammenarbeit und senken Umweltbelastung

Laut Greenpeace spart ein Tag Homeoffice in der Woche etwa 1,6 Millionen Tonnen CO2 im Jahr in Deutschland ein. Diese Chance sollten Unternehmen nutzen und stärker auf Hybrid Work setzen. Damit ist gemeint, dass die Unternehmen Vertrauensarbeitsort und -zeit einführen. Mitarbeiter entscheiden so selbst, wann und wo sie hauptsächlich arbeiten.

Mitarbeiter-Trainings mit Virtual Reality
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Die DB Schenker Deutschland AG hat in Zusammenarbeit mit Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik innovative Mitarbeitertrainings entwickelt – zunächst für Verpackungs- und Kommissionierprozesse. Mit einer Virtual-Reality-Brille (VR) machen sich die Mitarbeiter virtuell mit ihrer Arbeitsumgebung vertraut und erlernen alle Bewegungsabläufe.

Damit werden neu eingeführte Logistikprozesse im Vorfeld ausgiebig getestet. Das Training besteht aus sechs Übungen, in denen spielerisch die Prozesse von A bis Z zu erlernen sind. DB Schenker nutzt die Schulung der Mitarbeiter in virtuellen Umwelten, da die Trainingsmöglichkeiten am realen Objekt im laufenden Betrieb oft eingeschränkt sind. Zudem wachsen Trainingseffizienz, -qualität und -geschwindigkeit.

Eine dezentrale Zusammenarbeit gelingt mit den entsprechenden digitalen Tools für Social Collaboration. Unified Communication and Collaboration-Lösungen (UCC) ermöglichen den Zugriff auf Videokonferenzsysteme, VoIP-Telefonie sowie Messaging. Datenbrillen für AR und VR bieten Remote-Trainings. Dadurch entfallen lange Wegstrecken und der Arbeitsschutz wird gestärkt, wenn gefährliche Arbeitsgänge mehrfach mit AR/VR geprobt werden.

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