Warum der Fokus auf Nachhaltigkeit in der Produktionsstätte?
Der Bausektor trägt derzeit zu knapp 40% der CO2-Emissionen in Deutschland bei. Insbesondere die herkömmliche Bauweise mit Stahlbetonkonstruktionen steht aufgrund der hohen Emissionen bei der Zementherstellung und der zunehmenden Problematik der Sandknappheit zukünftig zur Diskussion. Um eine umfassende Betrachtung der Nachhaltigkeit zu gewährleisten, müssen sowohl die Errichtung als auch der Betrieb von Produktionsstätten beleuchtet werden.
Die Emissionen des produzierenden Gewerbes in Deutschland sind in den letzten Jahren rückläufig. Dies ist eine positive, aber zugleich notwendige Entwicklung, um die festgelegten Klimaziele zu erreichen, wie beispielsweise das Einhalten des 1,5-Grad-Ziels und die vollständige Dekarbonisierung der europäischen Industrie bis 2050, sowie die Reduktion von 260 Millionen Tonnen CO2 bis 2030.
Im weiteren Verlauf werden ausgewählte Maßnahmen präsentiert, die dazu beitragen, diese Emissionen weiter zu reduzieren.
Wie lässt sich dies bei der Planung und dem Bau der Produktionsstätte umsetzen?
Ein zentraler Ansatzpunkt für die Schaffung einer nachhaltigen Produktionsstätte liegt in der Auswahl der Baumaterialien. Durch den Verzicht auf Stahlbeton, wie bereits zuvor erläutert, und die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen wie Holz können Emissionen eingespart werden, während gleichzeitig bereits gute Wärmedurchgangskoeffizienten / Dämmeigenschaften realisiert werden können. Bei Bedarf können zusätzliche Dämmungen ebenfalls mithilfe von Holzfaserdämmplatten umgesetzt werden. Diese weisen den Vorteil auf, dass sie atmungsaktiv sind und nach Gebrauch wieder sortenrein recycelt werden können. Insbesondere in der Baubranche gewinnen Konzepte der Kreislaufwirtschaft zunehmend an Bedeutung, weshalb es sinnvoll ist, den gesamten Lebenszyklus eines Baustoffs in die Materialentscheidung einzubeziehen. Eine erste Orientierung hierfür bieten sogenannte Environmental Product Declarations (EPD), die den Vergleich ähnlicher Bauprodukte hinsichtlich ihres CO2-Fußabdrucks ermöglichen.
Darüber hinaus schafft die Offenporigkeit von Holz ein angenehmes Raumklima, da es in der Lage ist, Feuchtigkeit aus der Luft aufzunehmen und später wieder abzugeben. Dies trägt zu einem gesunden und komfortablen Arbeitsumfeld in der Produktionsstätte bei.
Ein weiterer Ansatzpunkt besteht in der Kombination von Dach- und Fassadenbegrünungen mit Photovoltaik-Modulen.
Extensive Dachbegrünungen mit niedrig wachsenden Pflanzen bieten mehrere Vorteile. Sie wirken der Flächenversiegelung entgegen, da sie in der Lage sind, Niederschlagswasser aufzunehmen und langsam wieder abzugeben. Dadurch entsteht eine passive Kühlung durch Verdunstungskälte. Zudem wird die Belastung der umliegenden Kanalisation reduziert und das Mikroklima verbessert.
Durch die gleichzeitige Installation von Photovoltaik-Modulen auf dem begrünten Dach ergeben sich mehrere Synergien. Der Hauptvorteil besteht darin, dass die PV-Module nicht durch Verschraubungen in die Dachabdichtung eingreifen, sondern auf Basisplatten platziert werden, die durch das Substrat stabilisiert werden. Dadurch entstehen keine potenziellen Schwachstellen in der Dachabdichtung. Die Menge an benötigtem Substrat hängt von der Installationshöhe und der Windaussetzung ab.
Angesichts der aktuellen Entwicklung der Einspeisevergütung im Verhältnis zum Stromeinkaufspreis liegt der größte Mehrwert, neben der CO2-Einsparung, im Eigenverbrauch des erzeugten Stroms im Vergleich zum herkömmlichen Energiemix aus dem Versorgernetz.
Weitere Potenziale ergeben sich aus der Nutzung und Rückgewinnung von Prozessabwärme, die zwangsläufig während des Betriebs der Anlagen entsteht. Die Möglichkeit, diese Abwärme für andere Produktionsprozesse zu nutzen, sollte im Einzelfall geprüft werden. Es ist erstrebenswert, diese Energie für weitere Prozesse zu nutzen und verschiedene Systeme nicht gegeneinander arbeiten zu lassen.
Wir stehen Ihnen gerne zur Verfügung, um diese Möglichkeiten in Ihrem konkreten Fall durch eine enge Abstimmung zwischen dem Anlagenlieferanten und der HLS (Heizung, Lüftung, Sanitär)-Betreuung des Projekts weiterzuentwickeln.
Wie lässt sich dies beim Betrieb der Produktionsstätte umsetzen?
Unabhängig davon, ob die Anlagen durch eigens erzeugten oder fremdbezogenen Strom betrieben werden, gibt es mittlerweile Möglichkeiten, den Verbrauch, die Temperaturen oder Geräuschpegel einzelner Maschinen zu erfassen und mithilfe digitaler Tools (wie beispielsweise Grafana) übersichtlich darzustellen.
Zur Datenerfassung besteht einerseits die Möglichkeit, direkt in die Maschinensteuerung (über Dateiformate wie OPC UA) einzugreifen. Bei älteren Maschinen ist eine solche Integration jedoch häufig nicht vorgesehen, weshalb sie stattdessen regelmäßig mit sogenannten Smart Metern verbunden werden. Diese erfassen die gewünschten Maschinendaten entsprechend ihrer Konfiguration und leiten sie an die zugehörige Darstellungssoftware weiter.
Die Erfassung dieser Daten bietet den Vorteil, dass die größten Energieverbraucher ermittelt und optimiert werden können, während gleichzeitig die Produktqualität berücksichtigt werden kann. Dadurch können Energieeinsparungen erzielt, die Produktqualität überwacht und potenzielle Ausfälle aufgrund von Verschleiß vermieden werden. Dieser Ansatz hat somit nicht nur einen rein nachhaltigen Charakter, sondern berührt verschiedene Aspekte des Unternehmens. Bei erfolgreicher Umsetzung spiegelt er auch die digitalen Fähigkeiten des Unternehmens wider. Weitere Informationen dazu, wie mit älteren Anlagen umgegangen werden kann, finden Sie in unserem dazugehörigen Insight „Refurbishment von Produktionsanlagen: Implementierung von Circular Economy Ansätzen in den Produktionsmitteln der diskreten Fertigung“.
Ein weiterer Ansatzpunkt, wenn auch mit potenziell geringerer Auswirkung als die Verbrauchsoptimierung von Produktionsanlagen, ist die sensorbasierte An- und Abschaltung von Licht sowie die zonenbezogene Steuerung der Klimatechnik.
Fazit
Wenn ein Unternehmen in der Lage ist, einen großen Teil seiner Energie selbst zu erzeugen oder durch Optimierungsmaßnahmen einzusparen, hat dies einen doppelten ökonomischen Effekt. Zum einen fällt für diesen selbst erzeugten Strom nicht der marktübliche Preis an, sondern ein wesentlich geringerer Preis, der sich aus den Installationskosten im Verhältnis zur erzeugten elektrischen Leistung berechnet. Darüber hinaus entfällt für diesen selbst erzeugten bzw. eingesparten Strom auch die CO2-Bepreisung, da diese nur für Energieträger gilt, die im Herstellungs- oder Umwandlungsprozess CO2 emittiert haben.
Die Aspekte der Dekarbonisierung in Bezug auf die Errichtung und den Betrieb der Produktionsstätte haben zwar potenziell einen geringeren direkten Einfluss auf die Verkaufszahlen der hergestellten Produkte, jedoch bestehen langfristige Potenziale, wenn ein Unternehmen eine Vorreiterrolle bei der Dekarbonisierung einnimmt und dies nachweisen kann.
Unser Ansatz bei der Munich Consulting Group besteht darin, die Fabrikplanung ganzheitlich zu betrachten und somit auch die Auswirkungen der Gebäudehülle und des Betriebs der Produktionsstätte auf den ökologischen Fußabdruck des Unternehmens und seiner Produkte in die Planung einzubeziehen.
Gerne unterstützen wir Sie bei folgenden Aufgaben:
- Vergleich und Auswahl ökologischer Baumaterialien und -produkte
- Bestimmung des internen Energieverbrauchs und Dimensionierung Ihrer PV-Anlage
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Wir verfügen über langjährige Erfahrung und Expertise aus mehr als 250 akquirierten und abgeschlossenen Projekten. Unser Anspruch geht über die Standards der digitalen Fabrikplanung hinaus. Gerne zeigen wir Ihnen, wie Sie Ihre neu zu planende oder bestehende Produktionsstätte mit einem ökologischen und ökonomischen Mehrwert gestalten können.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie Thomas Horn (Manager Industrial Engineering).
