Nachhaltigkeit für die Solarindustrie

31.08.2018

Am Institute for ICT-Based Management ICTM der Berner Fachhochschule BFH entwickeln Forscher im Rahmen des EU-H2020-Projekts Circusol zusammen mit europäischen Partnern Geschäftsmodelle der modernen Kreislaufwirtschaft für die Solarbranche. Diese soll dank einem innovativen Umgang mit Ressourcen nachhaltiger und wettbewerbsfähiger werden.

Strom aus Photovoltaikanlagen (PVA) deckt rund 4 % des europäischen Bedarfs an elektrischer Energie, und das starke Wachstum dürfte anhalten. Technische Fortschritte und sinkende Kosten machen PV-Module und dezentrale Energiespeicher immer günstiger und effizienter. Doch die Branche hat ein Problem: Mit dem Boom des Solarstrommarkts gelangen immer mehr ausrangierte Produkte in den Abfall. Solar-Müll, den niemand will, ist eine ökonomische Verschwendung, eine ökologische Belastung und eine Hypothek für die Solarindustrie, die sich der Nachhaltigkeit verschrieben hat. Es ist wie mit den PET-Flaschen: Theoretisch ist der Kunststoff nahezu unbeschränkt wiederverwertbar, und dennoch fallen jeden Tag Unmengen PET-Gebinde aus dem vorgesehenen Recycling- Kreislauf und landen auf den Müllhalden (Bild 1) oder in den Ozeanen dieser Welt. Gut gemeinte Modelle für den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen können in der Realität auch versagen.

Wertstoffe effizienter nutzen

Im Rahmen des Forschungsprogramms «Horizon 2020» der Europäischen Union widmet sich deshalb ein Projekt der Frage, wie die Solarenergie-Industrie ihre Ressourceneffizienz steigern und damit mehr zu einer klimaverträglichen Energiezukunft beitragen kann. Das Projekt Circusol vereint Unternehmen der Solarbranche, der Batterieindustrie und des Energiesektors sowie Hochschulen und Universitäten aus Belgien, Frankreich, Deutschland, Litauen, Spanien und Schweden. Die Schweiz wird durch die Bernischen Kraftwerke (BKW) und die Berner Fachhochschule (BFH) vertreten. Das Hauptziel ist, für die Solarenergie- Branche zirkuläre Geschäftsmodelle und Lösungen auf der Basis der modernen Kreislaufwirtschaft (Circular Economy) zu entwickeln. Dadurch soll die Ressourceneffizienz signifikant verbessert werden. Ressourceneffizienz ist als das Verhältnis eines bestimmten Nutzens zu dem dafür erforderlichen Einsatz an natürlichen Ressourcen definiert. Ein Beispiel für zirkuläre Geschäftsmodelle und Lösungen sind performance- orientierte Geschäftsmodelle: Hier erzielt der Hersteller und dann Eigentümer eines Produkts seinen Umsatz durch die Leistung oder Funktionalität, die das Produkt über seine gesamte Lebensdauer erbringt. Er stellt also nicht einfach ein Produkt her und verkauft es, sondern bewirtschaftet es als Dienstleister von der Herstellung bis zum Recycling auf optimierte Weise. Er hat ein grosses Interesse daran, das Leben des Produkts zu verlängern, die nachträgliche Anpassbarkeit und Reparatur der Produkte im Vorfeld zu berücksichtigen und die Wiederverwertung der im Produkt verarbeiteten Wertstoffe zu erleichtern. Der Endkunde kann von der durch das Produkt erbrachten Leistung (Performance) profitieren. Der Hersteller und Eigentümer kann das Produkt optimal betreiben. Doch solche zirkulären, performance-orientierten Modelle haben auch Nachteile: Der Hersteller hat das Eigentum an diesen Anlagen und entsprechend trägt er das Risiko. Zudem wird Kapital in den Anlagen gebunden, welches eine Rendite erwirtschaften sollte. Zudem sind Endkunden noch wenig geübt im Umgang mit dieser Art von Leistungserbringung – das mentale Modell «nutzen anstatt besitzen», das Kernthema der Sharing Economy, ist in der breiten Gesellschaft noch nicht etabliert. Am Beispiel von Batterien aus elektrischen Fahrzeugen wird klar, dass ein solches Geschäftsmodell auch in der Energiebranche ein grosses Potenzial zur Effizienzsteigerung und Ressourcenoptimierung birgt: Jedes Jahr wächst die Anzahl der Batterien aus elektrischen Fahrzeugen, die wegen nachlassender Speicherkapazität ersetzt werden (Bild 2). Zirkuläre performance- orientierte Geschäftsmodelle sind Möglichkeiten, wie die Nutzung der Batterien optimiert und die Batterien Weiterverwendungsmöglichkeiten zugeführt werden können. Die Herausforderung dieser innovativen Modelle ist jeweils, dass sich der finanzielle und organisatorische Aufwand im Verlauf des Produktlebens auch bezahlt machen.

Strategien der «Circular Economy»

Moderne Kreislaufwirtschaft ist eine Ergänzung zur traditionellen linearen Ökonomie. Die traditionelle Ökonomie ist geprägt durch das Paradigma von Erzeugung, Nutzung und Entsorgung. In der modernen Kreislaufwirtschaft hingegen werden Wertstoffe so lange wie möglich im Einsatz gehalten. Um diese Wertmaximierung der verwendeten Ressourcen zu ermöglichen, sind bereits bei der Entwicklung eines Produkts entsprechende Vorkehrungen zu treffen. Das Design soll so konzipiert sein, dass das Produkt auf einfache Weise zerlegt, repariert und – aufgewertet – wieder zusammengesetzt werden kann (Design for Remanufacturing, Design for Disassembly). Die Wiederaufarbeitung (remanufacturing) ist die profitabelste Strategie. Ob ein bestimmtes Produkt zur Wiederaufarbeitung geeignet ist oder nicht, hängt von Entscheidungen ab, die in der frühen Phase des Designprozesses getroffen werden. Diese Entscheidungen können sich positiv oder negativ auf den Wiederaufbereitungsprozess auswirken. Ein systemisches Verständnis der Abhängigkeiten zwischen Produktdesign, Produktentwicklung und der späteren, vielleicht mehrmaligen, Wiederaufarbeitung ist ein effektiver Ansatz, um optimale Entscheidungen zur Verbesserung der Materialeffizienz und wirtschaftlichen Rentabilität zu treffen. So lassen sich die materiellen Ressourcen nahezu vollständig nutzen, und erst am Ende der technischen Nutzungsdauer werden die Wertstoffe durch einen hocheffizienten Recyclingprozess zurückgewonnen.

Ganzer Artikel | VSE Bulletin | 31. August 2018