Müssen intelligente Fabriken grüner werden?

Intelligente Fabriken spielen bei der Revolutionierung der Fertigungsprozesse im Zuge der gegenwärtigen Industrialisierung eine zentrale Rolle. Sie verheißen ein vorher nicht gekanntes Maß an Produktivität, Effizienz und Individualisierung, da sie mit modernsten Technologien wie Robotik, künstlicher Intelligenz (KI) und dem Internet der Dinge (IoT) arbeiten. Hier werden frühzeitig die Möglichkeiten der Industrie 4.0 genutzt, indem die Produktionslinien automatisiert und digitalisiert werden, um die sich ständig ändernden Marktanforderungen schnell und präzise zu erfüllen.

Doch obwohl Ressourcenmanagement und Betriebseffizienz zwei Gebiete sind, auf denen sich intelligente Fabriken auszeichnen, werfen sie auch gravierende Nachhaltigkeitsprobleme auf, die dringend angegangen werden müssen. Zu den kritischen Punkten gehören der hohe Energiebedarf, die Produktion von Elektronikschrott, der ressourcenintensive Charakter von Hightech-Geräten und die weitreichenden Auswirkungen auf globale Lieferketten und Überproduktion. Während wir uns tiefer in die Welt der intelligenten Fabriken begeben, möchte dieser Artikel die weniger diskutierten Umweltauswirkungen beleuchten, mögliche Lösungen erkunden und einen Weg zu nachhaltigeren Fertigungsverfahren aufzeigen. 

Die ökologischen Herausforderungen der intelligenten Fabriken

Problem 1: Hoher Energieverbrauch

Trotz Effizienzsteigerungen sind die hochentwickelten Maschinen, die kontinuierliche Datenverarbeitung und die Automatisierungssysteme in intelligenten Fabriken sehr energieintensiv. Die Abhängigkeit von nicht-erneuerbaren Energiequellen für diese Technologien führt zu erheblichen CO₂-Emissionen.

Die Lösung: Umstellung auf erneuerbare Energien

Der Einsatz erneuerbarer Energiequellen kann intelligenten Fabriken helfen, die Umweltauswirkungen ihres Energieverbrauchs zu verringern. Saubere Energiequellen wie Sonne, Wind, Geothermie und Bioenergie können die CO₂-Emissionen und den Bedarf an fossilen Brennstoffen verringern.

Problem 2: Hohe Menge an Elektronikschrott

Aufgrund des rasanten technologischen Fortschritts sind die Geräte schnell veraltet, wodurch eine beträchtliche Menge an Elektroschrott anfällt. Das Recycling oder die ordnungsgemäße Entsorgung dieser Materialien gestaltet sich schwierig und wird häufig vernachlässigt.

Die Lösung: Verbessertes Elektroschrott-Management

Die Einrichtung leistungsfähiger Recyclingprogramme für Elektroschrott ist von entscheidender Bedeutung. Dazu gehört die Entwicklung verantwortungsvoller Entsorgungsverfahren, die Förderung des Recyclings unüblicher Materialien und die Gestaltung von Produkten, die sich leichter zerlegen lassen.

Problem 3: Ressourcenintensive Technologien

Seltene Erden und andere Erdressourcen werden für die Herstellung von Sensoren, Batterien und hochentwickelten Maschinen benötigt. Dieser Gewinnungsprozess führt häufig zu Umweltverschmutzung, Verlust von Lebensräumen und anderen Umweltproblemen.

Lösung: Nachhaltige Ressourcenbeschaffung

Die Auswirkungen des Ressourcenabbaus auf die Umwelt können durch die Unterstützung nachhaltiger Abbaumethoden und die Förderung des Einsatzes weniger gefährlicher Materialien verringert werden. Zudem können durch die Finanzierung von Studien über Ersatzmaterialien umweltfreundlichere Entscheidungen bei der Herstellung getroffen werden. Finden Sie hier heraus, wie Batterien bei der Umstellung auf erneuerbare Energien helfen.

Problem 4: Komplexe und undurchsichtige Lieferketten

Mit intelligenten Fabriken lassen sich zwar die internen Prozesse optimieren, aber die globalen Lieferketten, auf die sie angewiesen sind, können umweltschädigend sein. Der Transport von Gütern, die Gewinnung von Rohstoffen und die Herstellung von Bauteilen sind oft mit erheblichen Emissionen und Ressourcenverbrauch verbunden.

Die Lösung: Transparente Lieferkette und Nachhaltigkeit

Durch die Umsetzung strengerer Normen und Transparenz in den Lieferketten wird sichergestellt, dass alle Bestandteile eines Produkts verantwortungsvoll hergestellt werden. Dazu gehört auch die Überwachung der Umweltstandards bei den Lieferanten und die Förderung umweltfreundlicherer Logistikpraktiken. Lieferkettenprobleme jetzt mit RND lösen.

Problem 5: Überproduktionsrisiken

Erhöhte Produktionskapazitäten können zu einer Überproduktion führen. Die Produktionskapazität für große Mengen kann die tatsächliche Nachfrage übersteigen, was zu einem Überschuss an Waren führt, der letztendlich als Abfall endet.

Die Lösung: Nachfragegesteuerte Produktion

Die Überproduktion kann durch den Einsatz von Datenanalysen zur Produktion von Waren auf der Grundlage der tatsächlichen Marktnachfrage erheblich verringert werden. Um unnötige Verschwendung zu vermeiden, sollte bei intelligenten Fabriken ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Produktionskapazitäten und Marktanforderungen gefunden werden.

Strategien für umweltfreundlichere intelligente Fabriken

Digitalisierung für mehr Effizienz

Die moderne Fertigung stützt sich auf die Digitalisierung, die eine Reihe von Möglichkeiten für umweltfreundlichere, intelligente Fabriken bietet. Durch die Integration von Technologien wie Machine Learning (ML), künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge können Fabriken ein noch nie dagewesenes Maß an Effizienz erreichen. Diese Technologien sind in folgender Weise von Vorteil:

• IoT für Ressourcenmanagement: IoT-Geräte können die Nutzung von Ressourcen wie Strom, Wasser und Rohstoffen in Echtzeit überwachen und steuern. Durch Sensoren können Ineffizienzen, Leckagen oder Verschwendungsstellen erkannt werden, so dass sofortige Anpassungen vorgenommen werden können. So können beispielsweise intelligente Beleuchtungs- und HLK-Systeme den Energieverbrauch erheblich senken, indem sie sich an die Bedingungen in der Fabrik in Echtzeit anpassen.

• KI für vorausschauende Wartung: Mithilfe von KI-Algorithmen wird vorhergesagt, wann Geräte wahrscheinlich ausfallen oder gewartet werden müssen, wodurch Energie gespart und die Lebensdauer der Maschinen verlängert wird. Dieser vorausschauende Ansatz sorgt dafür, dass alle Maschinen so effizient wie möglich laufen und trägt somit zur Verringerung der Umweltauswirkungen sowohl bei der Herstellung als auch bei der Entsorgung der Geräte bei.

• Datenanalyse zur Prozessoptimierung: Mit moderner Datenanalytik lassen sich Produktionsverfahren vereinfachen, Abfälle reduzieren und die Lieferkettenlogistik verbessern. Hersteller sind in der Lage, Überproduktion und Überbestände zu vermeiden, indem sie genau das produzieren, was benötigt wird, und indem sie bei Bedarf Muster erkennen und Trends vorhersagen.

Modelle der Kreislaufwirtschaft

Die Kreislaufwirtschaft ist eine regenerative Strategie, mit der die Ressourcennutzung maximiert und Abfälle reduziert werden sollen. In der traditionellen linearen Wirtschaft wird nach dem Prinzip „Nehmen, Herstellen, Entsorgen“ vorgegangen; dieses Modell weicht davon ab. Die Kreislaufwirtschaft kann in intelligenten Fabriken durch folgende Konzepte umgesetzt werden:

• Langlebiges Design: Produkte mit längerer Lebensdauer werden mit leicht austauschbaren oder reparierbaren modularen Komponenten ab Werk gebaut. Infolgedessen muss weniger häufig ersetzt werden, und die Umweltkosten für die Herstellung neuer Güter sinken.

• Recycling und Upcycling: Produkte am Ende ihrer Lebensdauer werden nicht mehr weggeworfen, sondern als wertvolle Ressourcen angesehen. Zurückgewonnene Materialien werden recycelt und in den Produktionsprozess zurückgeführt. Das Upcycling, d. h. die Umwandlung von Abfallstoffen in wertvollere oder hochwertigere Güter, ist ein weiterer wesentlicher Bestandteil dieser Strategie.

Rückgewinnung von Ressourcen: Intelligente Fabriken können neben dem Recycling auch Systeme zur Rückgewinnung von Energie, Wasser und anderen Materialien aus ihren Prozessen integrieren. So kann etwa die von Maschinen erzeugte Wärme aufgefangen und wiederverwendet werden, um den zusätzlichen Kühl- oder Heizbedarf zu senken.

Wassereinsparung

Wasser ist eine lebenswichtige Ressource in der verarbeitenden Industrie, da es als Rohstoff, zur Reinigung und zu Kühlungszwecken verwendet wird. Angesichts der Wasserknappheit, die zu einem globalen Problem geworden ist, muss dem Umweltschutz jedoch Vorrang eingeräumt werden. Um Wasser nachhaltiger zu bewirtschaften, können intelligente Fabriken eine Reihe modernster Strategien anwenden, darunter:

• Fortgeschrittene Behandlung und Recycling: In der Fabrik können Abwässer aus Produktionsprozessen gereinigt und wiederverwendet werden. Mit Hilfe moderner Aufbereitungstechnologien kann Wasser hochgradig gereinigt werden, wodurch es für eine Reihe von Anwendungen wiederverwendet werden kann.

• Regenwassergewinnung: Das Sammeln und Speichern von Regenwasser kann die Umweltbelastung verringern, die Wasserversorgung verbessern und die Abhängigkeit von nahe gelegenen Wasserressourcen verringern. Das gesammelte Wasser können Sie zur Kühlung oder für andere Zwecke wie z. B. die Toilettenspülung verwenden.

• Effiziente Maschinen und Armaturen: Der Wasserverbrauch kann durch den Einsatz von wassersparenden Geräten, Armaturen und Vorrichtungen erheblich gesenkt werden. In geschlossenen Kühlkreisläufen wird das Wasser beispielsweise wiederverwendet, anstatt ständig neue Wasservorräte zu beschaffen. Außerdem wird die Wassereinsparung durch durchflussreduzierende Armaturen in den Werkskantinen und -toiletten unterstützt.

Fazit

Trotz erheblicher Produktivitäts- und Effizienzsteigerungen in intelligenten Fabriken ist es wichtig, sich mit den Umweltauswirkungen dieser Technologien zu befassen. Wenn die Herausforderungen verstanden, innovative Lösungen umgesetzt und kontinuierliche Verbesserungen angestrebt werden, können intelligente Fabriken eine Vorreiterrolle in der nachhaltigen Produktion übernehmen. Mit zunehmender Integration in die Industrielandschaft muss sich der Schwerpunkt vom rein technologischen Fortschritt auf einen ausgewogenen Ansatz verlagern, bei dem neben der Innovation auch die Umweltverantwortung im Vordergrund steht. Die Entwicklung hin zu wirklich grünen intelligenten Fabriken setzt Zusammenarbeit, Investitionen und eine gemeinsame Vision für eine nachhaltige industrielle Zukunft voraus.