A

Abwärmenutzung
Wie lässt sich Abwärme nutzen?

Abwärmeströme lassen sich zur Wärmerückgewinnung mittels Wärmeübertrager nutzen, indem die Energie der Abwärme an ein aufzuheizendes Medium übertragen wird. Wärmeübertrager sind Geräte, die von zwei oder mehreren Medien unterschiedlicher Temperaturen durchströmt werden. Die Übertragung der Wärme findet immer vom wärmeren Medium zum kälteren statt. Dieser Wärmeübergang geschieht meist durch eine gut wärmeleitende Trennwand (z. B. aus Kupfer) hindurch.

Anlagenauslegung
Welche Strategie hilft bei der Dimensionierung von Fertigungsmitteln?

Produktstrategien wie "Leichtbauweise" und "Beanspruchungsgerechtigkeit / Sicherheit" können auch auf Fertigungsmittel angewendet werden. Beispiel: Minimierung von Warenträgern beim Galvanisieren in Bezug auf Transportgewicht, spezifische Wärmekapazität, Abtropfverhalten und Reinigung.

Arbeitsanweisungen
Was bringt eine detaillierte Arbeitsanleitung und eine geregelte Schichtübergabe?

Detaillierte schriftliche Arbeitsanleitungen helfen bei der Vermeidung von Fehlern. Beispiel: Dosieranleitung in klaren Maßeinheiten wie Kilogramm oder Liter und nicht in Anzahl Schaufeln oder Anzahl Eimer. Die Schichtübergabe ist ein wichtiger Ansatzpunkt zur Vermeidung von Fehl- und Doppelbearbeitungen, für stabile Prozesse, für Aufdeckung von Potenzial zur Prozessoptimierung und für eine lernende Organisation.

Auftragsdokumentation
Warum lohnt sich eine eindeutig und vollständig gestaltete Produktdokumentation?

Eine eindeutige und vollständige Produktdokumentation vermindert Ausschuss und Nacharbeit. Sie bildet die Basis für Analysen und Verbesserungsmaßnahmen sowie für die Eingrenzung der fehlerhaften Produktmenge bei einer Fertigungsstörung oder einem Fertigungsfehler.

B

Beanspruchungsgerechtigkeit
Was versteht man unter sicherer und beanspruchungsgerechter Konstruktion?

Beanspruchungsgerechtes Konstruieren erfolgt getreu dem Motto: "So wenig wie möglich, so viel wie nötig". Die Sicherheit steht im Vordergrund, jedoch sollte dem Thema Materialeffizienz genügend Beachtung dargebracht werden.

Bedarfsgerechter Einkauf
Wie kann die Entsorgung zu viel eingekauften Materialien vermieden werden?

Verluste durch Entsorgung von eingekauften Materialien sind zu vermeiden durch z. B. weniger Einkäufe mit kurzfristigen Haltbarkeitsdaten sowie frühzeitige Anpassung an Umstellungen der Fertigungstechnologien oder an Produktwechsel.

Biogas
Wie kann aus Klär- bzw. Deponiegas Strom gewonnen werden?

Wenn organische Abfälle auf einer Mülldeponie verwesen, entsteht Deponiegas, eine Form von Biogas. In Kläranlagen wird in Faultürmen Klärgas gewonnen. Wenn diese Gase in die Atmosphäre gelangen, haben sie aufgrund ihres hohen Methangehalts, eine stark klimaschädliche Wirkung. Die Verstromung von Deponiegas erfolgt oft nahe am Ort der Erzeugung in einem Kleinkraftwerk, da bei der direkten Wärmenutzung die anfallenden Mengen oft zu gering wären für den Pipelinetransport. Von Vorteil sind auch der oft schon vorhandene Stromanschluss für die Einspeisung der Leistung und zudem das Vermeiden von Methanschlupf bei undichten Stellen. Der größte Nutzeffekt dieser Gase folgt dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung zumeist mittels eines BHWKs und besteht darin, sie mit einem Gasmotor oder einer Gasturbine zu verbrennen und über einen Generator sowohl elektrische Energie zu gewinnen als auch die Abwärme des Motors bzw. der Turbine zu nutzen.

Biomassenutzung
In welchen Formen kann Biomasse genutzt werden?

Als Biomasse werden verschiedenste Stoffe bzw. Stoffgemische biologischen Ursprungs (meist pflanzlich) bezeichnet. Man versteht darunter meist feste oder flüssige Materialien, kann aber auch Gase dazu zählen. Allgemein hat Biomasse einen hohen Anteil organischer Substanzen wie z. B. Cellulose, die einen erheblichen Energiegehalt haben. Die zur Energiegewinnung genutzten Verfahren sind dennoch sehr unterschiedlich und stoffspezifisch. Das Verfahren der Biomassenvergasung involviert die Gewinnung brennbarer Gase durch thermochemische Verarbeitung der Biomasse. Prinzipiell wird die Biomasse bei erhöhter Temperatur und unter Sauerstoffmangel umgesetzt. Es verbleiben brennbare Substanzen wie Wasserstoff (H2), Methan (CH4) und Kohlenmonoxid (CO) im erzeugten Gas (Synthesegas). Im Prinzip handelt es sich bei der Erzeugung von Biogas durch Fermentation (Vergärung) ebenfalls um eine Art von Biomassevergasung, der tragende Unterschied sind die wesentlich niedrigeren Temperaturen beim Biogas (Klär- bzw. Deponiegas).

Blockheizkraftwerke (BHKW)
Was ist ein Blockheizkraftwerk und was hat dieses mit Kraft-Wärme-Kopplung und Fern- und Nahwärmenetzen zu tun?

Blockheizkraftwerke (BHKW) liefern im Vergleich zu GuD-Kraftwerken geringere Leistungen und sind Anlagen die gleichzeitig Strom, Wärme (Heißwasser, Dampf) oder Kälte (Absorptions- oder Adsorptionskälte) erzeugen können. Sie stehen meist in der Nähe von Gebäuden, welche diese für ihre Heizzwecke (und Kühlung) oder die Warmewasserversorgung nutzen. Auch die Weiterverteilung der Wärme und Kälte über ein Nah- bzw. Fernwärmenetz ist möglich. Außerdem kann ein BHKW das Klärgas von Kläranlagen verstromen und gleichzeitig die erforderliche Wärme für die Faultürme liefern. Häufig wird Erdgas oder Heizöl als Energieträger verwendet - dies immerhin deutlich effizienter als beim Einsatz in Heizkesseln, jedoch wäre es für die Klimaschutzziele besser nur noch Biogas zu verwenden.

D

Druckluftsysteme
Warum zählen Druckluftsysteme zu Querschnittstechnologien?

Druckluft ist heute neben der elektrischen Energie der in Industrie und Handwerk am weitesten verbreitete Energieträger. Er wird branchenübergreifend für den Antrieb und die Steuerung in fast allen modernen Fertigungsmaschinen verwendet. Um ein paar eindeutige Vorteile von Druckluft zu nennen: Abwärme entsteht vorwiegend zentral am Kompressor; das Arbeitsmedium Luft ist kostenlos und stets vorhanden; Druckluftwerkzeuge sind einfacher konstruiert als Elektrogeräte vergleichbarer Leistung.

E

Effiziente Reinigung
Was versteht man unter effizienter Reinigung?

Wesentliche Einflüsse auf die Art und Menge von Reinigungsmitteln haben die Produktgestaltung und der Fertigungsprozess. Maßnahmenbeispiele: passend angeordnete oder schmutzabweisende Oberflächen, Trennung von Grob- und Feinreinigung oder Kaskadenreinigung, Reinigung direkt vor dem Prozess, der gereinigtes Material benötigt, keine Doppelreinigung, optimales Reinigungsmittel.

Effizienter Transport
Was ist Transporteffizienz?

Transporteffizienz ist eine Kenngröße in der Logistik, mit der ein möglichst schneller und kapazitätsreicher Gütertransport oder Personenverkehr bei möglichst geringem Energieverbrauch bezeichnet ist. Einflüsse: Transportmittelart, Transportentfernung (Anordnung der Fertigungsprozesse), Leerfahrten, Stapelbarkeit des Transportgutes, benötigtes Verpackungsvolumen, Optimierung der Bestell- bzw. Liefermengen.

Elektrische Speicher
Wie kann elektrische Energie direkt gespeichert werden?

Die direkte Speicherung elektrischer Energie über Kondensatoren und Magnetspulen ist einerseits höchst effizient, aber andererseits in punkto Speicherkapazitäten sehr begrenzt und mit hohen Kosten verbunden. Der Kondensator besteht im Wesentlichen aus zwei elektrischen Leitern, zwischen denen sich ein Isolator befindet. Beispielsweise kann eine Kunststofffolie zwischen zwei Metallfolien angebracht sein. Eine elektrische Spannung erzeugt eine Aufladung des Kondensators, wobei die Energie im Isolator gespeichert im elektrischen Feld enthalten ist. In einem supraleitenden magnetischen Energiespeicher (SMES) speichern Spulen Energie im Magnetfeld. Die Energie ist in beiden genannten Fällen sehr schnell abrufbar und kann daher zur Kompensation schneller Lastschwankungen in Stromnetzen genutzt werden.

Eletrochemische Speicher
Wie kann elektrische Energie elektrochemisch gespeichert werden?

Elektrochemische Energiespeicher sind beispielsweise Batteriespeicher. Diese bestehen aus einer Zusammenschaltung mehrerer galvanischer Zellen. Das Grundprinzip jeder galvanischen Zelle ist, durch elektrochemische Redoxreaktion chemische Energie in elektrische Energie zurück zu verwandeln. Wasserstoff kann wie andere Gase in Druckgasflaschen gespeichert werden. Jedoch lassen sich wegen der geringen Dichte von Wasserstoff keine hohen Energiedichten erreichen. Für große Mengen werden Flüssiggasspeicher verwendet, wobei der Wasserstoff verflüssigt wird und anschließend bei tiefen Temperaturen gelagert. Eine weitere Möglichkeit den Wasserstoff zu speichern, bieten Metallhydridspeicher. Hier wird Wasserstoff in kleinsten Lücken eines metallischen Körpers gespeichert und chemisch an das Metall gebunden.

Energiesparende Antriebe
Welche Einteilung gibt es beim Antrieb durch Elektromotoren?

Im Jahr 2009 (und geändert 2014) wurden von der Europäischen Kommission neue Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren verabschiedet. Mit dieser Verordnung sind die Effizienzklassen IE1 bis IE3 eingeführt wurden. IE1 steht für Standardwirkungsgrad, IE2 für gehobenen Wirkungsgrad und IE3 für Premiumwirkungsgrad. Seit 2017 dürfen noch noch Motoren mit der Effizienzklasse IE3 eingesetzt werden. Werden Motoren mit der IE2 eingesetzt, dann müssen diese zusätzlich mit einer Drehzahlreglung ausgestattet sein. Zusätzlich wurde die IE4 klassifiziert.

F

Fertigungsgerechte Produktgestaltung
Wie können Produkte fertigungsgerecht gestaltet werden?

Neben der Ausschöpfung von Effizienzpotenzialen im Fertigungsprozess selbst können durch Design for Manufacturing Ausschuss und Nacharbeit vermindert werden. Beispiele: Kleben anstelle von Schrauben oder Nieten, gleiche Verbindungselemente und damit Werkzeuge bei der Montage, Nutzung von Produktbestandteilen als Aufnahme oder Anschlag, verdrehsichere Produktkonturen. Zielkonflikte im Recycling und beim Materialverbrauch können dabei auftreten.

G

Geothermie
Was versteht man unter Geothermie?

Als Geothermie (Erdwärme) wird die direkte (d. h. ohne Wärmepumpe) oder indirekte Nutzung von Wärme aus dem Erdreich bezeichnet. Bei der tiefen Geothermie nutzt man Schichten in großen Tiefen von einigen Kilometern, in z. B. 3 km Tiefe sind bereits Temperaturen von 100 °C möglich. Die dortigen relativ hohe Temperaturen können von Fernwärmenetzen bis hin zur Stromerzeugung genutzt werden. Bei der oberflächennahen Geothermie wird Schichten in relativ geringer Tiefe (einigen hundert Meter) Wärme entzogen. Diese Temperaturen sind meist unter dem für die Wärmenutzung (oder gar die Stromerzeugung) notwendigen Temperaturniveau und es werden zusätzliche Wärmepumpen benötigt. Gefördert wird diese Wärme in der Regel mit Erdwärmesonden, die vertikal bis in eine Tiefe von typischerweise um 300 m vordringen, zu Temperaturen um 10°C . Es besteht außerdem die Möglichkeit die Erdsonden im Sommer auch für die Rückführung der Wärme (Kühlung von Gebäuden) zu verwenden. Da die Wärmestromdichte sehr gering ist führt die Erdwärmenutzung in der Regel zu einer langfristigen Auskühlung der genutzten Gesteinsmassen. Im strengen Sinne ist die Erdwärme bei der tiefen Geothermie deswegen nicht erneuerbar: Sie wird zwar durch den Wärmestrom aus der Tiefe langfristig (etwa im Laufe einiger Jahrtausende) wieder ersetzt, aber nicht in Zeiträumen, die eine kontinuierliche Nutzung ermöglichen.

Green IT
Wie wird der IT-Bereich zur Green IT?

Green IT ist ein Sammelbegriff für alle Ansätze, Informationstechnologien sowohl energie- als auch ressourceneffizient herzustellen und zu betreiben. Schwerpunkte bilden hierbei Rechenzentren und Endgeräte.

H

Hilfsstoffe und Betriebsstoffe
Was bewirkt es Hilfs- und Betriebsstoffe zu substituieren oder deren Einsatz zu ändern?

Unter Materialsubstitution versteht man das Ersetzen eines gegebenen Materials durch ein anderes Material. Hilfs- und Betriebsstoffe tragen zum Teil erheblich zu den Materialkosten bei. Diese Stoffe sind kein Produktbestandteil und werden nach Gebrauch zu Abfall, der häufig zu hohen Entsorgungskosten führt. Beispiel: Kühlschmiermittel auf Mineralölbasis können durch Produkte aus der Altfettaufbereitung mit vergleichbaren Leistungsparametern ersetzt werden. Trockenbearbeitung arbeitet ohne Kühlschmiermittel, Minimalmengenschmierung (MMS) führt das Schmiermittel in der exakt benötigten Menge und Eigenschaft der Bearbeitungsposition zu. Die beiden zuletzt genannten Verfahren führen zum Einsparen von Kühlschmierstoffen und Reinigungsmitteln, können höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten und folglich kürzere Belegungszeiten von Betriebsmitteln erreichen und ermöglichen besseres Recycling durch trockene Späne. Des Weiteren können Hilfs- und Betriebsstoffe durch Kaskadennutzung länger im Einsatz bleiben, z. B. durch Weiternutzung in einem Anwendungsbereich mit geringeren technischen Anforderungen, im Vergleich zur Erstnutzungsphase des Stoffes. Beispiele: innerbetriebliche Wiederverwendung von Verpackungsmaterial, Kühl- und Spülwasserkaskade im Gegenlauf zur Richtung der Produktflusses.

Hydrauliksysteme
Wie sind Hydrauliksysteme mit Querschnittstechnologien verknüpft?

Hydraulik ist die Lehre der Bewegungen inkompressibler (volumenkonstanter) Flüssigkeiten in technischen Geräten und Anlagen und der Anlagen selbst.  Hydraulische Systeme werden mit speziellen Hydraulikflüssigkeiten befüllt, die in ihnen eingeschlossen bleiben. Fast immer dienen hydraulische Maschinen und Anlagen der Übertragung von Kräften und sind somit im Bereich der Querschnittstechnologien, der Technologien, die in vielen Branchen zum Einsatz kommen, gut aufgehoben.

I

IKT (Internet der Energie)
Was ist das Internet der Energie?

Im Internet der Energie sind die Daten von Energieerzeugern und Energieverbrauchern vorhanden. Sie werden miteinander verbunden und ermöglichen so eine intelligente Steuerung der Energiesysteme. Das Ergebnis soll eine sichere, wirtschaftliche und umweltfreundliche Energieversorgung sein.

Interne Kreislaufführung
Was versteht man unter fertigungsprozessbezogener oder interner Kreislaufführung?

Kreislaufführung von Materialien kann inner- und außenbetrieblich erfolgen. Sie sollte erst nach der Vermeidung von Reststoffen Anwendung finden und auch in der Menge des kreislaufgeführten Stoffstromes als stets verbesserungswürdig angesehen werden. Beispiele: Aufbereitung und Rückführung von Hilfsstoffen (z. B. Gießereisand, Kühl- und Spülwasser) oder prozessbedingten Reststoffe (Verschnitt, Anguss, Kupfer in Ätzlösung).

K

Kaskadennutzung von Produkten
Was bedeutet Kaskadennutzung?

Kaskadennutzung bedeutet die Weiternutzung eines Produkts in einem Anwendungsbereich mit geringeren technischen Anforderungen im Vergleich zur Erstnutzungsphase des Produkts. Beispiele: Weiternutzung eines Bürocomputers in einem privaten Haushalt, Weiternutzung einer Fahrbatterie in einem stationären Batteriespeicher.

Kombikraftwerke
Was ist ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk?

Von einem Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk (GuD-Kraftwerk) wird gesprochen, wenn das Kraftwerk mindestens eine Gasturbine und eine Dampfturbine enthält. Oft wird für die Befeuerung der Gasturbine Erdgas genutzt und das heiße Abgas anschließend für den Betrieb einer nachgeschalteten Dampfturbine weiterverwendet. Der hohe Gesamtwirkungsgrad für die reiner Stromerzeugung liegt heute etwa bei 60 %, wovon etwa 40 % von der Gasturbine und weitere 20 % von der Dampfturbine stammen. Diese Effektivität geht mit der Nutzung aller Temperaturfelder einher. Die Gasturbine arbeitet mit sehr hohen Temperaturen, während die Dampfturbine ergänzend den tieferen Temperaturbereich nutzt.

Kühl- und Heizsysteme
Warum werden Kühl- und Heizsysteme gerne als Pumpensysteme ausgeführt?

Bei der Wärmepumpe wird die Abwärme als Nutzen angesehen, da damit z. B. ein Raum beheizt wird (die Wärme wird dem Raum zugeführt). Das bedeutet also, dass Arbeit aufgewendet wird um Wärme abzugeben. Bei der Kältepumpe wird die zugeführte Wärme (abgeführte Wärme aus dem zu kühlendem Raum) als Nutzen angesehen, da damit z. B. ein Raum gekühlt wird, indem diesem Wärme entzogen wird. Das bedeutet, dass in diesem Fall Arbeit aufgewendet werden muss um Wärme zu entziehen.

L

Leichtbau
Was versteht man unter Leichtbau?

Leichtbau betrifft den Einsatz leichterer Werkstoffe, die Verminderung der benötigten Werkstoffmenge bei gleichbleibendem Werkstoff oder Veränderungen der Produktstruktur. Durch Leichtbauweisen entstehen bei mobilen Produkten Effizienzsteigerung in der Nutzungsphase. Beim Einsatz von Verbundwerkstoffen können jedoch Ineffizienzen bei der Verwertung entstehen.

M

Mechanische Speicher
Wie kann elektrische Energie mechanisch gespeichert werden?

Energiespeicher werden für die Überbrückung der Zeit zwischen Energiegewinnung und Energienutzung benötigt. Der immer größere Anteil volatiler erneuerbarer Energien an der erzeugten Gesamtstrommenge in Deutschland lässt die Stromspeicherung eine immer größere Rolle spielen. Die elektrische Energie kann in unterschiedlichen Formen gespeichert werden. Die Pumpspeicherung ist beispielsweise eine mechanische Form der Energiespeicherung. Man nutzt den Höhenunterschied zweier Wasserreservoirs, also Lageenergie (potentielle Energie). Das obere Wasserreservoir wird unter Aufwand elektrischer Energie mittels Pumpen aufgefüllt, um später die über die Fallhöhe gespeicherte Energie für die Rückumwandlung mittels Turbine zu nutzen. Schwungräder (Drehmassenspeicher) werden oft mithilfe eines Elektromotors zum Rotieren gebracht und die Energie so in Bewegungsenergie gespeichert. Aufgrund ihrer kurzzeitigen hohen Leistung werden sie oft auch als USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung) verwendet. Ein Druckluftspeicher nutzt die elektrische Energie, um einen Kompressor (Verdichter) zu betrieben mit welchem Luft unter hohem Druck aus der Atmosphäre in den Speicher verdichtet wird. Beim Ausspeichern (Entladen) wird diese Druckluft verwendet, um beispielsweise über eine Turbine wieder elektrische Energie zu erzeugen.

Mess-, Steuer- und Regeltechnik
Warum sind Mess-, Steuer- und Regeltechnik eine Querschnittstechnologie?

Die Mess-, Steuer- und Regeltechnik ist ein Teilbereich der Automatisierungstechnik und behandelt überwiegend Themen der Elektrotechnik, die in den meisten Branchen im Einsatz sind. Oft überschneiden sich die Gebiete der Messtechnik, der Steuerungstechnik und der Regelungstechnik in diesem Fachgebiet (MSR- oder EMSR-Technik).

Miniaturisierung
Was versteht man unter Miniaturisierung?

Unter Miniaturisierung versteht man die Entwicklung und Herstellung kleinerer mechanischer, mechatronischer und elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Geräte, die eine Vielzahl elektronischer Bauelemente oder Funktionselemente auf kleinstem Raum enthalten können. Prinzipiell bestehen große Potenziale in Bezug auf Werkstoffverbrauch. Fertigungsaufwand und Rebound-Effekte können jedoch dagegenwirken.

Mitarbeiterqualifikation
Was versteht man unter Mitarbeiterqualifikation bzw. Mitarbeiterpotenzial?

Das Fördern, Umsetzen oder Belohnen von Mitarbeiterideen kann zu einer Verbesserung von Arbeitsplätzen, Komponenten oder Organisationsabläufen bis zur Verbesserung von ganzen Prozessen führen. Voraussetzung dafür sind eine aufgeschlossene Unternehmenskultur, Einbeziehen der Mitarbeiter in Entscheidungsprozesse, positive Rückmeldung zu den Umsetzungsergebnissen aus Mitarbeiterideen, Eigenverantwortlichkeit, Entscheidungsspielräume und die Weiterentwicklung von Mitarbeitern nach dem Führungsgrundsatz "Fördern und Fordern".

N

Netzregelung
Inwieweit helfen Regelungstechnologien für Netze, wie Microgrids, der effizienten Stromverteilung?

Ein Microgrid ist ein diskretes Energiesystem, das aus räumlich verteilten elektrischen Energiequellen und Lasten besteht. Darin integriert ist das Bedarfsmanagement (inkl. digitaler Optimierung) sowei die Speicherung und Erzeugung von Energie, welche oft unabhängig vom Hauptstromnetz betrieben werden können. Microgrids unterscheiden sich von herkömmlichen Stromnetzen, da sie eine engere Nähe zwischen der Stromerzeugung und Stromnutzung bieten, was zu Effizienzsteigerungen führt und außerdem mit erneuerbaren Energiequellen wie Solar-, Windkraft-, Kleinwasserkraft-, Geothermie-, Müllverbrennungs- und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) sehr gut kombiniert werden kann. Je enger die Maschen der Netze sind, desto ausfallsicherer sind die Netze: Wenn ein Knoten oder eine Verbindung blockiert ist oder ausfällt, können die restlichen Netzakteure weiterhin am Netzbetrieb teilnehmen.

Nutzerhinweise
Wie helfen Hinweise in der Bedienungsanleitung beim Ressourcensparen?

Das Nutzerverhalten hat bei vielen Produkten einen wesentlichen Einfluss auf die Ressourceninanspruchnahme in der Nutzungsphase, aber auch auf die Produktlebensdauer und folglich auf Ressourceninanspruchnahme im gesamten Lebensweg. Ressourceneffizienzpotenziale in der Nutzungsphase liegen im Vermeiden von Fehlbedienung, Fehlnutzung und Ausfall der Produktfunktionen durch Beschädigung. Beispiele: Hinweise zum Laden für Akkus, zum Energiebedarf im Betrieb und Stand-By, zum Einfluss der Nutzungsart auf die Abnutzung der Produktkomponenten, zur Wartung, zu Reparaturmöglichkeiten und zur Entsorgung.

Nutzungsgerechte Produktgestaltung
Wie können Produkte nutzungsgerecht gestaltet werden?

Die Nutzungsphase stellt bei aktiven Produkten in der Regel die ressourcenintensivste Lebensphase dar. Das Produktkonzept und die konstruktive Umsetzung haben einen großen Einfluss auf den Ressourcenverbrauch in der Nutzungsphase. Wesentliche Maßnahmen zur nutzungsgerechten Produktgestaltung umfassen die Ermöglichung eines umweltgerechten Betriebes, ein zeitloses Design, einen modularen Aufbau sowie das Optimieren des Nutzerverhaltens z. B. durch Verhinderung von Fehlnutzung und Entfall unnötiger Funktionen.

O

Optimierung der Produktlebensdauer
Was beeinflusst Produktlebensdauer und Produktnutzungsdauer?

Die technische Produktlebensdauer ist die Zeit von der Produktherstellung bis zum Ausfall eines Produkts. Die Produktnutzungsdauer ist die Zeit vom Start der Produktnutzung bis zur Außerbetriebnahme eines Produkts. Führt schneller technologischer Wandel bei Nachfolgeprodukten zu steigender Effizienz in der Nutzungsphase, kann eine vorzeitige Außerbetriebnahme günstiger sein. Maßnahmen um die Lebensdauer eines Produktes zu maximieren: Vorsehen eines hohen Abnutzungsvorrats, Ermöglichen von Wartung und Reparatur usw. Maßnahmen um die Nutzungsdauer eines Produktes oder von Teilen eines Produktes zu maximieren: zeitloses Design, modularer Aufbau, Erweiterbarkeit, Aufrüstbarkeit, Funktionsupdates / -upgrades, Kaskadennutzung usw.

P

Photovoltaik
Was ist unter dem Begriff Photovoltaik zu verstehen?

Als Photovoltaik wird das Verfahren der direkten Lichtumwandlung (elektromagnetische Strahlung der Sonne) in elektrische Energie ohne den Zwischenschritt über die Wärmeerzeugung mit Hilfe von Solarzellen bezeichnet. Eine Solarzelle ist ein optoelektronisches Halbleiter-Bauelement, welches sehr häufig aus Silizium hergestellt wird. Das physikalische Prinzip dahinter ist eine Form des photoelektrischen Effekts, wobei freie Ladungsträger eine elektrische Spannung erzeugen. Dennoch ist eine Photovoltaikanlage ein Sonnenkollektor, der sowohl elektrische Energie als auch Wärme bereitstellen könnte. Die meisten Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) basieren auf Solarzellen, die zwar auch Wärme erzeugen, von denen meist jedoch nur die gleichzeitig erzeugte elektrische Energie genutzt wird. Jedoch existiert auch die Form von photovoltaisch-thermischen Solarkollektoren (PVT-Anlagen), bei denen tatsächlich eine gleichzeitige Erzeugung von elektrischer Energie und nutzbarer Wärme möglich ist.

Power to X (P2X)
Was ist Power to X?

Als Power-to-Gas (PtG, P2G) wird ein chemischer Prozess bezeichnet, in dem mittels Wasserelektrolyse mit teilweise nachgeschalteter Methanisierung unter Einsatz von Ökostrom ein Brenngas hergestellt wird. Da es aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, wird das so erzeugte Synthesegas bisweilen auch als EE-Gas (Gas aus erneuerbarer Energie) bezeichnet.

Produkt-Service-Systeme
Was sind Produkt-Service-Systeme und Dematerialisierung?

Bei der Dematerialisierung geht es um die Entkopplung des Nutzens eines Produkts vom Ressourceneinsatz. Produkt-Service-Systeme verkaufen den Nutzen des Produktes und nicht das Produkt selbst. Da das Produkt im Besitz des Herstellers verbleibt, schafft dies gezielt Anreize im Bereich der Produktlebensdauer und der nutzungs- bzw. recyclinggerechten Produktgestaltung. Beispiele: Leasing, Mieten und Teilen.

Prozessleittechnik
Was versteht man unter Prozessleittechnik?

Als Prozessleittechnik bezeichnet man Mittel und Verfahren, die dem Steuern, Regeln und Sichern verfahrenstechnischer Anlagen dienen. Zentrale Mittel sind dabei das Prozessleitsystem und speicherprogrammierbare Steuerungen.

Prozessoptimierung
Was bewirkt die Auswahl und Optimierung von Fertigungsprozessen?

Fertigungsprozessoptimierung (Prozessentwicklung) entspricht dem Entwickeln neuer Prozesse und der Parameteroptimierung. Dadurch wird gezielt auf z. B. geringere Ausschussraten, höhere Materialausnutzung und geringeren Verarbeitungsaufwand. Die Fertigungsprozessauswahl erschließt sich aus dem Vorhandensein alternativer Betriebsmittel und Fertigungsverfahren. Beispiel: aufbauende / additive statt herauslösende / herausarbeitende / subtraktive Herstellung von Produktstrukturen. Der Effizienzvergleich alternativer Fertigungsverfahren kann auch die Berücksichtigung der Aufwände für die Herstellung der Rohmaterialien benötigen.

R

Recyclinggerechte Produktgestaltung
Wie können Produkte recyclinggerecht gestaltet werden?

Bei der Produktgestaltung sollen bereits potentielle Recyclingverfahren bedacht und Produkte dahingehend angepasst werden. Jedoch ist Wiederverwendung (Kaskadennutzung) dem Materialrecycling meistens vorzuziehen. Beispiele: Vermeiden von Klebebindungen, Markieren von Kunststoffsorten, Reduzierung der Materialvielfalt in einem Produkt, Komponentenbauweise für (teilweise) Wiederverwendung. Potenzielle Mehraufwendungen für recyclinggerechte Gestaltung sind gesamtheitlich gegen den Nutzen abzuwägen.

Reduktion des Bearbeitungsvolumens
Was ist Reduktion des Bearbeitungsvolumens?

Die Minimierung oder Reduktion des Bearbeitungsvolumens geschieht durch Herstellen von Rohlingen, bei denen die spätere Form bereits vorgegeben oder weitgehend angedeutet ist. Effizienzsteigerungen entstehen durch Vermeiden von Bearbeitungsvolumen, Werkzeugverschleiß und Belegungszeiten von Betriebsmitteln. Beispiel: endabmessungsnahes Urformen oder Umformen anstelle von Spanen aus dem Vollen.

Reduktion von Lagerverlust
Wie können Verluste aufgrund von unsachgemäßer Lagerung oder Überlagerung vermieden werden?

Verluste durch Überlagerung oder unsachgemäße Lagerung entstehen z. B. durch Witterungseinflüsse, unzureichenden Material- oder Produktschutz, fehlerhafte Steuerung der Lagerumgebung oder -technik und Haltbarkeitsüberschreitungen. Als Gegenmaßnahme kann ein datenbankgestütztes Stoffstrommanagement helfen. Außerdem sollten übermäßige Vorräte und Überproduktion vermieden werden (siehe "Vermeiden von Verlust durch Entsorgung fertiger Produkte" und "Vermeiden von Verlust durch Entsorgung eingekaufter Materialien").

Reduktion von Nacharbeit
Wie kann man Nacharbeitsverluste vermeiden?

Die Ursachen für Nacharbeiten sind z. B. unzureichende Fertigungsunterlagen, unsichere Fertigungsprozesse sowie unsachgemäße Handhabung der Materialien und Produkte. Maßnahmenbeispiele: Rückkopplung von Ergebnissen der Qualitätskontrolle und Nacharbeit zu Bearbeitungs- und Transportprozessen, Optimieren der Fertigungsunterlagen und Werkerkenntnisse, Werkerselbstkontrolle, Standzeitenmanagement von Werkzeugen, Optimierung von Wartungsintervallen, Reduzierung der Prozessschwankungen.

Reduktion von Prozessverlusten
Was ist Vermindern von geplantem Verlust?

Geplanter Verlust ist Material, das technisch bedingt durch Formänderung anfällt (z. B. Späne, Stanzreste, Verschnitt). Maßnahmenbeispiele gegen Verlust: Reduzieren von Stanzgittern oder Spannflächen, Verschnittreduzierung bei der Bearbeitungsvorbereitung per Software für dynamisches Schachteln (Nesting).

Reduktion von Qualitätsverlusten
Wie kann der geplante Ausschuss vermindert werden?

Geplanter Ausschuss ist Material, das fertigungsbedingt zur Einstellung des Prozesses (z. B. Rüstverluste, Anfahrausschuss) anfällt. Außerdem sind es Materialien oder Komponenten, die erfahrungsgemäß als prozentualer Verlust bei einzelnen Arbeitsgängen anfallen. Einflussfaktoren auf Rüstverluste sind z. B. Losgrößen, Auftragsplanung, Umterminierung von Fertigungsaufträgen, Anfahroptimierung oder Mitarbeiterqualifikation. Six Sigma Methoden helfen Prozessschwankungen zu reduzieren und somit weniger Produkte außerhalb der Spezifikationen zu erzeugen.

Reduktion von Transportschäden
Wie reduziert man Transportschäden?

Transportgut kann durch Stöße oder durch Temperatur-, Druck- oder Feuchtigkeits-Schwankungen Schaden nehmen. Datenlogger können helfen, Schadensursachen zu ermitteln und präventiv zu vermeiden.

Reduktion von Überproduktion
Wie kann die Entsorgung von überzähligen fertigen Produkten vermieden werden?

Das Entsorgen von Material oder fertigen Produkten aus dem Lager ist begründet z. B. auf Überalterung der Materialien (z. B. durch unzureichende Umwälzung), mangelhaftem Lager-, Änderungs- oder Auslaufmanagement, zu hohem Sicherheitsbestand, fehlender Rückkopplung zum Auftragseinstart, Überproduktion (z. B. durch nicht aktuelle Ausbeuteraten beim Einstart oder Verarbeitung von Restmaterialien im Fertigungsprozess ohne Kundenbedarf).

Reparierbarkeit
Was bedeutet Reparierbarkeit?

Reparierbarkeit ist eine Qualitätseigenschaft, deren Ausprägung den Aufwand für Fehlerlokalisierung und -behebung beeinflusst. Reparierbarkeit ermöglicht Nutzungsdauerverlängerung und unterstützt die gleichmäßige Ausnutzung des Abnutzungsvorrats aller Komponenten eines Produkts. Reparieren mit hohem Aufwand ist nicht immer sinnvoll, z. B. bei Produktgruppen, die schnellem technologischen Wandel unterliegen.

S

Smart Meter
Wie hilft die Integration von Zählsystemen, auch Verbrauchsmessung genannt, der Effizienzsteigerung von Stromnetzen?

Smart Meter sind intelligente Messsysteme, die helfen sollen, eine sichere und standardisierte Kommunikation in den Energienetzen zu erreichen und die Digitalisierung der Energiewende zu unterstützen. Durch die gemessenen Daten ist eine Steuerung des Netzes möglich, die zu Effizienzgewinnen führt.

Solarthermie
Was wird als Solarthermie bezeichnet?

Als Solarthermie bezeichnet man die thermische Nutzung der elektromagnetischen Strahlungsenergie der Sonne, also die Gewinnung von Wärme aus der Sonnenstrahlung. Besonders gebräuchlich ist die Solarthermie in Form der solaren Warmwasserbereitung mit Sonnenkollektoren. Überschüssige Wärme, die nicht direkt benötigt wird, wird in einen Energiespeicher geleitet und für die spätere Nutzung aufbewahrt. Auch Prozesswärme für verschiedene industrielle Prozesse kann mit Sonnenkollektoren erzeugt werden, soweit kein allzu hohes Temperaturniveau benötigt wird. Ein solarthermisches Kraftwerk nutzt die Sonnenenergie zunächst zur Wärme-Erzeugung, um dann damit Dampf zu erzeugen und eine Turbinenanlage zu betreiben. Anschließend wird die dann mechanische Energie mit einem Generator in elektrische Energie umgewandelt.

T

Thermische Speicher
Wie kann Energie thermisch gespeichert werden?

Bei Wärmespeichern erhöht sich bei Zufuhr von Wärme die Temperatur des Wärmespeichermediums so lange, bis es der Zufuhr-Temperatur entspricht. Anders ist dies bei Latentwärmespeichern: Sie verwenden ein Phasenwechselmaterial, welches latente Wärme aufnehmen kann. Die Wärmezufuhr führt nicht zu einer Temperaturänderung, sondern bewirkt stattdessen eine Phasenumwandlung. Erst wenn das gesamte Medium diese Phasenumwandlung durchlaufen hat, der Speicher also voll ist, steigt die Temperatur an. Für sehr hohe Arbeitstemperaturen (mehrere hundert Grad Celsius) sind Salze als Phasenwechselmedium möglich.

Trocknungssysteme
Was versteht man unter einem Trocknungssystem?

Trocknungssysteme basieren oft auf Druckluft, jedoch gibt es auch Gebläseluftsysteme, welche aufgrund von höheren Volumenströmen und geringerem Druck kosten- und energieeffizienter arbeiten. Die genannten Volumenströme werden von Pumpen gefördert.

V

Ventilatoren
Was ist ein Ventilator?

Ein Ventilator ist eine fremd angetriebene Strömungsmaschine, die meist mittels eines in einem Gehäuse rotierenden Laufrads ein gasförmiges Dispersionsmedium fördert, dabei verdichtet und so zwischen Ansaug- und Druckseite ein Druckunterschied erzeugt.

Verpackung
Wie kann Verpackung ressourceneffizient gestaltet werden?

Der optimale und zugleich ressourcenschonende Produktschutz impliziert minimales Verpackungsvolumen bzw. eine minimale Verpackungsmasse, auch zur Reduktion von Transportaufwendungen. Beispiele: Mehrwegsysteme für Produkt- und Umverpackung, Anlieferung in Großbehältern zum verpackungsfreien Endverkauf von Kleinmengen, geeignete Verpackungsmaterialien und -struktur.

W

Wärme- und Kältenetze
Was können Wärme- und Kältenetze zur betrieblichen Effizienz beitragen?

Kraft-Wärme-(Kälte)-Kopplungsanlagen (KWK bzw. KWKK) verbinden die Stromerzeugung mit der Heiz- bzw. Klimatisierungstechnik. Ist in einem Betrieb ein Überschuss an Wärme- oder Kälteleistung vorhanden, bietet es sich an durch Wärme- und Kältenetze über die Grundstücksgrenze hinaus Nachbarn in die Versorgung einzubinden und so Gesamt-Effizienz zu gewinnen.

Wasserkraft
Was fällt unter den Begriff Wasserkraft?

Wasserkraft, auch bekannt als Hydroenergie, ist eine regenerative Energiequelle. Dabei wird die potenzielle bzw. kinetische Energie des Wassers mittels einer Wasserkraftmaschine in mechanische Arbeit umgewandelt. Die mechanische Arbeit wird mit Generatoren dann in elektrischen Strom umgewandelt. Sie ist eine erneuerbare Energiequelle.

Werkstoffauswahl
Was sind Werkstoffauswahl und Materialsubstitution?

Die Auswahl des Werkstoffs ist entscheidend für die Ressourceninanspruchnahme eines Produkts in allen Phasen des Lebenswegs. Effizienz durch Materialsubstitution umfasst den Einsatz von Sekundärrohstoffen sowie von Rohmaterial mit umweltverträglicheren und effizienteren Herstellungsprozessen oder aus nachwachsenden Rohstoffen. Bei nachwachsenden Rohstoffen muss jedoch sichergestellt sein, dass nicht mehr verbraucht wird, als im gleichen Zeitraum nachwachsen kann, der Anbau umweltverträglich erfolgt und keine Flächennutzungskonkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion vorliegt.

Windkraft
Was versteht man unter einer Windkraftanlage?

Windkraftanlagen oder Windenergieanlagen, auf dem Land auch Onshore-Windenergie genannt, auf dem Meer auch als Offshore-Windpark bekannt, sind eine treibende Kraft der Energiewende. Sie sind technische Anlagen zur Nutzung der Windenergie. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Windkraft aus der Nische heraus zur heute führenden Erneuerbare-Energien-Technologie entwickelt.