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Flashcards in Nachhaltigkeit in Produktion und Logistik Deck (63)
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1

Was versteht man unter einer Nachhaltigen Entwicklung?

ws 16/17
Übung

1. Bedürfnisorientierung: Gestaltung nachhaltiger Entwicklungsprozesse muss auf der Auseinandersetzung mit den menschlichen Bedürfnissen beruhen

2. Intergenerative Gerechtigkeit: Berücksichtigung der Bedürfnisse gegenwärtiger sowie zukünftiger Generationen

3. Intragenerative Gerechtigkeit: Berücksichtigung des Ausgleichs zwischen Industrie- und Entwicklungsländern

4. Integrativer Aspekt: Berücksichtigung von ökonomischen, ökologischen und sozialen Entwicklungen








2

Welche Grundstrategien kennen Sie für eine Nachhaltige Entwicklung? Diskutieren Sie
anhand dieser Strategien die Begriffe Effektivität und Effizienz

WS16/17
Übung

akzeptabel:Effizienzstrategie
katastrophal: (Suffizienzstrategie Effizienzstrategie)
--->Konsistenzstrategie (dauerhaft verträglich: innovativer grüner Technikkorridor (höhste wissenschaftlicher Ertrag))
Bespiel:Erbringung des gleichen Ertrags durch geringeren Ressourceneinsatz (+1 Punkt)
Wenn bestehende Gerbereiprozesse verbessert werden
, so dass weniger Chemikalien benötigt werden, entstehen weniger schädliche Abwässer. (+1 Punkt)

Grundstrategien für eine nachhaltige Entwicklung


Quantitative Veränderung der Stoff- und Energieströme

Effizienzstrategie
 Maximumprinzip: Mit gleichem Ressourceneinsatz werden mehr materielle
Güter und Dienstleistungen erzeugt
 Minimumprinzip: Mit geringerem Ressourcenaufwand wird der gleiche
materielle Wohlstand erzeugt
 Faktor-X-Prinzip (Schmidt-Bleek 1993, Weizsäcker et. al. 1995)
 Problem: Keine Berücksichtigung der Effektivität  Rebound-Effekt

Suffizienzstrategie
 Verringerung des Pro-Kopf-Konsums durch Übernahme individueller
Verantwortung
 Voraussetzung: gesellschaftlicher Wertewandel
Bespiel:Wenn weniger Felle gegerbt werden, entstehen weniger Schadstoffe, die in die Gewässer geleitet werden.


Qualitative Veränderung der Stoff- und Energieströme

Konsistenzstrategie
 Umgestaltung von Stoff- und Energieströmen, sodass eine Rückführung in
die natürlichen Stoffkreisläufe möglich ist
 Voraussetzung: Technische Innovationen

3

Auf Basis welcher Indikatoren wird Nachhaltigkeit gemessen?
Wann sollten Sie für die Messung von Nachhaltigkeit Midpoint- und wann Endpoint-
Indikatoren einsetzen?

Übung

Midpoint-Indikatoren
Definition:
Midpoint-Indikatoren geben eine Aussage
über die Umweltauswirkungen von
naturwissenschaftlich beschreibbaren
Effekte.
Diese naturwissenschaftlich beschreibbaren
Effekte stellen jedoch nur einen Indikator der
zu schützenden Bereiche dar.
Beispiel:
Lärm, Klimaänderung, Versauerung, etc.

Endpoint-Indikatoren
Definition:
Endpoint-Indikatoren geben eine Aussage
über die Umweltauswirkungen in den zu
schützenden Bereichen.
Endpoint-Indikator basieren meist auf
mehreren Midpoint-Indikatoren.
Beispiel:
menschliche Gesundheit, natürliche Umwelt,
natürliche Ressourcen, etc.

4

Kyoto-Protokoll (VA)

Kyoto-Protokoll bezeichnet ein Zusatzprotokoll, welches auf der 3.UN-Klimakonferenz („United Nations Climate Change Conference“) 1997 beschlossen wurde
Erster völkerrechtlich verbindlicher Vertrag zur Eindämmung des
Klimawandels durch Emissionsbegrenzung klimaschädlicher Gase

Flexible Mechanismen des Kyoto-Protokoll
Emissionshandel:
Joint Implementation (JI):
Clean Development
Mechanismen (CDM):

5

Politische Instrumente
WS16/17
WS17/18
Übung

Ordnungsrechtliche Instrumente
Maßnahmen:
Direkte Verhaltenssteuerung
durch Gebote, Verbote
oder Auflagen

Beispiele:
Grenzwerte (Emissionsgrenzwerte),
Genehmigungspflichten (Anlagenbau),
Verordnungen (Arbeitsstättenverordnung)

Ökonomische Instrumente
Maßnahmen:
Indirekte Verhaltenssteuerung
durch finanzielle Anreize

Beispiele:
Steuern/Abgaben (Ökosteuer),
(In)direkte Subventionen
(Ausbildungszuschuss),
Handelbare Rechte/ Zertifikate
(Emissionshandel)

Freiwillige Instrumente
Maßnahmen:
Freiwillige Vereinbarungen
zwischen Industrie und Politik

Beispiele:
Zertifizierungen (ISO 26000),
Informationsbereitstellung
(Nachhaltigkeitsberichte),
Selbstverpflichtungen
(Altautoverwertung)

6

Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) SS16

SS17
WS17/18
SS18

Ziele des Kreislaufwirtschaftsgesetzes:
 Auf Stoffkreisläufe und Ressourcenschonung ausgerichtete Gesellschaft
 Verringerung des wirtschaftlichen Bedarfs an natürlichen Ressourcen
 Schutz von Mensch und Umwelt bei der Erzeugung und Bewirtschaftung von Abfällen

Kernpunkte des KrWGs:
 Ressourceneffizienz in der Abfallwirtschaft durch Abfallvermeidung und Recycling von Abfällen

 Zuständigkeitsregelung nach dem Verursacherprinzip kombiniert mit kommunaler
Unterstützung

Zentraler Grundsatz des Gesetzes ist die 5-stufige Abfallhierarchie:
1. Vermeidung von Abfällen
2. Vorbereitung zur Wiederverwendung von Abfällen
3. Recycling von Abfällen
4. Sonstige Verwertung von Abfällen
(z. B. energetische Verwertung)
5. Beseitigung von Abfällen

Auswahl von Maßnahmen:
Maßnahmen, deren Abfallbewältigung, den Schutz von Mensch und Umwelt am besten
gewährleistet, sind vorzuziehen. Dabei muss der gesamte Lebenszyklus des Abfalls
zugrunde gelegt werden, unter Einbezug von:
o zu erwartenden Emissionen,
o Maß der Schonung der natürlichen Ressourcen,
o einzusetzende oder zu gewinnende Energie,
o Anreicherung von Schadstoffen in Erzeugnissen, in Abfällen zur Verwertung oder in
daraus gewonnenen Erzeugnissen.

7

Emissionszertifikatehandel

Übung

Ziel ist die effiziente Reduktion von CO2-Emissionen weltweit auf Basis von handelbaren und knappen Zertifikaten (Emissionsrechten)

Ausgestaltung nach dem „Cap and Trade – Prinzip“
-Betreibern von Industrieanlagen werden Zertifikatezugeteilt, die der maximal erlaubten Emissionsmenge entsprechen
-Zertifikate können auf einem Markt gehandelt werde
-Bei Überschreitung der maximal erlaubten
Emissionsmenge müssen Zertifikate erworben werden, ansonsten werden Strafzahlungen fällig

Jeder Betreiber entscheidet selbst, ob er zusätzliche Zertifikate kauft oder Emissionsreduktionsmaßnahmen durchführt.

8

Funktionsfähiger Emissionszertifikatehandel

Übung

Veränderung: Keine Teilmarktumsetzung (wie Beispielsweise EU) sondern Gesamtmarktrealisierung

Begründung: Vermeidung von regionalen Nachteilen durch den Emissionshandel sowie Möglichkeiten zum Umgehen des Instruments

Veränderung: Ausgabe von Zertifikaten nur für Projekte, welche nicht ohne Emissionshandel durchgeführt worden wären.

Begründung: Zertifikate sollen Anreiz für zusätzliche Reduktion darstellen

Veränderung: Entfernung überschüssiger Zertifikate durch ein Gremium gemäß aktueller wirtschaftlicher Gegebenheiten

Begründung: Überschüssige Zertifikate mindern den Zertifikatepreis und verhindern das Durchführen sinnvoller Projekte

9

Energie- und Stoffstrommodellierung
SS18

Statisch
z.B.
 Aktivitätsanalyse
 Einstufige Techniken
 Mehrstufige Techniken
 Zyklische Techniken
Betriebswirtschaftliche Input-
Output-Modelle
Leontief-Produktionsfunktion
Cobb-Douglas-Produktionsfkt.
Ertragsgesetzliche Funktion
Gutenberg-Produktionsfkt.
Heinen-Produktionsfkt.

Dynamisch
Diskret: z.B.
Petri-Netze
Stetig: z.B. System Dynamics

10

Begriffsdefinition Wieder-/Weiterverwertung/-verwendung
SS16

Wiederverwendung
▪ Erneuter Einsatz eines Produktes für
denselben Zweck ohne physikalische oder
chemische Veränderung oder Aufbereitung
▪ Beispiel: Mehrwegsystem

Wiederverwertung
Erneuter Einsatz von Altstoffen und
Produktionsabfällen in einem gleichartigen
Produktionsprozess durch Rückführung von
Produkten in den Stoff- oder Energiekreislauf
▪ Beispiel: Einschmelzen von Glas

Weiterverwendung
▪ Nutzung eines Produktes für einen vom
Erstzweck abweichenden Verwendung
▪ Beispiel: Senfglas wird als Trinkglas verwendet

Weiterverwertung
▪ Einsatz von Produkten in neuen, noch nicht
durchlaufenen Produktionsprozessen
▪ Entstehung von neuen Produkten mit
abweichenden Eigenschaften
▪ Beispiel: Kartonagenherstellung aus Altpapier


11

Demontage- und Recyclingplanung
SS17 WS17/18
SS18
Übung

Ausgangslage:
 Sehr hohe Anzahl an Optionen zur Gestaltung des mehrstufigen Demontageprozesses
 Alternative, kapazitätsbeschränkte Recyclingoptionen für einzelne Bauteile/ -gruppen
 Interdependenz zwischen Demontage- und Recyclingplanung
Zielsetzung:
Modell zur deckungsbeitragsmaximalen Demontage und Recycling komplexer Verbundprodukte unter Berücksichtigung der jeweils erzielbaren Erlöse bzw. aufzuwendenden Kosten sowie bestehender
technischer und kapazitativer Restriktionen

Vorgehen/Modellierung/Herausforderung:
1. Aktivitätsanalytische Modellierung der Demontage
(Demontageverfahren als mehrstufigen Kuppelproduktionsprozess)
2. Betriebswirtschaftliche Bewertung der Demontagevarianten mit entscheidungsrelevanten Kosten
und Erlösen
a) Grundmodell zur Demontageplanung
(komponentenspezifische Recyclingoptionen mit beschränkter Kapazität)
b) Integrierte Demontage- und Recyclingplanung
(interdependente, kapazitätsbeschränkte Recyclingoptionen)

12

Ansätze zur Komplexitätsreduktion:

Ansätze zur Komplexitätsreduktion:
1. Auswahl von Demontageaktivitäten
 Auswahl nach Recyclingmöglichkeiten (gut verwertbare Baugruppen nicht weiter zerlegen)
 Kostenintensive Demontageaktivitäten nach Möglichkeit vermeiden
 ...
2. Aggregation von Demontagemaßnahmen zu Demontageaktivitäten
 Maßnahmen, die sich hinsichtlich der einzusetzenden Demontagetechniken ähneln
 Maßnahmen, die immer in Kombination durchgeführt werden (sollen)
 ...
3. Zusätzliche Reihenfolgebeziehungen (zur Beschränkung der Kombinationsmöglichkeiten)
 Produktkomponenten, die Problemstoffe enthalten, möglichst frühzeitig demontieren
 Direkt wieder-/weiterverwendbare Komponenten bevorzugt demontieren

13

Zentrale Herausforderungen nachhaltiger Entwicklung von Unternehmen

(1) Steigerung der Öko-Effektivität: Grad der absoluten Umweltverträglichkeit
(2) Steigerung der Sozio-Effektivität: Grad der absoluten Sozialverträglichkeit
(3) Verbesserung der:
 Öko-Effizienz („ökonomisch-ökologische Effizienz“): Verhältnis zwischen monetären
(ökonomischen) und physikalischen (ökologischen) Größen
 Sozio-Effizienz („ökonomisch-soziale Effizienz“): Verhältnis zwischen monetären
(ökonomischen) und sozialen Größen
(4) Integrationsherausforderung: Zusammenführung der Herausforderungen (1)–(3)

Nachhaltigkeit ist ein schwer zu operationalisierendes Ziel
 Erfolgreiche Implementierung von Nachhaltigkeitsstrategien zur Steigerung der Öko-/
Sozio-Effektivität und Verbesserung der Öko-/Sozio-Effizienz erfordert messbare
Kenngrößen zur Beschreibung der Ist- und Sollzustände
 Unternehmen benötigen Entscheidungsunterstützung bei:
 Verbesserung ökonomischer, ökologischer und sozialer Leistungen
 Vergleich und Optimierung verschiedener Produktvarianten unter Gesichtspunkten der
Nachhaltigkeit
 Erfüllung gesetzlicher Auflagen
...
 Gestaltung nachhaltiger Produktion und Logistik erfordert die Erfassung und Bewertung
ökonomischer, ökologischer und sozialer Auswirkungen verschiedener Handlungsoptionen

Notwendigkeit einer Nachhaltigkeitsbewertung in Form des Life Cycle Sustainability Assessments

14

Exemplarische Herausforderungen Nachhaltigkeitsbewertung
ws2016/17
Preprocessing: Auswahl von Demontageaktivitäten

Berücksichtigung vielfältiger Wirkungen mit unterschiedlichem Horizont
-Dimensionen der Nachhaltigen Entwicklung:
-Geographische Betrachtungsebene:
- Zeitliche Reichweite:
Ökonomisch, Ökologisch, Sozial
Lokal, Regional, Global
Kurzfristig, Mittelfristig, Langfristig

15

Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA)

 Lebenszyklusbasierte Nachhaltigkeitsbilanzierung
 Analysemethode zur Bewertung ökologischer, sozialer und wirtschaftlicher Aspekte von
Produkten (und Prozessen) und deren Wirkungen entlang ihres Lebenszyklus
LCC
Life Cycle Costing
(Lebenszyklus- kostenrechnung)

(E-)LCA:(Environmental) Life Cycle Assessment Demontag
(Ökobilanz)

S-LCA
Social Life Cycle Assessment
(Sozialbilanz)

16

Struktur des Life Cycle Sustainability Assessments (LCSA)

Übung

Definition von Ziel und Rahmen (Goal and scope definition)
Bestandsaufnahme (Inventory analysis)
Folgenabschätzung (Impact assessment)
Bewertung (Evaluation)

interpretation( oben vier)

17

Life Cycle Costing (LCC)

Betrachtung der Zahlungsströme eines Produkts über den gesamten Produktlebenszyklus.
Möglichkeit Produkte ökonomisch gegeneinander abzuwägen.

Beispiel: Kauf von Waschmaschine (Typ 1: ohne Wasserrückführung; Typ 2: mit Wasserrückführung)

18

Environmental Life Cycle Assessment
4 Phasen

Übung

 (Environmental) Life Cycle Assessment ((E-)LCA  Ökobilanz)
 Analysemethode zur Bewertung ökologischer Aspekte von Produkten (und Prozessen) und
deren Wirkungen entlang ihres Lebenszyklus
 (E-)LCA besteht gemäß ISO 14040 aus vier Phasen:


Festlegung des Ziels und des Untersuchungsraumes
Sachbilanz
Wirkungsabschätzung
Auswertung /Interpretation

Direkte Anwendungen:
- Entwicklung und Verbesserung von Produkten
- Strategische Planung
- Politische Entscheidungsprozesse
-Marketing
- Sonstige

19

Attributional vs. Consequential LCA


Übung

Attributional LCA:
Zielt darauf ab, die relevanten Energie- und Stoffströme eines Produktsystems entlang des gesamten Lebenszyklus zu beschreiben.

-statischer Ansatz
Welche Energie- und Stoffströme (Schadstoffe, Ressourcen und Austausch zwischen
Prozessen) resultieren über den gesamten Lebenszyklus?

 Stoffströme werden dem Produktsystem
exakt zugeordnet und der Prozess ist
statisch.
 Entwicklungen und spezifische
Entscheidungen entlang des Lebenszyklus
werden nicht erfasst.
 Beispiel: Bestimmung der relevanten
Energie- und Stoffströme bei der Fertigung
einer NCM-Batterie über den Lebenszyklus.

Consequential LCA:
Zielt darauf ab, die Veränderung der relevanten Energie- und Stoffströme durch spezifische
Entscheidungen entlang des gesamten Lebenszyklus zu erfassen und zu beschreiben.

-dynamischer Ansatz
Wie verändern sich Energie- und Stoffströme als Reaktion auf Entscheidungen
entlang des Lebenszyklus?

 Stoffströme werden dem Produktsystem
exakt zugeordnet, aber der Prozess ist
dynamisch.
 Entwicklungen und spezifische
Entscheidungen entlang des Lebenszyklus
verändern das Produktsystem.
 Beispiel: Vergleich der Energie- und
Stoffströme bei der Fertigung einer NCM-
Batterie mit unterschiedlichen
Fertigungsverfahren.

20

Bilanzierungsziel

Festlegung des Ziels und des Untersuchungsraumes


Erkenntnisinteresse
 Produktvergleich
 Anlagenvergleich
 Schwachstellenanalyse,...

Bilanzraum, Bilanzgrenzen
 Werkstor
 Vorketten
 Mit/ohne Infrastruktur

Systemdefinition
 Festlegung der zu
vergleichenden Produkte,
Verfahrensvarianten,
Funktionen
 Systembeschreibung
 Funktionelle Einheit

Annahmen
 Festlegung notwendiger
Vereinfachungen
 Datengrundlage
 Relevante In-/Outputs,...

21

Funktionelle Einheit und Referenzfluss
SS18
Übung

Funktionelle Einheit:
 Quantifiziert die Funktion und damit den Nutzen eines Produktes und bildet die Bezugsgröße der Ökobilanz: alle Input- und Outputdaten werden darauf normiert
 Stoff- und Energieströme verschiedener Produkte und Prozesse werden vergleichbar
gemacht
Referenzfluss:
Die Menge des Produktes, die zur Erbringung des Nutzens nötig ist

22

Treibhauseffekt

Global Warming Potential

Bedeutung:
 Verhinderung der Abgabe der Sonneneinstrahlung
von der Erde ins All
 Speicherung der warmen Strahlung in der Erdatmosphäre
führt zur Erhitzung der Erdoberfläche

Wirkungsindikator: Emittierte, treibhausrelevante Gase
GWP =Summe(m_i ⋅ GWP_i )

23

Stratosphärischer Ozonabbau (Ozonloch)

ODP – Ozone Depletion Potential

Bedeutung:
 Abbau der Ozonschicht durch halogene Gase (wie bspw. FCKW)
bis hin zum Entstehen von Ozonlöchern an Süd- und Nordpol
 Zunahme der für Haut und Augen schädlichen UV-Strahlung
(Hautkrebs, Grauer Star)
Wirkungsindikator: Ozonabbauende Substanzen
ODP – Ozone Depletion Potential
Berechnung des Wirkungspotenzials:
ODP = summe(m i ⋅ ODP i )

24

Photochemische Oxidantienbildung
(Sommersmog)

edeutung:
 Verbindung von Stickstoffoxiden, Kohlenwasserstoffen und
UV-Strahlung der Sonne bildet bodennahes Ozon
 Beeinträchtigung und Schädigung von Atmungsorganen,
Pflanzen und Tieren
Wirkungsindikator: Ozonbildende Substanzen
POCP – Photochemical Ozone Creation Potential
Berechnung des Wirkungspotenzials:

Summe= ෍(m i ⋅ POCP i )

25

Eutrophierung

Bedeutung:
 Anreicherung von Nährstoffen und resultierende
Überdüngung von Böden (terrestrische Eutrophierung) oder
Gewässern (aquatische Eutrophierung)
 Störung des biologischen Gleichgewichts des Ökosystems
Wirkungsindikator: Nährstoffzuführende Substanzen
Berechnung des Wirkungspotenzials:
NP = Summe(m i ⋅ NP i )

26

Versauerung

Bedeutung:
 Ökosysteme (aquatische und terrestrische) verlieren die
Fähigkeit, Säuren zu neutralisieren
 Abfall des pH-Werts, Wachstum und Fortpflanzung von
Pflanzen und Tieren wird beeinträchtigt bzw. gestoppt
Wirkungsindikator: Emittierte, säurebildende Substanzen
Berechnung des Wirkungspotenzials:
AP = Summe(m i ⋅ AP i )

27

Ressourcenbeanspruchung

Bedeutung:
Inanspruchnahme nicht nachwachsender, knapper Rohstoffe,
die nach einmaliger Entnahme nicht wieder zur Verfügung stehen.
Wirkungsindikator: Energie- oder Materialressourcen
Berechnung des Wirkungspotenzials:
R = ෍(m_i ⋅ 1/R_stat,i)

28

Naturraumbeanspruchung

Bedeutung:
 Flächenbezogene Umweltbelastungen
wie z. B. Verringerung der Biodiversität,
Landerosion, Beeinträchtigung der Landschaft
 Maßeinheit ist die Naturnähe und Größe der
in Anspruch genommenen Flächen
 Unterscheidung von 7 Natürlichkeitsklassen

29

Social Life Cycle Assessment
ZIEL

Analysemethode zur Bewertung sozialer und sozioökonomischer Aspekte von Produkten (und Prozessen) und deren Wirkungen entlang ihres Lebenszyklus

 Ziel: Verbesserung sozialer Bedingungen von Stakeholdern entlang des Lebenszyklus von Produkten

30

S-LCA: Diskussion

Potenziale:
 Baustein eines umfassenden Life Cycle Sustainability Assessments zur ganzheitlichen
Nachhaltigkeitsbewertung von Produkten (und Prozessen)
 Verbesserung sozialer Wirkungen von Produkten (und Prozessen)
 ...
Grenzen:
 Soziale Wirkungen von Produkten hängen vom Verhalten beteiligter Unternehmen ab,
quantitative Messung und Bewertung der Indikatoren nicht immer möglich
 Handeln von Unternehmen in Industrieländern mit hochentwickelten Sozialsystemen ist
anders zu bewerten als in Entwicklungsländern, z.B. Kinderarbeit (Deutschland vs. Indien)
 Geographische Variabilität kann auch zwischen verschiedenen Regionen eines Landes
auftreten
 Fehlen einheitlicher Indikatoren-Systeme und kohärenter Datensätze
 ...