Suchen

EcoDesign und die künftigen Produktanforderungen Wie sich Unternehmen auf die EuP-Direktive richtig vorbereiten können

| Autor/ Redakteur: Dr. Constantin Herrmann und Michael Held* / Claudia Mallok

Die Ökodesign-Richtlinie „Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energie-betriebener Produkte“ erfordert massive Änderungen im Grundverständnis und Vorgehen bei der Produktentwicklung und den dazugehörigen Einkaufsprozessen. Die Direktive verlangt den Nachweis der Umweltwirkungen aller in den Verkehr zu bringenden energieverbrauchenden Produkte über deren gesamten Lebenszyklus.

Firmen zum Thema

EcoDesign ist die quantitative Analyse von Umwelteffekten über den gesamten Lebenszyklus von Produkten mit dem Ziel der ständigen Verbesserung mit den richtigen Maßnahmen bei Herstellung, Nutzung, End of Life (EoL)/Entsorgung
EcoDesign ist die quantitative Analyse von Umwelteffekten über den gesamten Lebenszyklus von Produkten mit dem Ziel der ständigen Verbesserung mit den richtigen Maßnahmen bei Herstellung, Nutzung, End of Life (EoL)/Entsorgung
( Archiv: Vogel Business Media )

In Sachen produktbezogener Umweltschutz ist die Europäische Union (EU) führend. Nach den EU-Direktiven WEEE und RoHS ist nun auch die Einführung der EcoDesign Rahmendirektive EuP Fakt geworden (engl. Framework for the Setting of EcoDesign Requirements for Energy Using Products). Die vorbereitenden Studien zur Festlegung der Durchführungsmaßnahmen für das EuP-Rahmenwerk laufen, einige Studien sind bereits abgeschlossen.

Zweck der Studien ist „Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte“ zu identifizieren und den Handlungsbedarf der betroffenen Akteure zu bestimmen. Im Rahmen der vorbereitenden Studien werden Umweltprofile von Referenzprodukten aus vierzehn unterschiedlichen Produktgruppen erstellt, Studien zu fünf weiteren Produktgruppen folgen. Betroffen sind von der Öl- und Gasheizung, dem Fernsehgerät und dem Drucker über Ladegeräte und Elektromotoren bis hin zur Waschmaschine und Kühlschrank alle energieverbrauchenden Produkte unseres Lebens (ausgenommen von der Direktive ist der Verkehr).

Nach Feststellung des Iststands der Umweltwirkungen identifizieren die Studien Maßnahmen aus heutiger Sicht und unter Berücksichtigung zukünftiger Entwicklungen, die zur Verminderung der umweltbezogenen Belastungen beitragen können und somit im Rahmen der EuP als Gesetz in nationales Recht umgesetzt werden könnten. Es ist zu erwarten, dass Hersteller aus dem Elektroniksektor von solchen Durchführungsmaßnahmen betroffen sind.

Ökobilanzen: die Basis der erzeugten produktbezogenen Umweltprofile

Ökobilanzen sind die Basis der erzeugten produktbezogenen Umweltprofile. Ergebnisse zeigen, dass gerade die im Produkt verbauten Leiterplatten und Elektronikkomponenten einen signifikanten Einfluss an den entstehenden Umweltauswirkungen der Herstellung haben. Speziell für Elektronikprodukte gilt, dass nicht allein der Massenanteil der eingesetzten Materialien in der Herstellung für das Umweltprofil, sondern oftmals der hohe Energie- und Hilfsstoffbedarf der oft aufwändigen Herstellungsprozesse entscheidend ist.

Beispiel hierfür sind die sehr energieintensiven Fertigungsprozesse von Leiterplatten und Halbleitern. Je mehr Fläche an Leiterplatte strukturiert werden muss oder je höher integriert (also je kleiner nach Fläche bei gleicher Funktion) die Halbleiter sind, desto mehr Aufwand und Umweltwirkung wird verursacht. Beide entgegengesetzten Effekte müssen quantitativ betrachtet werden, um ein Gesamtoptimum erkennen zu können. Dematerialisierung oder Miniaturisierung als pauschale Antworten sind folglich keine automatischen Heilsbringer mehr für unsere Umwelt oder ausreichende Antworten für die EuP-Direktive.

Neben der eigentlichen Herstellung haben elektronische Schaltungen aber auch einen signifikanten Einfluss auf die Nutzungsphase der Produkte. Hier stehen Energieverluste gegenüber möglichen Vorteilen wie Effizienzsteigerung oder intelligente Schaltungen und Sensorik, die Verbräuche kompensieren können. Vor- und Nachteile müssen quantifizierter werden, ein qualitatives besser-schlechter reicht aus Lebenszyklussicht, Herstellung, Nutzung und Entsorgung, nicht aus. Mehraufwand in der Herstellung muss quantitativ mit den Vorteilen der Nutzung oder Entsorgung verrechnet werden.

Aufgrund der großen Vielfalt der verwendeten Komponenten und deren komplexen Fertigungsprozesse sowie der ungenügenden Datengrundlagen lassen sich umweltbezogene Verbesserungen hervorgerufen durch elektronische Schaltungen nur schwer identifizieren und quantifizieren.

Informationen zum Umweltprofil der eigenen Produkte

Da stark anzunehmen ist, dass auch Anforderungen zur Reduzierung der umweltbezogenen Belastungen von Elektronikbauteilen und -komponenten kommen werden, ist hier eine ausführliche Vorbereitung seitens der Elektronikhersteller (OEMs und Zulieferer) gefragt, um den neuen Herausforderungen gewachsen zu sein.

Von Herstellern wird vom Gesetzgeber erwartet, dass sie in der Lage sind Auskunft über das Umweltprofil ihrer Produkte weiterzugeben. Dem Hersteller muss also bekannt sein, wo sich kritische Fertigungsprozesse und elektronische Komponenten befinden einschließlich deren Verbesserungspotenziale. Diese können in der Fertigung selbst liegen oder durch Effekte im Gebrauch erst in der Nutzung auftreten.

Da das Bereitstellen dieser Informationen mit einem gewissen Zeitaufwand verbunden ist, ist es wichtig diese Informationen schon vor eventuellen Anfragen vorliegen zu haben, um bei Bedarf gezielt handeln zu können. Dies sollte aber nicht als zusätzliche Last, sondern vor allem als Chance für Unternehmen angesehen werden, da sie dadurch in der Lage sind, sich selbst zu verbessern oder den Mehrwert ihrer Produkte transparent darstellen zu können. So kann man sich gegenüber der Konkurrenz behaupten und bei rechtzeitiger Vorbereitung einen Wettbewerbsvorteil gegenüber Nachzüglern erarbeiten.

Handlungsbedarf besteht in allen Unternehmensbereichen

Der Handlungsbedarf wird sich durch alle Unternehmensbereiche, vom Management über Entwickler bis hin zu Einkauf und Vertrieb ziehen. Dabei werden unterschiedliche Fragestellungen für die einzelnen Unternehmensbereiche aufkommen.

Management: welche Ziele (quantitativ) zur Reduktion von Umweltwirkungen hat die Firma für ihre Produkte und wer ist verantwortlich für die Datensammlung und Informationsweitergabe?

Entwickler: Welche Materialien, Bauteile und Komponenten werden in dem Produkt verwendet und was kann geändert werden, um positive Umwelteffekte zu erzeugen?

Prozessverantwortlicher: Wie hoch ist der Energie- und Hilfsstoffverbrauch zur Herstellung eines Produktes, welche Emissionen werden emittiert und wie können diese reduziert werden je Produkt?

Einkauf: Welches Umweltprofil bringen benötigte Komponenten mit sich?

Vertrieb: Wie ist das Umweltprofil des ausgelieferten Produktes, Vorketten eingeschlossen, und wie verhält sich das Umweltprofil der Produktherstellung im Vergleich zu anderen Lebenszyklusphasen, z.B. wie wird der Energieverbrauch in der Nutzungsphase dadurch beeinflusst?

Wie gelangt der Hersteller an diese Informationen? Die Antwort hierfür ist umweltgerechtes Produktdesign oder EcoDesign/Ökodesign. EcoDesign soll die über den gesamten Produktlebenszyklus (Herstellung inklusive Vorketten, Vertrieb, Nutzung, Entsorgung und Recycling) entstehenden Umwelteffekte quantitativ darstellen und dadurch Aspekte mit dem größten Verbesserungspotenzial identifizieren.

Auf dieser Basis können geeignete Maßnahmen an den richtigen Stellen zur Reduzierung der entstehenden Umwelteffekte identifiziert werden, deren Umsetzung wiederum in die Darstellung des Iststandes einfließen, ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess.

Voraussetzung hierfür ist, dass jeder Akteur der Wertschöpfungskette sich über seinen Anteil an den entstehenden Umwelteffekten über den gesamten Lebenszyklus im Klaren ist. Nur dann ist es möglich den Iststand des Produktes zu ermitteln und verursachte Umwelteffekte durch Materialien und Energieverbrauch effizient zu reduzieren.

Bild 1: Methoden zum EcoDesign für Einsteiger und Fortgeschrittene (Archiv: Vogel Business Media)

Zum Thema Ecodesign wird eine Vielzahl von Methoden, Software und Werkzeugen angeboten, die Hersteller bei der Implementierung von Ecodesign in die Unternehmensprozesse/-strukturen unterstützen. Diese reichen von Checklisten, über Leitfäden und Handbüchern bis hin zur Ökobilanzierung, und unterscheiden sich durch ihre Komplexität und der Qualität der Ergebnisse (Bild 1).

Die Auswahl des geeigneten Werkzeugs hängt von den Erfahrungen der Hersteller im Bereich EcoDesign ab. Neulinge auf diesem Gebiet sollten sich zu Beginn an Checklisten und Leitfäden orientieren. Wichtig ist, zunächst ein Gefühl für EcoDesignaspekte und Maßnahmen zu bekommen um Schritte zu umweltgerechteren Produkten einzuleiten. Sind die ersten Schritte in Richtung EcoDesign getan, ist der Weg zu einer quantitativen Betrachtung der produktbezogenen Umwelteffekte durch Ökobilanzierung nicht mehr weit.

EcoDesign am Beispiel Leiterplatte

Um über Maßnahmen zur Verbesserung des Umweltprofils eines Produktes entscheiden zu können dürfen einige wichtige Aspekte nicht außer Acht gelassen werden, welche am Beispiel von bestückten Leiterplatten kurz erläutert werden. Generell gibt es zwei übergeordnete Kriterien zur Reduzierung von produktbezogenen Umwelteffekten von bestückten Leiterplatten: Material- bzw. Komponentenauswahl und Leiterplattendesign. Diese Kriterien spiegeln sich sowohl in der Herstellung als auch in der Nutzungsphase der Produkte wider.

Hinsichtlich der Komponentenauswahl in der Herstellung sollte, wie schon erwähnt, der Einsatz von Halbleitern und Leiterplattengröße beachtet werden, da deren Herstellung oftmals die zwei dominierende Anteile an den Umweltauswirkungen aller Komponenten einer Leiterplatte haben. Natürlich ist es keine Lösung, die Anzahl der verwendeten ICs auf ein Minimum zu reduzieren, da wiederum nur viele Komponenten zusammen deren Funktionen übernehmen, die deutlich mehr Leiterplattenfläche benötigten.

Um jeden Preis die Leiterplattengröße zu minimieren kann aber auch bedeuten die Lagenzahl zu erhöhen, was wiederum mehr Fläche Leiterplattenfertigung bewirkt, einhergehend mit der Erhöhung der Umweltwirkungen. Die Fläche einer Leiterplatte wiederum beeinflusst auch die konstruktive Ausgestaltung der Mechanik oder Elektromechanik um die Leiterplatte herum. Kürzere oder längere Kupferkabel, mehr oder weniger Gehäuse und die Wahl der jeweiligen Materialien spielen natürlich eine Rolle.

Bild 2: Verbrauch von energetischen Ressourcen je Wertstoff (Material und Strom) (Archiv: Vogel Business Media)

Ein Gefühl für Größenordnungen zeigt Bild 2, das jeweils den Verbrauch an Primärenergie in MJ je 1kg unterschiedlicher Materialien und für eine 1 kWh Strom im Deutschlandmix zeigt. Für elektronische Komponenten, Leiterplatten und Lote gibt es diese Informationen auch, die dann wie in einem Baukastensystem beim Verantwortlichen Entwickler oder EcoDesigner zusammenfließen sollten.

Quantitativer Nachweis der Optimierung des Umweltprofils

Ein weiteres Beispiel zeigt auch den Zusammenhang zwischen eingesetztem Material und dem Effekt auf die Nutzungsphase. So kann eine Verringerung des Kupferanteils und -querschnitts in Kabeln oder Leiterbahnen zu einem erhöhten elektrischen Widerstand führen. Die elektrische Schaltung und die Menge des eventuell höheren Energieverbrauchs durch mehr Verlust in der Nutzungsphase muss in den Umweltauswirkungen quantitativ einer entsprechenden Menge Kupfer gegenüber gestellt werden. Erst dann wird klar, welche Maßnahme sich besser oder schlechter auf das Umweltprofil des ecodesignten Produktes auswirkt.

Auch ein schlichtes Redesign von Leiterplattenlayouts oder Schaltungsoptimierungen allein kann Effekte erzielen, wie beispielsweise weniger Energieverlust, einfachere Herstellung, geringere Fläche der Leiterplatte, die alle Einfluss auf das Umweltprofil der Leiterplatte in Herstellung und Nutzung haben. Es muss nur quantitativ nachgewiesen werden, da sonst keine objektiven Schlüsse und Verbesserungen darstellbar sind.

Die Beispiele sollen auch zeigen, dass es kaum ein schlechtes Bauteil oder Material gibt, sondern eher nur die falsche Anwendung für elektronische Bauteile und Materialien. Es müssen jedoch die Vor- und Nachteile der jeweiligen Auswahl dem Verantwortlichen bekannt sein.

Das Umweltprofil von Produkten

Es gibt viele Möglichkeiten und Vorteile um das Umweltprofil eines Produktes zu verbessern. Der erste Schritt dazu ist die Implementierung von EcoDesign in die Unternehmensstruktur damit mindestens Verantwortlichkeit und Bewusstsein für dieses Thema geschaffen ist. Der Einsatz geeigneter Methoden und Werkzeuge zu EcoDesign muss dann ein Gefühl für Größenordnungen schaffen, um Maßnahmen mit größtem Nutzen erkennen zu können.

Dazu gehört auch das Umweltprofil des eigenen Produktes zu kennen und kommunizieren zu können, so zum Beispiel: warum, welche Materialien und welche Technologien verwendet werden, wie der Energieaufwand und Verbrauch an Betriebs- und Hilfsmittel und emittierten Emissionen der einzelnen Fertigungsprozesse sind, und welche Umweltprofile die gelieferten Komponenten mit sich bringen.

Ecodesign kann den Rahmen schaffen, um inner- und außerbetriebliche Probleme in der Kommunikation zwischen Entwicklern, Fertigungsverantwortlichen, Einkauf, Marketing, Zulieferern und Kunden einfacher und verständlicher zu machen, auch was technologische Themen anbelangt.

*Dr. Constantin Herrmann ist Projektmanager bei der PE International GmbH in Leinfelden-Echterdingen. Michael Held ist Mitarbeiter der Universität Stuttgart, Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 204910)