{"id":31931,"date":"2022-05-24T11:36:54","date_gmt":"2022-05-24T09:36:54","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=31931"},"modified":"2022-05-24T11:36:54","modified_gmt":"2022-05-24T09:36:54","slug":"arburg-ermittelt-aussagekraeftigen-product-carbon-footprint","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=31931","title":{"rendered":"Arburg ermittelt aussagekr\u00e4ftigen Product Carbon Footprint"},"content":{"rendered":"

CO2<\/sub>-Bilanz von Spritzgie\u00dfmaschinen<\/p>\n

Arburg besch\u00e4ftigt sich schon sehr lange und intensiv mit dem Thema Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz. Als Lieferant von Allrounder-Spritzgie\u00dfmaschinen wird der Maschinen\u00adhersteller von seinen Kunden vermehrt aktiv in die Bewertung von Klimaschutzaktivit\u00e4ten entlang der gesamten Wertsch\u00f6pfungskette eingebunden. Auf Basis des Standard ISO TS 14067:2015, der die Treibhausgasbilanz eines Produkts definiert, hat Arburg untersucht, wie sich der Product Carbon Footprint (PCF) und der spezifische Energiebedarf seiner Spritzgie\u00dfmaschinen ermitteln lassen.<\/p>\n

Mit dem \u201eGreen Deal\u201c der Europ\u00e4ischen Union wird die Reduktion des CO2<\/sub>-Footprints von Unternehmen und deren Produkten stark vorangetrieben. Um die strengen gesetzlichen Vorgaben erf\u00fcllen zu k\u00f6nnen und bis 2050 klimaneutral zu produzieren, m\u00fcssen die Betriebe die Energie- und Ressourcen-Effizienz k\u00fcnftig deutlich steigern. Entsprechend ist Nachhaltigkeit bei vielen europ\u00e4ischen Kunststoffverarbeitern derzeit ein wichtiges strategisches Thema.<\/p>\n

Gesetzlich verankert: CO2<\/sub>-Neutralit\u00e4t in Deutschland bis 2045<\/strong><\/p>\n

Das deutsche Klimaschutzgesetz geht noch einen Schritt weiter und fordert bis zum Jahr 2030 eine Reduktion der CO2<\/sub>-Emissionen um 65 Prozent und CO2<\/sub>-Neutralit\u00e4t bis zum Jahr 2045. Der international anerkannte Standard zur CO2<\/sub>-Bilanzierung \u2013 das \u201cGreenhouse Gas Protocol\u201d \u2013 betrachtet unterschiedliche Emissionsbereiche (Scopes). Spritzgie\u00dfmaschinen geh\u00f6ren zu Anlageng\u00fctern im Scope 3, in den indirekte Emissionen aus vor- und nachgelagerten Unternehmensprozessen einflie\u00dfen. Arburg bringt sich als Maschinenhersteller beim Thema CO2<\/sub>-Bilanzierung aktiv und umfassend ein, um belast- und vergleichbare Kennzahlen zu liefern und die hoch gesteckten Klimaziele zu erreichen. Das belegt auch die \u00fcberdurchschnittliche Einstufung \u201eB\u201c im Carbon Disclosure Projekt (CDP).<\/p>\n

PCF \u2013 Product Carbon Foodprint<\/strong><\/p>\n

Im Unterschied zum j\u00e4hrlich bilanzierten CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck f\u00fcr das ganze Unternehmen \u2013 dem Corporate Carbon Footprint (CCF) \u2013 \u00a0umfasst der Product Carbon Footprint (PCF) die emittierten und entzogenen Treibhausgasmengen \u00fcber die gesamte Lebensdauer eines Produkts hinweg. Angegeben als CO2-\u00c4quivalent ist der PCF eine wichtige Kennzahl in der \u00d6kobilanz. Die Leitlinien f\u00fcr die Quantifizierung und Berichterstattung bildet der internationale Standard ISO TS 14067:2018.<\/p>\n

F\u00fcr Spritzgie\u00dfer relevant ist zun\u00e4chst die Frage, mit welchem CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck die vom Hersteller produzierte Maschine im Betrieb ankommt. In seiner Betrachtung \u201eCradle to Gate\u201c zieht Arburg die zugeh\u00f6rige Systemgrenze von der Rohstoff\u00adgewinnung \u00fcber die Herstellungsphase bis zum Werkstor. Auf diesen Zeitraum entfallen aber nur rund f\u00fcnf Prozent der CO2<\/sub>-Emissionen. \u00dcber den gesamten Produkt-Lebenszyklus (\u201eCradle to Grave\u201c) hinweg entsteht der Gro\u00dfteil des PCF w\u00e4hrend der Nutzungsphase beim Kunden, hinzu kommen Emissionen im Rahmen der Distribution und Entsorgung.<\/p>\n

Arburg erfasst die CO2<\/sub>-Emissionen bis zur fertig produzierten Spritzgie\u00dfmaschine in vier Prozessschritten: Lackieren bzw. Beschichten, mechanische Be- und Verarbeitung, Elektro\u00adfertigung sowie Montage. Diesem betrieblichen Ablauf sowie den weiteren Phasen im Produktlebenszyklus lassen sich die eingesetzten Rohstoffe sowie der jeweilige Strombedarf zuordnen.<\/p>\n

Rohstoffbezogene CO2<\/sub>-Emissionen <\/strong><\/p>\n

Die St\u00fcckliste einer Spritzgie\u00dfmaschine kann, bis zur einzelnen Schraube heruntergerechnet, aus bis zu 11.000 Einzelpositionen bestehen. F\u00fcr eine bessere Handhabbarkeit fasst Arburg die Rohstoffe in acht Materialgruppen zusammen. Ein Allrounder besteht demnach zu \u00fcber 55 Prozent aus kunststoff\u00adbeschichtetem Eisenguss, zu weiteren rund 35 Prozent aus Stahl und Blech (warmbehandelt, lackiert, kunststoffbeschichtet oder unbehandelt). Kunststoff-Bauteile, Antriebe und Elektronik-Komponenten machen insgesamt nur rund sieben Prozent am Gesamtgewicht aus.<\/p>\n

Die Materialgruppen unterscheiden sich deutlich hinsichtlich der CO2<\/sub>-Emissionen, die bei ihrer Erzeugung entstehen. Jedoch l\u00e4sst sich analog der Verteilung ein gewichteter Mittelwert bestimmen. Dieser so genannte Emissionsfaktor betr\u00e4gt f\u00fcr einen Allrounder rund 1,83 [kg CO2<\/sub>-\u00c4quivalent pro kg Produkt]. Das CO2<\/sub>-\u00c4quivalent f\u00fcr die komplette Spritzgie\u00dfmaschine entspricht demnach dem Emissionsfaktor multipliziert mit dem im Datenblatt angegebenen Produktgewicht.<\/p>\n

Ein hybrider Allrounder 570 H mit 2.000 kN Schlie\u00dfkraft und einem Nettogewicht von 8.300 kg verursacht also bei seiner Herstellung rohstoffbezogene Emissionen von rund 15.190 kg CO2<\/sub>. Bei einem 3.300 kg schweren Allrounder der Baugr\u00f6\u00dfe 370 mit 600\u00a0kN Schlie\u00dfkraft betr\u00e4gt das CO2<\/sub>-\u00c4quivalent rund 6.040 kg.<\/p>\n

Strombezogene CO2<\/sub>-Emissionen bei der Herstellung<\/strong><\/p>\n

In der Herstellungsphase tr\u00e4gt zudem der Strombedarf zum PCF bei. Basis f\u00fcr normierte Berechnungen sind \u2013 auf das Jahr 2020 bezogen \u2013 ein Strombedarf von 878,94 kWh pro 1.000 kg Produkt sowie ein Emissionsfaktor von 0,366 [kg CO2<\/sub>-\u00c4quivalent pro kWh] f\u00fcr den Deutschen Strom-Mix.\u00a0<\/em><\/p>\n

Auf Basis des Deutschen Strom-Mix betr\u00e4gt der Strombedarf 2.900 kWh f\u00fcr den Allrounder 370 H und das CO2<\/sub>-\u00c4quivalent rund 1.160 kg. Beim Allrounder 570 H liegt der Strombedarf demnach bei 7.295 kWh und die Emissionen bei rund 2.670 kg CO2<\/sub>.<\/p>\n

Diese Beispielrechnung l\u00e4sst sich jedoch nicht 1:1 auf Arburg \u00fcbertragen. Denn das Unternehmen fertigt rund 60 Prozent seiner Allrounder-Komponenten selbst. Produziert wird ausschlie\u00dflich am zentralen Standort in Lo\u00dfburg, Deutschland. Dabei kommen CO2<\/sub>-neutrale regenerative Energien wie Photovoltaik, Windenergie und Geothermie sowie Blockheizkraft zum Einsatz. Der regionale Fremdbezug von Strom stammt seit dem Jahr 2016 vollst\u00e4ndig aus \u00f6kologischen Quellen. F\u00fcr den \u201eArburg Strom-Mix\u201c betr\u00e4gt der Emissionsfaktor daher statt 0,366 nur 0,17.<\/p>\n

Konkret hei\u00dft das: Das strombezogene CO2<\/sub>-\u00c4quivalent betr\u00e4gt beim Allrounder 370 H tats\u00e4chlich nur 490 statt 1.160 kg, beim Allrounder 570 belaufen sich die Emissionen auf 1.240 statt 2.670\u00a0kg CO2<\/sub>. Aufgrund der hohen Eigenfertigungstiefe und des nachhaltigen Strom-Mix entstehen somit in der Herstellungsphase einer Arburg-Spritzgie\u00dfmaschine strombezogen rund 53 Prozent weniger Emissionen als im deutschen Durchschnitt.<\/p>\n

Addiert man die rohstoff- und strombezogenen Emissionen, ergibt sich f\u00fcr eine Betrachtung \u201eCradle to Gate\u201c ein CO2<\/sub>-\u00c4quivalent von insgesamt 6.530 kg f\u00fcr den Allrounder 370 H bzw. von 16.430 kg f\u00fcr den Allrounder 570 H.<\/p>\n

Zum Vergleich: In Deutschland erzeugt jede Person pro Jahr durchschnittlich einen CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck von rund 12.000 kg, abh\u00e4ngig von Faktoren wie Konsum, Mobilit\u00e4t, Wohnen und Ern\u00e4hrung.<\/p>\n

Anwendungsbezogener CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck in der Nutzung<\/strong><\/p>\n

Rund 95 Prozent des PCF einer Spritzgie\u00dfmaschine entfallen auf ihrer Nutzungsphase. Wie viele Emissionen sie im t\u00e4glichen Betrieb tats\u00e4chlich erzeugt, h\u00e4ngt von zahlreichen Faktoren ab. Bereits bei der Auswahl des Kunststoffs, dem Produktdesign und der Konstruktion des Spritzgie\u00dfwerkzeugs werden wichtige Weichen gestellt. Eine wichtige anwendungsbezogene Kenngr\u00f6\u00dfe ist hier der spezifische Energiebedarf [kWh pro kg], der sich aus Leistungs\u00adaufnahme pro Materialdurchsatz ergibt. Als Faustregel gilt: Je k\u00fcrzer die Zykluszeit und h\u00f6her das Schussgewicht, desto kleiner ist der spezifische Energiebedarf und besser das CO2<\/sub>-\u00c4quivalent.<\/p>\n

Maschinen-Ausr\u00fcstung entscheidend<\/strong><\/p>\n

Ein entscheidender Aspekt f\u00fcr den spezifischen Energiebedarf ist, ob die Spritzgie\u00dfmaschine elektrisch, hybrid oder hydraulisch angetrieben wird. Weiterhin spielt eine Rolle, ob Ein- oder Zwei-Kreis-Pumpentechnik bzw. Hydraulikspeicher zum Einsatz kommen und Optionen wie servoelektrisches Dosieren oder Auswerfen zur Ausstattung z\u00e4hlen.<\/p>\n

Positiv auf die CO2<\/sub>-Bilanz w\u00e4hrend der Nutzung wirken sich Features aus, die gleichzeitige, dynamische und schnelle Bewegungen und somit kurze Zykluszeiten erm\u00f6glichen. Das gleiche gilt f\u00fcr den Schnecken\u00addurchmesser und die installierte Leistung \u2013 je gr\u00f6\u00dfer das Schussgewicht und je kleiner die Leistungsaufnahme, desto besser. Zusammengefasst gesagt: Eine punktgenau auf die Anforderungen und Prozesse angepasste Maschinen\u00adausr\u00fcstung kann den Energiebedarf entscheidend verbessern. Bei dieser Aufgabe unterst\u00fctzt Arburg seine Kunden mit gro\u00dfem Know-how in Anwendungs- und Verfahrenstechnik und nutzt die Vorteile modularer Maschinentechnik.<\/p>\n

Messung des Energiebedarfs nach EUROMAP 60.2<\/strong><\/p>\n

Die Empfehlung EUROMAP 60.2 bildet die Grundlage f\u00fcr die Ermittlung des Energiebedarfs von Spritzgie\u00dfmaschinen in einem kundenspezifischen Prozess. Um einen objektiven Vergleich verschiedener Maschinenkonzepte zu erm\u00f6glichen, wird bei mittlerer Leistungsaufnahme unter einheitlichen Vorgaben \u00fcber einen festgelegten Bilanzraum gemessen und dokumentiert. Die Werte h\u00e4ngen dabei sowohl von der Maschinentechnik als auch von Auslastung und Art der Anwendung ab. So ist der spezifsche Energiebedarf z. B. bei der Fertigung technischer Spritzteile in kleineren St\u00fcckzahlen per se deutlich gr\u00f6\u00dfer als etwa bei der Fertigung schnelllaufender Verpackungsartikel.<\/p>\n

Die Messergebnisse zeigen: Elektrische Maschinen zeichnen sich gegen\u00fcber hydraulischen Standartmaschinen durch einen rund 50 Prozent geringeren Energiebedarf aus. Die Unterschiede sind umso signifikanter, je kleiner der Materialdurchsatz ist. Aber auch energieoptimierte hydraulische Maschinen k\u00f6nnen den CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck deutlich reduzieren.<\/p>\n

Praxisbeispiel<\/strong><\/p>\n

Im Rahmen einer Praxisanwendung hat Arburg beispielhafte verschiedene Szenarien untersucht: Zum Einsatz kamen hydraulische und elektrische Allrounder der Baureihen S und Alldrive in den drei Baugr\u00f6\u00dfen 370, 570 und 820 mit Schlie\u00dfkr\u00e4ften von 600, 2.000 und 4.000 kN. Dabei wurde zwischen hydraulischer Antriebstechnik mit Zwei-Kreis-Pumpentechnik (T2) und elektrischer Antriebstechnik in der Leistungsvariante \u201eComfort\u201c unterschieden.<\/p>\n

Produziert wurde zum einen ein technischer Artikel aus PA66 (GF30) in einer Zykluszeit von 30 Sekunden bei 50 Prozent Plastifizier-Auslastung und zum anderen ein Verpackungsartikel aus PP in f\u00fcnf Sekunden Zykluszeit bei 100 Prozent Plastifizier-Auslastung. Die CO2<\/sub>-Emissionen wurden dabei auf Basis des deutschen Strommixes berechnet.<\/p>\n

Der elektrische Allrounder 820\u00a0A mit einem Durchsatz von 115,2 kg\/h verursachte beim Spritzgie\u00dfen des Verpackungsartikels Emissionen von 1,07 kg CO2<\/sub> pro kg Kunststoff-Material. Rund doppelt so viel (2,13) emittierte die elektrische Maschine in der Baugr\u00f6\u00dfe 370 beim Spritzgie\u00dfen des technischen Artikels bei 4,2 kg\/h Durchsatz. Dieser Wert betrug beim hydraulischen Allrounder 370 S sogar 4,43.<\/p>\n

Soweit die exemplarische Betrachtung. Je nach Anwendungsfall kann es zu Abweichungen davon kommen. Die tats\u00e4chlich aufgenommene Leistung h\u00e4ngt im Einzelfall von Einschaltdauer, Auslastung und Wirkungsgrad der zugeschalteten Verbraucher ab. Diese Faktoren werden wiederum vom Spritzgie\u00dfprozess beeinflusst. Generell l\u00e4sst sich jedoch die Aussage treffen, dass der Energiebedarf bei beiden Antriebsarten mit steigendem Materialdurchsatz sinkt. Eine elektrische Maschine erzeugt in jedem Fall rund 50 Prozent weniger CO2<\/sub>-Emissionen. Dieses Ergebnis zeigt sich auch, wenn die CO2<\/sub>-Emissionen durchg\u00e4ngig \u00fcber den Materialdurchsatz ermittelt werden.<\/p>\n

Nicht eingeflossen in diese Betrachtung sind die CO2<\/sub>-Emissionen zur Herstellung des Kunststoff-Granulats und sonstige Verbraucher wie z.\u00a0B. Peripherieger\u00e4te zur Temperierung der Werkzeuge oder Hallenklimatisierung (Abw\u00e4rme und K\u00fchlung). Gerade bei technischen Artikeln nehmen der Energiebedarf und damit die CO2<\/sub>-Emissionen der Peripherieger\u00e4te stark zu und anteilig sogar den der Spritzgie\u00dfmaschine \u00fcbersteigen. Eine weitere interessante Kenngr\u00f6\u00dfe ist der CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck umgerechnet auf ein einzelnes Spritzgie\u00dfteil.<\/p>\n

Fazit<\/strong><\/p>\n

F\u00fcr Spritzgie\u00dfmaschinen l\u00e4sst sich eine aussagekr\u00e4ftige CO2<\/sub>-Bilanz \u201eCradle to Gate\u201c ermitteln. Die Rohstoffe haben einen rund zehnfach gr\u00f6\u00dferen Einfluss auf den \u201eProduct Carbon Footprint\u201c als der Strom\u00adverbrauch w\u00e4hrend der Herstellungsphase. Lokale Lieferketten, eine hohe Eigenfertigungstiefe und der Einsatz regenerativer Energien k\u00f6nnen die Bilanz positiv beeinflussen.<\/p>\n

Der PCF w\u00e4hrend der Nutzungsphase h\u00e4ngt von vielen Faktoren ab. Hier ist eine spezifische Fallbetrachtung erforderlich. In der Regel sinkt der spezifische Energiebedarf einer Spritzgie\u00df\u00admaschine mit ihrer Auslastung. Zudem erzeugen elektrische Maschinen im Vergleich zu hydraulisch angetriebenen abh\u00e4ngig von Ausr\u00fcstung und Materialdurchsatz bis zu rund 50 Prozent weniger CO2<\/sub>-Emissionen.<\/p>\n

Das Ziel f\u00fcr die Zukunft ist, eine wissenschaftlich fundierte, ganzheitliche \u00d6kobilanz f\u00fcr Spritzgie\u00dfmaschinen ermitteln zu k\u00f6nnen. Dazu ist ein weit gr\u00f6\u00dferer Aufwand erforderlich. Genau damit besch\u00e4ftigen sich das Institut f\u00fcr Kunststoff- und Kreislauftechnik (IKK) an der Leibniz Universit\u00e4t in Hannover unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Hans-Josef Endres, unter anderem in Kooperation mit Arburg.<\/p>\n

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