Elektroniker/Elektronikerin Ausbildung in Fachrichtung– Automatisierungs- und Systemtechnik
Einleitung
Ziele der Projektagentur PA-BBNE
Das Ziel der „Projektagentur Berufliche Bildung für Nachhaltige Entwicklung“ (PA-BBNE) ist die Entwicklung von Materialien, die die um Nachhaltigkeit erweiterte neue Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ mit Leben füllen soll. Mit „Leben zu füllen“ deshalb, weil „Nachhaltigkeit“ ein Ziel ist und wir uns den Weg suchen müssen. Wir wissen beispielsweise, dass die Energieversorgung künftig klimaneutral sein muss. Mit welchen Technologien wir dies erreichen wollen und wie unsere moderne Gesellschaft und Ökonomie diese integriert, wie diese mit Naturschutz und Sichtweisen der Gesellschaft auszugestalten sind, ist noch offen.
Um sich mit diesen Fragen zu beschäftigen, entwickelt die PA-BBNE Materialien, die von unterschiedlichen Perspektiven betrachtet werden:
- Zum einen widmen wir uns der beruflichen Ausbildung, denn die nachhaltige Entwicklung der nächsten Jahrzehnte wird durch die jungen Generationen bestimmt werden. Die duale berufliche Ausbildung orientiert sich spezifisch für jedes Berufsbild an den Ausbildungsordnungen (betrieblicher Teil der Ausbildung) und den Rahmenlehrplänen (schulischer Teil der Ausbildung). Hierzu haben wir dieses Impulspapier erstellt, das die Bezüge zur wissenschaftlichen Nachhaltigkeitsdiskussion praxisnah aufzeigt.
- Zum anderen orientieren wir uns an der Agenda 2030. Die Agenda 2030 wurde im Jahr 2015 von der Weltgemeinschaft beschlossen und ist ein Fahrplan in die Zukunft (Bundesregierung o. J.). Sie umfasst die sogenannten 17 Sustainable Development Goals (SDGs), die jeweils spezifische Herausforderungen der Nachhaltigkeit benennen (vgl. Destatis 2022). Hierzu haben wir ein Hintergrundmaterial (HGM) im Sinne der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE, vgl. BMBF o. J.) erstellt, das spezifisch für unterschiedliche Berufe ist.
Die Materialien der Projektagentur
Die neue Standardberufsbildposition gibt aber nur den Rahmen vor. Selbst in novellierten Ausbildungsordnungen in Berufen mit großer Relevanz für wichtige Themen der Nachhaltigkeit wie z. B. dem Klimaschutz werden wichtige Fähigkeiten, Kenntnissen und Fertigkeiten in den berufsprofilgebenden Berufsbildpositionen nicht genannt – obwohl die Berufe deutliche Beiträge zum Klimaschutz leisten könnten. Deshalb haben wir uns das Ziel gesetzt, Ausbildenden und Lehrkräften Hinweise im Impulspapier zusammenzustellen im Sinne einer Operationalisierung der Nachhaltigkeit für die unterschiedlichen Berufsbilder. Zur Vertiefung der stichwortartigen Operationalisierung wird jedes Impulspapier ergänzt durch eine umfassende Beschreibung derjenigen Themen, die für die berufliche Bildung wichtig sind. Dieses sogenannte Hintergrundmaterial orientiert sich im Sinne von BNE an den 17 SDGs, ist faktenorientiert und wurde nach wissenschaftlichen Kriterien erstellt. Ergänzt werden das Impulspapier und das Hintergrundmaterial durch einen Satz von Folien, die sich den Zielkonflikten widmen, da „Nachhaltigkeit das Ziel ist, für das wir den Weg gemeinsam suchen müssen“. Und dieser Weg ist nicht immer gleich für alle Branchen, Betriebe und beruflichen Handlungen, da unterschiedliche Rahmenbedingungen in den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit – Ökonomie, Ökologie und Soziales – gelten können. Wir haben deshalb die folgenden Materialien entwickelt:
- BBNE-Impulspapier (IP): Betrachtung der Schnittstellen von Ausbildungsordnung, Rahmenlehrplan und den Herausforderungen der Nachhaltigkeit in Anlehnung an die SDGs der Agenda 2030. Das Impulspapier ist spezifisch für einen Ausbildungsberuf erstellt, fasst aber teilweise spezifische Ausbildungsgänge zusammen (z. B. den Fachmann und die Fachfrau zusammen mit der Fachkraft sowie die verschiedenen Fachrichtungen)
- BBNE-Hintergrundmaterial (HGM): Betrachtung der SDGs unter einer wissenschaftlichen Perspektive der Nachhaltigkeit im Hinblick auf das Tätigkeitsprofil eines Ausbildungsberufes bzw. auf eine Gruppe von Ausbildungsberufen, die ein ähnliches Tätigkeitsprofil aufweisen;
- BBNE-Foliensammlung (FS) und Handreichung (HR): Folien mit wichtigen Zielkonflikten – dargestellt mit Hilfe von Grafiken, Bildern und Smart Arts für das jeweilige Berufsbild, die Anlass zur Diskussion der spezifischen Herausforderungen der Nachhaltigkeit bieten. Das Material liegt auch als Handreichung (HR) mit der Folie und Notizen vor.
Berufliche Bildung für Nachhaltige Entwicklung
Die Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”
Seit August 2021 müssen auf Beschluss der Kultusministerkonferenz (KMK) bei einer Modernisierung von Ausbildungsordnungen die vier neuen Positionen „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“, Digitalisierte Arbeitswelt“, Organisation des Ausbildungsbetriebs, Berufsbildung, Arbeits- und Tarifrecht“ sowie „Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit“ aufgenommen werden (BIBB 2021). Insbesondere die letzten beiden Positionen unterscheiden sich deutlich von den alten Standardberufsbildpositionen.
Diese Positionen begründet das BIBB wie folgt (BIBB o. J.a): „Unabhängig vom anerkannten Ausbildungsberuf lassen sich Ausbildungsinhalte identifizieren, die einen grundlegenden Charakter besitzen und somit für jede qualifizierte Fachkraft ein unverzichtbares Fundament kompetenten Handelns darstellen“ (ebd.).
Die Standardberufsbildpositionen sind allerdings allgemein gehalten, damit sie für alle Berufsbilder gelten (vgl. BMBF 2022). Eine konkrete Operationalisierung erfolgt üblicherweise durch Arbeitshilfen, die für alle Berufsausbildungen, die modernisiert werden, erstellt werden. Die Materialien der PA-BBNE ergänzen diese Arbeitshilfen mit einem Fokus auf Nachhaltigkeit und geben entsprechende Anregungen (vgl. BIBB o. J.b). Das Impulspapier zeigt vor allem in tabellarischen Übersichten, welche Themen der Nachhaltigkeit an die Ausbildungsberufe anschlussfähig sind.
Die neue Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ ist zentral für eine BBNE, sie umfasst die folgenden Positionen (BMBF 2022).
a) “Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
c) für den Ausbildungsbetrieb geltende Regelungen des Umweltschutzes einhalten
d) Abfälle vermeiden sowie Stoffe und Materialien einer umweltschonenden Wiederverwertung oder Entsorgung zuführen
e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln
f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren”
Die Schnittstellen zwischen der neuen Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit” werden in
fortlaufend aufgezeigt. Mit Ausnahme der Position c) werden in der Tabelle alle Positionen behandelt. Die Position c) wird nicht behandelt, da diese vor allem ordnungsrechtliche Maßnahmen betrifft, die zwingend zu beachten sind. Maßnahmen zur Nachhaltigkeit hingegen sind meist freiwillige Maßnahmen und können, müssen aber nicht durch das Ordnungsrecht geregelt bzw. umgesetzt werden. In der Tabelle werden die folgenden Bezüge hergestellt:
- Spalte A: Positionen der Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit”;
- Spalte B: Vorschläge für Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten, die im Sinne der nachhaltigen Entwicklung wichtig sind;
- Spalte C: Bezüge zur Nachhaltigkeit;
- Spalte D: Mögliche Aufgabenstellungen für die Ausbildung im Sinne der Position 3e) „Vorschläge für nachhaltiges Handeln entwickeln“;
- Spalte E: Zuordnung zu einem oder mehreren SDGs (Verweis auf das Hintergrundmaterial).
Die Berufsbildpositionen der Ausbildungsordnung und die Lernfelder
Nachhaltigkeit sollte integrativ vermittelt werden, sie sollte auch in den berufsprofilgebenden Berufsbildpositionen verankert werden (BIBB o. J.):
“Die berufsübergreifenden Inhalte sind von den Ausbilderinnen und Ausbildern während der gesamten Ausbildung integrativ, das heißt im Zusammenspiel mit den berufsspezifischen Fertigkeiten, Kenntnissen und Fähigkeiten, zu vermitteln.”
Aus diesem Grund haben wir die jeweiligen Berufsbildpositionen sowie die Lernfelder des gültigen Rahmenlehrplanes gleichfalls betrachtet in
Tabelle 2: Berufsbildpositionen und Lernfelder mit Bezug zur Nachhaltigkeit
Die Betrachtung ist beispielhaft, es wird kein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben. Folgende tabellarische Darstellung wurde gewählt:
Spalte A: Berufsbildposition und Lernfeld(er)
Spalte B: Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten gemäß Ausbildungsordnung (AO) sowie Lernfelder des Rahmenlehrplans (RLP, kursive Zitierung). Explizite Formulierungen des RLP zu Themen der Nachhaltigkeit werden als Zitat wiedergegeben;
Spalte C: Beispielhafte Bezüge zur Nachhaltigkeit;
Spalte D: Referenz auf die jeweilige Position der Standardberufsbildposition (siehe Tabelle 1, Spalte A).
Ausbildungen zum Elektroniker und zur Elektronikerin
Es gibt insgesamt 12 verschiedene Ausbildungsgänge und Fachrichtungen zur Ausbildung als Elektroniker und Elektronikerin. Die folgende Tabelle stellt diese dar unter Berücksichtigung der Neuordnung der handwerklichen Berufsausbildungen in 2021 (vgl. HWK Rheinhessen o. J.):
Tabelle: Übersicht über die Elektroniker*innen-Berufe nach HWO und IH
Neuordnung der Elektronikerberufe im Handwerk (HWK Rheinhessen o. J. und BIBB o.J) | Alte Elektronikerberufe nach Hwo | Elektronikerberufe IH (BIBB o. J.) |
| ||
| ||
| ||
| ||
Zielkonflikte und Widersprüche
Zielkonflikte und Widersprüche sind bei der Suche nach dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit immanent und für einen Interessenausgleich hilfreich. Im Kapitel 6 werden beispielhafte Zielkonflikte aufgezeigt. Ergänzend werden in dem dazugehörigen Dokument einige Folien (pptx bzw. pdf) erstellt, die für Lernprozesse verwendet werden können. Ein Beispiel für einen berufsbildbezogenen Zielkonflikt ist der folgende:
- Der erhöhte Bedarf an elektrischen Antrieben, Steuerungen, Regeltechnik und Maschinen im Kontext der Energiewende, also der Umstellung auf erneuerbare Energien, bringt einen erhöhten Bedarf an Ressourcen in Form von Metallen, Kunststoffen und Hilfsstoffen mit sich.
- Einerseits wird durch Reduzierung der THG Emission und der Nutzung fossiler Energieträger ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet, der andererseits durch die Gewinnung und Verarbeitung der nötigen Ressourcen auch THG-Emission verursacht und zudem soziale und ökologische Auswirkungen entlang der Wertschöpfungskette hat.
Diese Bereiche in Balance zu halten ist die Herausforderung, der sich nachhaltige Entwicklung stellen muss, um ihre Ziele zu erreichen und gleichzeitig handlungsfähig als Wirtschaftsnation zu bleiben. Es müssen jeweils Kompromisse gefunden werden, die für alle Betroffenen akzeptabel sind.
Modulare Beispielaufgaben
Zur Verbesserung der Anschaulichkeit der integrativen Förderung nachhaltigkeitsorientierter Kompetenzen wurden viele Projektaufgaben entwickelt, siehe hierzu Kap. 9. THG-Analyse einer Wertschöpfungskette und nachfolgende Kapitel. Diese Aufgaben orientieren sich an dem Konzept der nachhaltigen Wertschöpfungskettenanalyse mit einer Orientierung an den SDG Sustainable Development Goals, die in verschiedenen Varianten beschrieben und mit einer Vielzahl von Aufgabenstellungen untersetzt sind. Es ist eine umfassende Darstellung, wie die neue Standardberufsbildposition in Verbindung mit der Nachhaltigkeit unterrichtet werden kann.
Glossar
AO Ausbildungsordnung
BBNE Berufliche Bildung für Nachhaltige Entwicklung
BNE Bildung für Nachhaltige Entwicklung
CO2-Äq Kohlendioxid-Äquivalente
ZK Foliensammlung mit Beispielen für Zielkonflikte
HGM Hintergrundmaterial (wissenschaftliches Begleitmaterial)
IP Impulspapier (didaktisches Begleitmaterial)
RLP Rahmenlehrplan
SBBP Standardberufsbildposition
SDG Sustainable Development Goals
SuS Schüler und Schülerinnen
THG Treibhausgase bzw. CO2-Äquivalente (CO2-Äq)
Literatur
Allgemeine Literatur
BGBl Bundesgesetzblatt (2021): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker und zur Elektronikerin (Elektronikerausbildungsverordnung – ElekAusbV). Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekausbv_2021/ElekAusbV.pdf
BGR (2021): Kupfer und Nachhaltigkeit. Online: https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/Informationen_Nachhaltigkeit/kupfer%202021.pdf
BIBB Bundesinstitut für berufliche Bildung (2021): Vier sind die Zukunft. Online: www.bibb.de/de/pressemitteilung_139814.php
BIBB Bundesinstitut für berufliche Bildung (2022): Ausbildung gestalten –
Elektroniker für Maschinen und Antriebstechnik/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik
https://www.bibb.de/dienst/veroeffentlichungen/de/publication/show/17464
BIBB Bundesinstitut für berufliche Bildung (o. J.): Nachhaltigkeit in der Ausbildung. Online: www.bibb.de/de/142299.php
BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (o. J.a): FAQ zu den modernisierten Standardberufsbildpositionen. Online: https://www.bibb.de/de/137874.php
BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (o. J.b): Ausbildung gestalten. Online: https://www.bibb.de/dienst/veroeffentlichungen/de/publication/series/list/2
BMBF (o. J.): Was ist BNE. Online: https://www.bne-portal.de/bne/de/einstieg/was-ist-bne/was-ist-bne.html
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (2022): Digitalisierung und Nachhaltigkeit – was müssen alle Auszubildenden lernen? Online: www.bmbf.de/bmbf/de/bildung/berufliche-bildung/rahmenbedingungen-und-gesetzliche-grundlagen/gestaltung-von-aus-und-fortbildungsordnungen/digitalisierung-und-nachhaltigkeit/digitalisierung-und-nachhaltigkeit
BUND (2021): Windenergie, Windräder, Windkraft, Vögel, Fledermäuse & Vogelschlag: Glasscheiben, Freileitungen, Straßenverkehr, Katzen, Eisenbahn & Insektensterben. Online: http://www.bund-rvso.de/windenergie-windraeder-voegel-fledermaeuse.html
BUND (2021): Windräder,…Online: http://www.bund-rvso.de/windenergie-windraeder-voegel-fledermaeuse.html
Bund der Energieverbraucher: Archiv Energietipp der Woche. Online: https://www.energieverbraucher.de/de/energietipp_der_woche__1820/
Bundesregierung (o. J.): Globale Nachhaltigkeitsstrategie – Nachhaltigkeitsziele verständlich erklärt. Online:
Destatis Statistisches Bundesamt (2022): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: http://sdg-indikatoren.de/
DW Deutsche Welle (2019):Bergbau und soziale Konflikte in Lateinamerika. Online: https://www.dw.com/de/bergbau-und-soziale-konflikte-in-lateinamerika/a-50403973
DW Deutsche Welle (2019):Bergbau und soziale Konflikte in Lateinamerika. Online: https://www.dw.com/de/bergbau-und-soziale-konflikte-in-lateinamerika/a-50403973
EUR-Lex(2017): Verordnung (EU) 2017/821 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2017 zur Festlegung von Pflichten zur Erfüllung der Sorgfaltspflichten in der Lieferkette für Unionseinführer von Zinn, Tantal, Wolfram, deren Erzen und Gold aus Konflikt- und Hochrisikogebieten. Online: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32017R0821
EUR-Lex(2017): Verordnung (EU) 2017/821 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2017 zur Festlegung von Pflichten zur Erfüllung der Sorgfaltspflichten in der Lieferkette für Unionseinführer von Zinn, Tantal, Wolfram, deren Erzen und Gold aus Konflikt- und Hochrisikogebieten. Online: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32017R0821
ICSG – International Copper Study Group (2021): Copper Bulletin October 2021. ‒ 28, 10: 55 S.. Online:https://icsg.org/
ICSG – International Copper Study Group (2021): Copper Bulletin October 2021. ‒ 28, 10: 55 S.. Online:https://icsg.org/
KMK/BMZ Kultusministerkonferenz / Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (2015): Orientierungsrahmen für den Lernbereich Globale Entwicklung. Online: www.kmk.org/fileadmin/veroeffentlichungen_beschluesse/2015/2015_06_00-Orientierungsrahmen-Globale-Entwicklung.pdf
KMK Kultusministerkonferenz (2020): Rahmenlehrplan für den Ausbildungsberuf Elektroniker und Elektronikerin. Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.12.2020. Online: https://www.kmk.org/fileadmin/Dateien/pdf/Bildung/BeruflicheBildung/rlp/Elektroniker-20-12-18-mEL.pdf
Scharp, Michael (2021): Das Korn-Projekt. Online: www.elearning.izt.de
Springer / Urbansky, Frank (2021): Kamera soll Vogelschlag verhindern. Online: https://www.springerprofessional.de/windenergie/energie—nachhaltigkeit/kamera-soll-vogelschlag-an-windraedern-verhindern/19372374
Tagesschau: Landwirtschaft und Stromerzeugung. Online: https://www.tagesschau.de/multimedia/sendung/ts-49773.html
TAZ / Karecic, Dragan und Petkovic, Zivko (o. J.): Der Schatz vom Jadar-Tal. Online: https://taz.de/Umstrittenes-Lithium-aus-Serbien/!5899786/
Berufsinformationen
IH Information: BIBB (o. J.): Elektroniker für Betriebstechnik/Elektronikerin für Betriebstechnik (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/544554
IH Information: BIBB (o. J.a): Elektroniker für Gebäude- und Infrastruktursysteme/Elektronikerin für Gebäude- und Infrastruktursysteme (Ausbildung). Online: https://www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/212121
IH Information: BIBB (o. J.b): Elektroniker für Geräte und Systeme/Elektronikerin für Geräte und Systeme (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/753159
IH information: BIBB (o. J.c): Elektroniker für Automatisierungstechnik/Elektronikerin für Automatisierungstechnik (Ausbildung): Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/655665
IH Information: BIBB (o. J.d): Elektroniker für Informations- und Systemtechnik/Elektronikerin für Informations- und Systemtechnik (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/147852
IH Information: BIBB (o. J.d) Elektroniker für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz (Ausbildung). Online: https://www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/elan21
HW Information: BIBB (o. J.e): Elektroniker für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/258omn4
HW Information: BIBB (o. J.f): Informationselektroniker/Informationselektronikerin (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/kiu51uu
HW Information: BIBB (o. J.g): Elektroniker für Gebäudesystemintegration/Elektronikerin für Gebäudesystemintegration (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/857plo7
HW Information: BIBB (o. J.h): Elektroniker/Elektronikerin – Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/xsw478
HW Information: BIBB (o. J.i): Elektroniker/Elektronikerin – Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/elekauto
Rahmenlehrpläne
IH RLP: KMK (2018a): R A H M E N L E H R P L A N für den Ausbildungsberuf Elektroniker für Betriebstechnik/ Elektronikerin für Betriebstechnik (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 16.05.2003 i.d.F. vom 23.02.2018). Online: Rahmenlehrplan Elektroniker für Betriebstechnik/Elektronikerin für Betriebstechnik
IH RLP: KMK (2028b): R A H M E N L E H R P L A N für den Ausbildungsberuf Elektroniker für Gebäude- und Infrastruktursysteme/Elektronikerin für Gebäude- und Infrastruktursysteme (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 16.05.2003 i.d.F. vom 23.02.2018). Online: Rahmenlehrplan Elektroniker für Gebäude- und Infrastruktursysteme/Elektronikerin für Gebäude- und Infrastruktursysteme
IH RLP: KMK (2018c): R A H M E N L E H R P L A N für den Ausbildungsberuf Elektroniker für Geräte und Systeme/Elektronikerin für Geräte und Systeme (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 16.05.2003 i.d.F. vom 23.02.2018) Rahmenlehrplan Elektroniker für Geräte und Systeme/Elektronikerin für Geräte und Systeme
IH RLP: KMK (2018d): R A H M E N L E H R P L A N für den Ausbildungsberuf Elektroniker für Automatisierungstechnik/Elektronikerin für Automatisierungstechnik (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 16.05.2003 i.d.F. vom 23.02.2018). Online: Rahmenlehrplan Elektroniker für Automatisierungstechnik/Elektronikerin für Automatisierungstechnik
IH RLP: KMK (20218e): R A H M E N L E H R P L A N für den Ausbildungsberuf Elektroniker für Informations- und Systemtechnik und Elektronikerin für Informations- und Systemtechnik (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 16.05.2003 i.d.F. vom 23.02.2018). Online: Rahmenlehrplan Elektroniker für Informations- und Systemtechnik/Elektronikerin für Informations- und Systemtechnik
IH & HW RLP: KMK (2020a): Elektroniker für Maschinen und Antriebstechnik nach dem
Berufsbildungsgesetz und Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz sowie Elektroniker für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung und Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.12.2020) BIBB (2020) Online: Rahmenlehrplan Elektroniker für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz
HW RLP: KMK (2020b): Rahmenlehrplan für den Ausbildungsberuf Informationselektroniker und Informationselektronikerin (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.12.2020). Online: Rahmenlehrplan Informationselektroniker/Informationselektronikerin
HW RLP: KMK (2020c): Rahmenlehrplan für den Ausbildungsberuf Elektroniker für Gebäudesystemintegration und Elektronikerin für Gebäudesystemintegration (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.12.2020). Online: Rahmenlehrplan Elektroniker für Gebäudesystemintegration/Elektronikerin für Gebäudesystemintegration
HW RLP: KMK (2020d): Rahmenlehrplan für den Ausbildungsberuf Elektroniker und Elektronikerin (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.12.2020). Online: Rahmenlehrplan Elektroniker/Elektronikerin – Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik
Ausbildungsordnungen
für die handwerklichen Elektroberufe
Bundesministerium für Justiz BMJ (2021): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2021 Teil I Nr. 15, ausgegeben zu Bonn am 9. April 2021: Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen vom 30. März 2021. Online: https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav
BMJ HW Maschinen-Antrieb (2021a): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung: Artikel 1, S. 662ff. Online: Nr. 15 vom 09.04.2021 – Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen, https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbhwoausbv/BJNR066210021.html
BMJ HW Informationselektronik (2021b): Verordnung über die Berufsausbildung zum Informationselektroniker*in: Artikel 2, S. 674ff. Online: https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav sowie https://www.gesetze-im-internet.de/infoelekausbv/InfoElekAusbV.pdf
BMJ HW Gebäudeintegration (2021c): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker für Gebäudesystemintegration*in: Artikel 3, S 687ff. Online: Nr. 15 vom 09.04.2021 – Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen, http://www.gesetze-im-internet.de/gsiausbv/BJNR068700021.html
BMJ HW Automatisierung (2021d): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in:
–Fachrichtung Automatisierungs-Systemtechnik: Artikel 4 (S. 662ff). Online: Nr. 15 vom 09.04.2021 – Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen, https://www.gesetze-im-internet.de/elekausbv_2021/ElekAusbV.pdf
BMJ HW Energie-Gebäude (2021d): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in: –Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik: Artikel 4 S. 699ff. Online: Nr. 15 vom 09.04.2021 – Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen, https://www.gesetze-im-internet.de/elekausbv_2021/ElekAusbV.pdf
für die industriellen Elektroberufe:
BMJ IH Elektro – Bundesministerium für Justiz BMJ (2018): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2018 Teil I Nr. 23, ausgegeben zu Bonn am 5. Juli 2018, S. 897 ff). Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Elektro Gebäude-Infrastruktur (2018a): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Gebäude- und Infrastruktursysteme: Teil 2, S. 898ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Betriebstechnik (2018b): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Betriebstechnik: Teil 3, S. 900ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Automatisierung (2018c): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*Automatisierungs- und Systemtechnik: Teil 4, S. 902ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Geräte-Systeme (2018d): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Geräte und Systeme: Teil 4, S. 904ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Info-Systemtechnik (2018e): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*Informations- und Systemtechnik: Teil 6, S. 905ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ BBG Maschinen-Antrieb (2021e): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in: (2021e): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker:in für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz: Artikel 5, S. 714ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbbbigausbv/BJNR071400021.html
zum/zur IT-System-Elektroniker*in:
Bundesministerium für Justiz BMJ (2020): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2020 Teil I Nr. 9, ausgegeben zu Bonn am 5. März 2020, S. 268ff: Verordnung über die Berufsausbildung zum IT-System-Elektroniker*in vom 28. Februar 2020. Online: https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav#__bgbl__%2F%2F*%5B%40attr_id%3D%27bgbl120s0268.pdf%27%5D__1678726674892
Tabelle 1 - Die Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”
Wichtiger Hinweis: Die Tabelle 1 ist für alle Fachrichtungen der Ausbildung zum Elektroniker und zur Elektroniker gültig, aber sie wurde nicht in Anlehnung an die fachrichtungsspezifischen Ausbildungen sondern in Anlehnung an die Ausbildungsordnung zum Elektroniker und Elektronikerin erstellt (vgl. BGBl 2021 und KMK 2020).
Standardberufs-bildposition | Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten | Bezüge zur Nachhaltigkeit | Mögliche Aufgabenstellungen im Rahmen von 3e “Vorschläge für nachhaltiges Handeln entwickeln” | SDG |
3a – Gesellschaft – Lieferkettensorgfaltsgesetz (Lieferkettengesetz) |
|
|
| SDG 8 SDG16 SDG17 |
3a – Gesellschaft – Soziale Verantwortung |
|
|
| SDG 8 |
3a – Gesellschaft – Gesundheit |
|
|
| SDG 3 |
3a – Gesellschaft Kommunikation |
|
|
| SDG 6 SDG 9 |
3a – Umwelt Rohstoffe |
|
|
| SDG 8 SDG 9SDG 15 |
3a – Umwelt Mobilität |
|
|
| SDG 13 |
3a – Umwelt Materialien |
|
|
| SDG 8, SDG 12 |
3a – Umwelt Wasser, Boden, Luft |
|
|
| SDG 6 SDG 15 |
3a – Umwelt Umweltmanagement |
|
|
| SDG 9 SDG 12 |
3b – Energie Allgemein |
|
|
| SDG 7 SDG 13 |
3b – Energie – Mobilität |
|
|
| SDG 13 |
3b – Energie Arbeitsprozesse |
|
|
| SDG 13 SDG 7 |
3b – Arbeitsprozesse Materialien – Rohstoffe |
|
|
| SDG 9 SDG 12 |
3b Wirtschaftlichkeit |
|
|
| SDG 8 |
3b Langlebigkeit |
|
|
| SDG 12 |
3d – Abfälle vermeiden |
|
|
| SDG 12 |
3e Vorschläge für nachhaltiges Handeln |
|
|
| SDG 9 SDG 12 |
3f – Nachhaltigkeit kommunizieren |
|
|
| SDG 4 |
Tabelle 2 - Berufsbildpositionen und Lernfelder mit Bezug zur Nachhaltigkeit
Die folgende Tabelle orientiert sich an dem Ausbildungsrahmenplan für die Berufsausbildung zum Elektroniker und Elektronikerin (BGBl 2021) sowie dem entsprechenden Rahmenlehrplan der KMK (ebd. 2020).
Berufsbild- position / Lernfeld | Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten gemäß Ausbildungsordnung (kursiv: Lernfelder des RLP) | Beispielhafte Bezüge zur Nachhaltigkeit | Standardberufsbildposition | ||||
A1 -Durchführen von betrieblicher und technischer Kommunikation sowie Informationsverarbeitung Lernfeld 1 und 4 | e) berufsbezogene nationale und internationale Vorschriften einhalten und technische Regelwerke und Normen sowie sonstige technische Informationen anwenden LF 1: Die SuS analysieren betriebliche Arbeitsaufträge und informieren sich auch über zugehörige Aufgaben, Arbeitsanforderungen, Tätigkeiten und Arbeitsprozesse in ihrem betrieblichen Umfeld (Strukturen, Arbeitsorganisation, Kommunikation, Produkte, Dienstleistungen). |
| 3a Gesellschaft-Kommunikation 3b Arbeitsprozesse | ||||
g) Gespräche situationsgerecht führen und verschiedene kulturelle Identitäten bei der Kommunikation beachten Vorbemerkung zum Rahmelehrplan: Elektroniker und Elektronikerinnen planen elektrische Installationen, Komponenten und Geräte und bauen diese auf. Dazu beraten sie Kunden hinsichtlich ökonomischer, ökologischer und funktionaler Aspekte. |
| 3e und 3f 3a Umwelt – Materialien, Rohstoffe, Energie | |||||
Lernfeld 4, 7, 9 | j) Daten sichern, pflegen und archivieren LF 4: …wählen auftragsbezogen Hard- und Softwarekomponenten unter Berücksichtigung von Funktion, Leistung, Einsatzgebiet, Kompatibilität, Ökonomie und Umweltverträglichkeit aus und beschaffen diese. |
| 3a und 3b | ||||
A2 – Planen und organisieren der Arbeit Lernfeld: alle | a) Sachverhalte und Informationen zur Abwicklung von Aufträgen aufnehmen, wiedergeben und auswerten LF 5: Die Schülerinnen und Schüler analysieren Kundenaufträge zur Elektroenergieversorgung (Wechsel- und Drehstromsysteme) unter Beachtung der sicherheitstechnischen Anforderungen und klassifizieren diese nach funktionalen, ökonomischen und ökologischen Aspekten (Umweltverträglichkeit). LF2: Die Schülerinnen und Schüler wählen die Arbeitsmittel aus und koordinieren den Arbeitsablauf. Sie bemessen die Komponenten und wählen diese unter funktionalen, ökonomischen und ökologischen Aspekten aus (Installationstechnik, Leitungsdimensionierung) |
| 3a und b | ||||
Lernfeld: alle | b) Montage- und Bauteile, Materialien und Betriebsmittel für den Arbeitsablauf feststellen und auswählen, termingerecht anfordern, transportieren, lagern und montagegerecht bereitstellen |
| 3a | ||||
Lernfeld: alle | c) persönliche Schutzausrüstungen, Werkzeuge, Messgeräte, Bearbeitungsmaschinen und technische Einrichtungen auswählen, disponieren, beschaffen und bereitstellen |
| 3b Arbeitsprozesse/Waren | ||||
Lernfeld 2, 6, 12, 13 | g) verarbeitetes Material und Ersatzteile sowie Arbeitszeit und Projektablauf dokumentieren und Nachkalkulationen durchführen |
| 3d Abfälle | ||||
A 3. Durchführen von qualitätssichernden Maßnahmen Lernfeld 2, 5, 6, 10, 11, 12 |
|
| 3a Gesellschaft 3a Umwelt Rohstoffe, Materialien | ||||
A 4 – Beraten und Betreuen von Kunden und Kundinnen Lernfeld: alle | a)Kunden und Kundinnen hinsichtlich Dienstleistungen, Produkten und Materialien beraten |
| 3b Materialien – Wasser und Rohstoffe |
b) Kunden und Kundinnen auf Wartungsarbeiten und auf Instandhaltungs Vereinbarungen hinweisen |
| 3b Materialien, Energie | |
f) Erwartungen und Bedarf von Kunden und Kundinnen ermitteln h) Kunden und Kundinnen hinsichtlich technischer Neuerungen, rationeller Energieverwendung, Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz beraten |
| 3f | |
l) Lösungsvarianten präsentieren und begründen |
| 3f | |
A 7 – Analysieren technischer Systeme Lernfeld: alle | a) Systeme mit ihren Systemgrenzen und Systemkomponenten sowie die Wechselwirkungen zwischen den Systemkomponenten erfassen b) Haupt- und Teilfunktionen von Systemen und deren Systemkomponenten erfassen c) Kraft- und Energiefluss sowie Informationsfluss in technischen Systemen analysieren d) Prozesse, deren Ein- und Ausgangsgrößen identifizieren, insbesondere die entsprechenden Prozessschritte und technischen Systeme e) Prozesse analysieren
LF 3: SuS unterscheiden zwischen Steuerungs- und Regelungsprozessen (verbindungs- und speicherprogrammierte Signalverarbeitung). Sie vergleichen Techniken zur Realisierung von Steuerungen und Regelungen, bewerten deren Vor- und Nachteile auch unter ökonomischen, ökologischen und sicherheitstechnischen Aspekten und entscheiden sich |
| 3a – Umwelt 3b – Energie – Geräte 3b – Materialien – Wasser und Rohstoffe |
A 8 – Messen und Auswerten physikalischer Kennwerte an elektrischen Anlagen und Geräten Lernfeld: alle | b) elektrische Größen berechnen, messen und bewerten LF 3: .. nehmen die Systeme in Betrieb und erfassen messtechnisch deren Betriebswerte Lernfeld 9: Sie vergleichen die Messergebnisse mit den Herstellerangaben (Typenschilder, Bemessungsdaten) |
| 3b Energie 3e Vorschläge |
A 10 – Montieren und Instandsetzen von Bauteilen, Baugruppen und Geräten Lernfeld: alle | b) vorhandene elektrische Anlagen und Betriebsmittel beurteilen und Änderungen planen j) Baugruppen zerlegen und montieren und defekte Teile austauschen r) geleistete Arbeiten mit anderen Gewerken und der Planung abstimmen, Bauwerksdatenmodellierung (Building Information Modeling – BIM) anpassen |
| 3b Energie, Materialien 3a – Ressourcen- intensität 3b – Materialien 3d – Abfälle vermeiden |
e) Gefährdungen durch Lärm, Stäube und Fasern, insbesondere durch Asbest, erkennen und emissionsarme Verfahren anwenden Lernfeld 5: Die SuS verfügen über die Kompetenz, Elektroenergieversorgung zu dimensionieren.. |
| 3a Umwelt | |
d) Leitungswege und Gerätemontageorte festlegen und dabei die örtlichen Gegebenheiten und die elektromagnetische Verträglichkeit beachten h) Abfälle vermeiden sowie Abfallstoffe, nicht verbrauchte Betriebsstoffe und Bauteile hinsichtlich der Entsorgung bewerten, umweltgerecht lagern und für das Recycling und die Entsorgung bereitstellen |
| 3b Materialien 3a Abfälle, Recycling 3e Vorschläge |
Zielkonflikte und Widersprüche
Die Effizienzfalle und Widersprüche
Effizienz beschreibt unter anderem Wirtschaftlichkeit. Wenn so wenig wie möglich von einer notwendigen Ressource verwendet wird, so gilt dies als effizient. So könnte man meinen, dass Effizienzsteigerungen im Unternehmensalltag folglich auch zu einem nachhaltigen Wirtschaften führen. Weniger Abfall oder Energieaufwand bedeutet gleichzeitig weniger Umweltbelastung und längere Verfügbarkeit von endlichen Ressourcen – oder? Nicht unbedingt!
Das Missverständnis hinter dieser Annahme soll anhand eines Beispiels aufgedeckt werden. Seit 1990 hat sich der deutsche Luftverkehr mehr als verdreifacht. Mit Hilfe technischer Innovationen, besserer Raumnutzung und weiterer Maßnahmen konnte der durchschnittliche Kerosinverbrauch pro Person seitdem um 42 Prozent gesenkt werden – eine gute Entwicklung auf den ersten Blick. Auf den zweiten Blick ist jedoch auch zu erkennen, dass das Verkehrsaufkommen im gleichen Zeitraum stark zugenommen hat. Daraus folgt, dass trotz starker Effizienzsteigerungen absolut betrachtet immer mehr Kerosin verbraucht wird – nämlich 85 Prozent mehr seit 1990.
Wissenschaftler sprechen daher auch von einer „Effizienzfalle“. Denn obwohl sich mit Effizienzsteigerung eine relative Umweltentlastung erzeugen lässt, bleibt die Herausforderung des absoluten Produktionswachstums weiterhin bestehen. So ist das effiziente Handeln aus der ökonomischen Perspektive zwar zielführend, aus der ökologischen Perspektive jedoch fraglich. Es lässt sich schlussfolgern, dass Effizienzstreben und Nachhaltigkeitsorientierung zwei eigenständige Rationalitäten darstellen, die von Unternehmen beide gleichermaßen beachtet werden sollten, um zukunftsfähig zu wirtschaften. Eine langfristig erfolgreiche Unternehmensführung würde demnach aus den zur Verfügung stehenden Ressourcen unter Erhalt der Ressourcenbasis möglichst viele ökonomische Werte erschaffen, um somit intergenerational und intragenerational gerecht zu wirtschaften. Somit sollte sich ein zukunftsorientiertes berufliches Handeln sowohl den Herausforderungen der eher kurzfristigen Effizienzrationalität als auch der langfristigen Nachhaltigkeitsrationalität stellen und beide Perspektiven verknüpfen.
Im Rahmen des beruflichen Handelns entstehen jedoch Widersprüche zwischen der Effizienzrationalität („Funktionalität“, „ökonomische Effizienz“ und „Gesetzeskonformität“) und der Nachhaltigkeitsrationalität („ökologische Effizienz“, „Substanzerhaltung“ und „gesellschaftlicher Verantwortung“). Ein zukunftsfähiges berufliches Handeln zeichnet sich dadurch aus, mit diesen Widersprüchen umgehen zu können.
Doch stellt sich nun die Frage, was der Umgang mit Widersprüchen für den Berufsalltag bedeutet. In diesem Zusammenhang kann von so genannten „Trade-offs“ – auch „Zielkonflikte“ oder „Kompromisse“ – gesprochen werden. Grundsätzlich geht es darum, den möglichen Widerspruch zwischen einer Idealvorstellung und dem Berufsalltag zu verstehen und eine begründete Handlungsentscheidung zu treffen. Dabei werden Entscheidungsträger häufig in Dilemma-Situationen versetzt. Im beruflichen Handeln geht es oftmals um eine Entscheidung zwischen knappen Ressourcen, wie Geld, Zeit oder Personal, für die es gilt, Lösungen zu finden.
Beim Ansteuern von Nachhaltigkeit sind Zielkonflikte und Widersprüche nichts Ungewöhnliches. Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt bringen unterschiedliche Ziele und Erfordernisse mit. Dies gilt auch für den Bereich elektrotechnischer Maschinen und Antriebe. Insbesondere im Kontext der “Energiewende” – Transformation hin zu erneuerbaren Energien mit all den dazu notwendigen Produkten und Anlagen – , rückt der erhöhte Bedarf an Rohstoffen, Produktionsstätten und Logistik in den Fokus.
Die Herausforderung besteht in der Findung und Aushandlung zukunftsfähiger und versorgungssicherer Strategien. Als Beispiel für einen Zielkonflikt im Berufsfeld Elektronik bietet sich der aktuell geforderte Ausbau elektronischer Strukturen versus Ressourceneinsparung an.
Zielkonflikt - Ausbau der Elektronik vs. Ressourceneinsparung
Das Ziel des weiteren Ausbaus von EE, digitaler Infrastruktur und Automatisierung widerspricht aktuell der notwendigen Versorgungssicherheit, der dafür benötigten mineralischen und metallischen Ressourcen. Dieser Konflikt kann auch im Rahmen eines Unterrichts- oder Ausbildungsgesprächs bearbeitet werden; hierzu das Beispiel des wachsenden Kupferverbrauchs:
Deutschland importierte im Jahr 2020 ca. 1,2 Mio. t Kupfererz und -konzentrat (überwiegend aus Peru, Brasilien und Chile). Das ist gegenüber dem Vorjahr ein Anstieg um 21,5 Prozent (BGR 2021). In Deutschland wurden im Jahr 2020 312.600 t Hüttenkupfer aus Erz produziert. Die Zahl für Raffinadekupfer lag bei 643.000 t (inklusive 285.000 t Sekundärkupfer). Der Einsatz von Raffinadekupfer – d.h. unser tatsächlicher Kupferverbrauch – lag bei 1,046 Mio. t (ebd.). Weltweit wurden im Jahr 2020 Erze mit einem Kupferinhalt von 20,635 Mio. t abgebaut. Die weltweite Raffinadeproduktion erreichte global 24,510 Mio. t (ICSG 2021). Demnach nutzt Deutschland aktuell 1/24 des globalen Kupfterverbrauchs. Hiervon entfallen mehr als 50 % auf die Elektrotechnik- und Elektronikindustrie, einschließlich Kabelindustrie, Informationstechnologie und Telekommunikation. Ein Beispiel mit wachsender Bedeutung ist hier das E-Auto, das ca 1,5 km Kupferdrähte enthält, das sind je nach Modell zwischen 20 und 45 kg. Oder die Windkraftanlagen: In WKA sind je Megawatt Leistung 8 t Kupfer verbaut (Windkraft-Journal, 2021).
Bei Kupfer besteht das Hauptproblem darin, dass seine Gewinnung durch die weniger ergiebigen Erze immer aufwendiger, energieintensiver und teurer wird und der Flächenbedarf steigt. Weitere Ressourcen, bei denen die Versorgungssicherheit nicht unbedingt sichergestellt ist, sind z. B. die sogenannten “Konfliktmineralien” Zinn, Tantal, Wolfram, deren Erze und Gold. Diese werden in Weltregionen abgebaut, die von Konflikten – z. B. Bürgerkrieg, Machtmissbrauch – betroffen sind, was die Transportwege unsicher macht und dazu führt, dass der Einkauf der Mineralien eine Finanzierung von Gewalt und Menschenrechtsverletzungen bedeuten kann. Durch die neue EU Verordnung (EUR-LEx 2017) soll demgegenüber die Einhaltung von Sorgfaltspflichten sichergestellt werden.
Weitere Zielkonflikte mit Beispielen
Ressourcenverbrauch contra Energiesparen
Elektronische Anwendungen sind modern und verbreiten sich in immer mehr Alltagsbereichen, in denen sie z. B. der Sicherheit, der Bequemlichkeit oder dem Energiesparen dienen. Bei ihrer Nutzung muss aber beachtet werden, dass jede elektronische Vorrichtung bei der Produktion Rohstoffe benötigt und im Betrieb Energie verbraucht; ein Bewegungsmelder z. B. 20 kWh pro Jahr (Bund der Energieverbraucher, o. J.). In einem selten genutzten Kellerraum sollte also weiterhin der analoge Lichtschalter betätigt werden. Selbst wenn das Ausschalten einmal vergessen wird, so verbraucht dies in einer Woche bei einer 5 W LED doch auch nur 0,84 kWh.
Ein typisches Beispiel für diesen Zielkonflikt ist auch die Anschaffung eines effizienten Neugeräts versus Lebensdauerverlängerung eines weniger effizienten alten Geräts, das zwar mehr Energie verbraucht, aber nicht mehr produziert werden muss.
Sicherheit contra Energie- und Ressourcenbedarf
Die Ausstattung mit elektronischen Einrichtungen für höhere Sicherheitsanforderungen nimmt immer mehr zu. Dies gilt für Industrieanlagen (Kameras, Bewegungsmelder) ebenso wie beispielsweise für Fußwege und Haltestellen des ÖPNV, die zunehmend beleuchtet werden, auch um das Sicherheitsempfinden zu erhöhen. Auch hier gilt es zu berücksichtigen, dass diese Einrichtungen Energie und Ressourcen verbrauchen.
Flächenbedarf für EE versus Landwirtschaft
Die Bundesregierung will Solaranlagen auf Ackerflächen stark ausbauen. Die Felder sollen gleichzeitig für die Landwirtschaft und zur Stromerzeugung genutzt werden und helfen, die Klimaziele zu erreichen (Tagesschau 10.02.22): Hierdurch geht natürlich die Fläche für die landwirtschaftliche Produktion verloren. Allerdings nehmen Windkraftanlagen nur eine relativ geringe Fläche von ca. 100 m ein. Auf dieser Fläche könnte man ca. 100 kg Getreide pro Jahr ernten (eigene Berechnung der Autoren im KORN-Projekt; Scharp 2021) und ca. 75 Brote backen. Allerdings beträgt der Backwarenabfall mehr als 30 Prozent aller Backwaren. Es wäre viel effizienter und würde viel mehr Fläche frei machen, wenn es nur gelänge, den Backwarenabfall um 10 Prozent zu reduzieren – dann wären Flächen für tausende Windkraftanlagen frei, ohne die Nahrungsmittelproduktion zu beeinträchtigen.
Tierschutz und Gesundheit versus Erneuerbare Energien
Naturschutzorganisationen wie BUND und Nabu fürchten Beeinträchtigungen des Naturschutzes durch Windkraftanlagen und Überlandleitungen; vor allem die Auswirkungen auf Vogelzugrouten und die Tötung von Fledermäusen werden benannt (BUND 2021). Da man dieses Problem nicht mit herkömmlichen Lösungen in Griff bekommt (Lichter, Signale o. ä.), läuft derzeit eine kamerabasierte KI-Überwachung in der Forschung an (vgl. Springer 2021). Mit Hilfe mehrerer Kameras wird eine Rundumsicht ermöglicht. Eine KI analysierte die Routen der anfliegenden Vögel. Sie erkennt, wenn die Vögel vorbeiziehen würden. Kommen die Vögel zu nahe, schaltet die KI-Überwachung die Anlage ab.
Rohstoffbedarf contra Biodiversität und Landwirtschaft
Die Rohstoffgewinnung für Elektronik, Leitungen und Energiespeicher bedeutet zumindest eine Flächenkonkurrenz gegenüber Natur/Biodiversität und Landwirtschaft, auch wenn sie nach ökologischen Kriterien abgesichert durchgeführt wird. Als Beispiel kann hier das Jdar-Tal in Serbien (Taz 2023)genannt werden, bei dem ein Gebiet mit bislang ertragreicher Landwirtschaft ein Lithium -Vorkommen innerhalb Europas durch ein britisch-australisches Unternehmen erschlossen werden soll.
Langlebigkeit contra Einsparung fossiler Ressourcen
Kunststoffgehäuse , z. B. für Antriebe, und Ummantelungen von Bauteilen aus nachwachsenden Rohstoffen können weniger wetterbeständig sein, als die gleichen Produkte aus fossilen Ressourcen. Dies widerspricht dann dem Nachhaltigkeitsziel der Langlebigkeit.
Wassermanagement contra Wasserbelastung
Sowohl die Wasserentnahme als auch die Abwässer von Rohstoffminen beeinflussen die lokale Hydrologie als auch die Ökologie der Gewässer und dessen Nutzbarkeit durch die lokale Bevölkerung (DW 2019). Auch soziale Konflikte mit der lokalen Bevölkerung können sich ergeben, wenn vor Ort Wasser verschmutzt wird und gleichzeitig Wohlstand nicht ankommt. Andererseits ist unsere industrielle Wirtschaftsweise auf Elektronik angewiesen. Im Ernährungssektor sind landwirtschaftliche Maschinen und Aufbereitungstechnik im Einsatz. Ohne Pumpen ist keine ausreichende Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen möglich, Grundwasser kann nicht gefördert werden, aus Brunnen könnte nur mit Muskelkraft Wasser hochgepumpt werden.
Hintergrund zu den Projektaufgaben
Für die verschiedenen Fachrichtungen der Elektroniker wurde ein gemeinsames Unterrichts- und Ausbildungsmodul entwickelt. Hierbei wurde das Konzept der Wertschöpfungskettenanalyse in Verbindung mit den SDG Sustainabel Development Goals verwendet.
Die Projektaufgabe verbindet zwei heutzutage wichtige Themen:
- das neue Lieferkettensorgfaltspflichengesetz, welches auf
- eine Wertschöpfungskettenanalyse unter der Perspektive der Nachhaltigkeit übertragen wird.
Beide Themen werden nachfolgend vorgestellt.
Deutsches Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz
Um ihrer Verantwortung zum Schutz der Menschenrechte gerecht zu werden, setzt die Bundesregierung die Leitprinzipien für Wirtschaft und Menschenrechte der Vereinten Nationen mit dem Nationalen Aktionsplan für Wirtschaft und Menschenrechte von 2016 (Nationaler Aktionsplan, Bundesregierung 2017; 2021; 2022) in der Bundesrepublik Deutschland mit einem Gesetz um. Das Gesetz über die unternehmerischen Sorgfaltspflichten zur Vermeidung von Menschenrechtsverletzungen in Lieferketten ist besser unter dem Namen Lieferkettengesetz oder auch Sorgfaltspflichtengesetz bekannt (BMAS 2022, o. ä. “Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz”). Dort ist die Erwartung an Unternehmen formuliert, mit Bezug auf ihre Größe, Branche und Position in der Lieferkette in angemessener Weise die menschenrechtlichen Risiken in ihren Liefer- und Wertschöpfungsketten zu ermitteln, ihnen zu begegnen, darüber zu berichten und Beschwerdeverfahren zu ermöglichen.
Das Lieferkettengesetz trat 2023 in Kraft und gilt dann zunächst für Unternehmen mit mehr als 3.000, ab 2024 mit mehr als 1.000 Angestellten. Es verpflichtet die Unternehmen, in ihren Lieferketten menschenrechtliche und umweltbezogene Sorgfaltspflichten in angemessener Weise zu beachten. Kleine und mittlere Unternehmen werden nicht direkt belastet. Allerdings können diese dann betroffen sein, wenn sie Teil der Lieferkette großer Unternehmen sind.
Unabhängig ob betroffen oder nicht: Es lohnt sich auch für kleinere Unternehmen, sich mit dem Gesetz adressierten Nachhaltigkeitsthemen auseinanderzusetzen, um das eigene Handeln entlang dieser Leitplanken zu überprüfen. Der Nachhaltigkeitsbezug ist unter anderem durch den Nationalen Aktionsplan Wirtschaft und Menschenrechte (NAP) gegeben, er gab einen wichtigen Impuls für das Gesetz. Der NAP wurde gemeinsam von Politik und Unternehmen verabschiedet, um zu einer sozial gerechteren Globalisierung beizutragen (Bundesregierung 2017). Ergebnisse einer 2020 im Rahmen des Nationalen Aktionsplans durchgeführten repräsentativen Untersuchungen zeigten jedoch, dass lediglich zwischen 13 und 17 Prozent der befragten Unternehmen die Anforderungen des Nationalen Aktionsplans erfüllen (VENRO 2021). Der gesetzgeberische Impuls war also erforderlich, um die Einhaltung der Menschenrechte zu fördern und damit auch zu einem fairen Wettbewerb zwischen konkurrierenden Unternehmen beizutragen.
Das Lieferkettengesetz rückt internationale Menschenrechtsabkommen und lieferkettentypische Risiken in den Blick: Dazu zählen bspw. das Verbot von Kinderarbeit, der Schutz vor Sklaverei und Zwangsarbeit, die Vorenthaltung eines gerechten Lohns, der Schutz vor widerrechtlichem Landentzug oder der Arbeitsschutz und damit zusammenhängende Gesundheitsgefahren. Es werden zudem internationale Umweltabkommen benannt. Sie adressieren die Problembereiche Quecksilber, persistente organische Schadstoffe und die grenzüberschreitende Verbringung gefährlicher Abfälle und ihre Entsorgung. Zu den jetzt gesetzlich geregelten Sorgfaltspflichten der Unternehmen gehören Aufgaben wie die Durchführung einer Risikoanalyse, die Verankerung von Präventionsmaßnahmen und das sofortige Ergreifen von Abhilfemaßnahmen bei festgestellten Rechtsverstößen. Die neuen Pflichten der Unternehmen sind nach den tatsächlichen Einflussmöglichkeiten abgestuft, je nachdem, ob es sich um den eigenen Geschäftsbereich, einen direkten Vertragspartner oder einen mittelbaren Zulieferer handelt. Bei Verstößen kann die zuständige Aufsichtsbehörde Bußgelder verhängen. Unternehmen können von öffentlichen Ausschreibungen ausgeschlossen werden.
Europäisches Lieferkettengesetz
Am 23. Februar 2022 hat die EU-Kommission ihren Vorschlag für ein Gesetz über Nachhaltigkeitspflichten von Unternehmen, die Corporate Sustainability Due Diligence Directive (CSDDD), vorgelegt. Das Gesetz soll Firmen zum sorgfältigen Umgang mit den sozialen und ökologischen Wirkungen in der gesamten Lieferkette, inklusive des eigenen Geschäftsbereichs, verpflichten. Das EU-Lieferkettengesetz geht deutlich über das ab Januar 2023 geltende deutsche Lieferkettengesetz (LkSG) hinaus. Der Entwurf für das europäische Lieferkettengesetz verpflichtet EU-Firmen zum sorgfältigen Umgang mit den sozialen und ökologischen Auswirkungen entlang ihrer gesamten Wertschöpfungskette, inklusive direkten und indirekten Lieferanten, eigenen Geschäftstätigkeiten, sowie Produkten und Dienstleistungen. Das Ziel ist die weltweite Einhaltung von geltenden Menschenrechtsstandards und des Umweltschutzes, um eine fairere und nachhaltigere globale Wirtschaft sowie eine verantwortungsvolle Unternehmensführung zu fördern (Europäische Kommission: EU-Lieferkettengesetz-Entwurf 2022).
Für Lieferverträge und Kooperationen könnten bereits in Eigeninitiative Kriterien zur nachhaltigen Gestaltung der Rohstoffe, Zwischenprodukte und Transportwege vereinbart werden und die Arbeitsbedingungen entlang der Wertschöpfungskette nach den o.g. Standards festgeschrieben werden. Anhaltspunkte sind zu finden in Zertifizierungen als “Fair gehandelte Produkte”. Eine Orientierung bei der Auswahl von Lieferanten kann derweil unabhängige privatwirtschaftliche Plattformen bieten. z. B. die Onlineplattform Ecovadis, die in der Studie des Handelsblatt-Research-Instituts erwähnt wird. Die Organisation arbeitet international mit Fachexperten und Nichtregierungsorganisationen zusammen und hat bislang etwa 90.000 Unternehmen bewertet. Sie bewertet Unternehmen nach 21 Nachhaltigkeitskriterien aus den Bereichen Umwelt, Arbeits-und Menschenrechte, Ethik und Nachhaltige Beschaffung. Für die Transparenz derartiger Zertifikate spielen digitale Technologien eine zentrale Rolle. Auch über die Verfügbarkeit von Beurteilungen derartiger Organisationen hinaus können heutzutage digitale Medien eine reichhaltige Informationsressource sein, die Informationen über politische, wirtschaftliche und soziale Lagen in fernen Ländern zugänglich machen. Die Methodik basiert auf internationalen Standards für Nachhaltigkeit, z. B. der Global Reporting Initiative, dem United Nations Global Compact und der ISO 2600. Im EcoVadis – Bericht wird festgestellt, dass Unternehmen aller Größenordnungen weltweit ihre Nachhaltigkeitsleistungen in den letzten 5 Jahren verbessert haben (Pinkawa 2019). Interessant ist die Feststellung, dass „nur 11 % der Unternehmen in 2021 eine Lieferantenbewertung und 5 % eine interne Risikobewertung für Kinder- und Zwangsarbeit durchgeführt haben. Dies ist besonders besorgniserregend, da die Gesetze zur Sorgfaltspflicht im Bereich der Menschenrechte zunehmen, während die Internationale Arbeitsorganisation schätzt, dass die Zahl der Menschen, die Opfer von moderner Sklaverei sind, in den letzten fünf Jahren um 10 Millionen gestiegen ist.” (Pinkawa 2019).
Wertschöpfungskettenanalysen (WKA)
Eine Wertschöpfungskettenanalyse ( WKA) untersucht alle Stufen einer Produktion oder einer Dienstleistung (vgl. refa o. J.). Jede dieser Tätigkeiten schafft einen Mehrwert und kann nachhaltiger oder weniger nachhaltig gestaltet werden. Aber für jede der Tätigkeiten werden auch stoffliche und humane Ressourcen genutzt. Die Ressourcen selbst als auch die Gewinnung können nicht vollständig nachhaltig sein. Und es gilt auch die soziale und die ökonomische Dimension zu beachten, wie die folgenden Beispiele zeigen:
Ökologische Wertschöpfungskettenanalysen
Die ökologische WKA betrachtet die Umweltwirkungen, die mit der Gewinnung von Rohstoffen, der Nutzung von Ressourcen (Luft, Wasser, Biomasse, Fläche) verbunden sind. Darüber hinaus werden die Umweltwirkungen der Prozesskette betrachtet – z. B. vom Bergbau über die Verhüttung zur Halbzeugproduktion und danach über die Herstellung der Produkte, über ihre Nutzung bis hin zur Entsorgung oder dem Recycling. Die Ressourcen selber (z. B. Erdöl) als auch die Gewinnung (Emissionen im Rahmen der Ölförderung) können nicht vollständig nachhaltig sein. Die folgenden Beispiele zeigen dies:
- Die Mobilität ist derzeit noch auf fossile Treibstoffe angewiesen. Die Verbrennung von Erdöl führt unweigerlich zur Emissionen von Treibhausgasen. Nutzt man Erdöl zum Betrieb eines Solarkraftwerks (in vielen Ländern üblich, nicht in Deutschland), so würde pro Kilowattstunde gewonnener Strom rund 0,9 kg CO2-Äq emittiert. Dieser Wert gilt unter Anrechnung der Vorketten und auf den Lebenszyklus eines Kraftwerkes bezogen (Deutscher Bundestag 2007). Zum Vergleich: Erzeugt man Strom durch Windenergieanlagen, so werden 0,08-0,016 kg CO2-Äq verursacht (ebd.). Erdöl und alle Technologien, die auf Erdöl und seine Verarbeitungsprodukte angewiesen sind, sind deshalb weniger nachhaltig als vergleichbare Produkte, die erneuerbare Energien nutzen.
- Aluminium wird weltweit gewonnen und zu Halbzeug verarbeitet. Ein wichtiger Prozessschritt ist die Schmelzflusselektrolyse. Das aufbereitete Aluminiumoxid wird mit Kryolith Na3AlF6 und weiteren Fluorverbindungen versetzt und auf 950 Grad erhitzt. Es wird eine Spannung von 5 bis 6 Volt angelegt und ein Strom von 150.000 Ampere (zum Vergleich: Wallbox zum Laden eines E-Autos hat einen Ladestrom von 16 Ampere, allerdings bei 380 Volt). Entscheidend für die Frage, ob die Produktion als nachhaltig anzusehen ist oder nicht, ist der Anteil der Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung.
- Wird das Aluminium aus Norwegen importiert, so ist die Elektrolyse sehr nachhaltig: Norwegen erzeugt 98,5% seines Stroms aus erneuerbaren Energien, d.h. es werden nur sehr, sehr geringe Emissionen erzeugt (statista 2023).
- Wird das Aluminium in Deutschland hergestellt, so ist der Strommix deutlich höher mit Treibhausgasen belastet. Pro Kilowattstunden Strom wurden in 2020 rund 420 g CO2-Äq erzeugt (UBA 2022).
- Bezieht man das Aluminium aus China, so werden noch höhere Emissionen pro Kilowattstunde emittiert. Im Jahr 2011 lag der Strommix bei rund 840 g pro kWh auf Basis einer Analyse von Greenpeace (Zeit online 2012). Offiziell gibt die oberste Planungsbehörde für 2020 eine Emission von rund 305 g CO2-Äq/kWh an (Wirtschaftswoche 2021). Obwohl China weltweit am meisten in Erneuerbare Energie investiert, erscheint dieser Wert viel zu niedrig, da China mit Abstand der größte Verursacher von Treibhausgasen ist (ebd.). Noch ein zweites ist zu bedenken. Seit 2015 nimmt die Konzentration an Tetrafluormethan und Hexafluorethan in der Atmosphäre wieder zu (spektrum 2021). Die beiden Gase haben einen um den Faktor 1.000 höheres Treibhausgaspotential als Kohlendioxid. Mit Hilfe von Luftproben in Südkorea und Wetter Simulationen erscheint es sehr wahrscheinlich, dass die Emissionen aus der Elektrolyse stammen.
Sozial-Ökonomische Wertschöpfungskettenanalysen
Nachhaltigkeit hat drei Dimensionen: Ökologie, Ökonomie und Soziales. Insbesondere die letzte ist nur schwierig zu bilanzieren. Hierbei sind aber SDG Sustainabel Development Goals sehr hilfreich, da das SDG 8 “Menschenwürdige Arbeit” einen deutlichen Standard auch für die Elektronikindustrie vorgibt (destatis 2022):
Unterziel 8.7 Sofortige und wirksame Maßnahmen ergreifen, um Zwangsarbeit abzuschaffen, moderne Sklaverei und Menschenhandel zu beenden und das Verbot und die Beseitigung der schlimmsten Formen der Kinderarbeit,…
Unterziel 8.8 Die Arbeitsrechte schützen und sichere Arbeitsumgebungen für alle Arbeitnehmer, einschließlich der Wanderarbeitnehmer, insbesondere der Wanderarbeitnehmerinnen, und der Menschen in prekären Beschäftigungsverhältnissen, fördern
Die Sozial-Ökonomische WKA ist ein zentraler Teil des Sorgfaltspflichten Gesetzes (s.o.), allerdings zeigen viele Beispiele, dass die Elektronikindustrie weltweit noch Defizite hat.
- Kobalt wird vor allem in der Demokratischen Republik Kongo (DRK, 60% der Weltproduktion, ca. 90-100.000 t von 2019-22) gewonnen (elektroniknet / Arnold 2021; ISE o. J.). Eine bergbauliche Besonderheit liegt beim Hauptproduzenten in der DRK vor. Hier liegt das Kobalterz oberirdisch in einem sehr weichen Gestein vor. Es wird sowohl von global tätigen Minenkonzernen, von lokalen Genossenschaften oder durch Zwangsarbeit von Milizen abgebaut (kleiner handwerklicher Bergbau, vgl. Save the Children 2022). Der sogenannte artesiale Kleinbergbau (ASM) ist die Einkommensgrundlage für mehr als 200.000 Menschen in der Region. Er ist jedoch zumeist illegal und nicht reguliert (analog dem Goldrausch in Alaska). Dieser Bergbau ist aufgrund der schlechten wirtschaftlichen Bedingungen vor Ort auch mit Kinderarbeit verbunden.
- 2015 berichtete die US-Arbeitsrechts Organisation China Labor Watch über einen taiwanesischen Zulieferer für Apple in Shanghai: Schimmel, Wanzen und 14 Personen in einem Schlafraum. Obwohl der Zustand schon seit 2013 bekannt war, wurde nichts unternommen. Informationen für die Arbeiter und Arbeiterinnen, wo Quecksilber und Arsen in der Produktion eingesetzt werden, lagen nicht vor (Handelsblatt 2015).
- 2019 schrieb die Zeitschrift Südasien über eine vergleichbare Problematik in Indonesien. Das Beispiel zeigt auf, was vielerorts Realität zu sein scheint: Es gibt drei Typen von Beschäftigen: Reguläre oder unbefristete Beschäftigte, Kontraktarbeiter*innen oder befristete Beschäftigte sowie Beschäftigte aus Leiharbeitsfirmen. Trotz gleicher Arbeit erhalten die Beschäftigten unterschiedliche Löhne und Sozialleistungen. Zudem werden Grenzwerte für Industriechemikalien erheblich überschritten, was zu Gesundheitsschäden führt (Südostasien 2019).
Während obige Beispiel vor allem aus Ländern stammen, in denen keine mit den Industrienationen vergleichbaren Sozialstandards beachtet werden, heißt dies nicht, dass es auch in der westlichen Welt nicht-nachhaltige Wertschöpfungsketten gibt. Auch hierzu geben die SDGs eindeutige Richtungen vor, wie z. B.:
SDG 8.8 Die Arbeitsrechte schützen und sichere Arbeitsumgebungen für alle Arbeitnehmer, einschließlich der Wanderarbeitnehmer, insbesondere der Wanderarbeitnehmerinnen, und der Menschen in prekären Beschäftigungsverhältnissen, fördern
SDG 8.4 Bis 2030 die weltweite Ressourceneffizienz in Konsum und Produktion Schritt für Schritt verbessern und die Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Umweltzerstörung anstreben, …
SDG 8.2 Eine höhere wirtschaftliche Produktivität durch Diversifizierung, technologische Modernisierung und Innovation erreichen, einschließlich durch Konzentration auf mit hoher Wertschöpfung verbundene und arbeitsintensive Sektoren
Dieser ökonomische Anteil der Analyse ist aber auch sehr mit Zielkonflikten behaftet, denn die Unternehmen streben nach Umsatz und Gewinn, der durch den Verkauf von Produkten erzielt wird, die zu ihrer Erstellung Ressourcen verbrauchen und Umweltgüter nutzen. Die beiden nachfolgenden Beispiele sind der psychologischen und der technologischen Obsoleszenz zuzuordnen.
- Die beiden großen Smartphone-Hersteller Samsung und Apple bringen jedes Jahr eine neue Generation von Smartphones auf den Markt. Hierbei werden die neuen Smartphones mit von den Verbrauchern kaum zu bewertenden funktionalen Verbesserungen wie z. B. der Auflösung der Kameras auf den Markt beworben, die dann überschwänglich angepreist werden (vgl. apple 2022). Diese “hohe” Innovationsgeschwindigkeit bei IKT-Produkten führt möglicherweise zu einer verkürzten Nutzungsdauer, so dass Notebooks oder Smartphones teilweise nur zwei oder drei Jahre genutzt werden, bevor wieder ein neues Gerät angeschafft wird. Dies nennt man auch psychologische Obsoleszenz, nach der ein funktionierendes Produkt als nicht “gut” nutzbar eingeschätzt wird, auch wenn es noch gut funktioniert (vgl. Öko-Institut o. J.). Hinzu kommt, dass auch die steuerliche Abschreibung es ermöglicht, Hardware alle drei Jahre abzuschreiben (Handwerk 2022), so dass auch der Gesetzgeber noch die Ressourcennutzung fördert.
- Bei IT-Produkten kommt häufig noch der Sonderfall ökonomische Obsoleszenz hinzu (vgl. Öko-Institut o. J.). Dies kann zum einen bedeuten, dass die Reparaturkosten nicht im Verhältnis zu einem Neukauf stehen. Ein Beispiel hierfür ist die Apple Watch, wo die Reparatur des Deckglases ca. 140 € kostet und eine neue Uhr für ca. 370 € zu kaufen ist. Gleiches gilt für den Bildschirm des MacBook Pro: Eine Reparatur kostet 800 Euro, ein neues MacBook ca. 2.200 Euro (eigene Recherche der Preise des Autors). Auch Software von IT-Geräten kann funktionstüchtige Geräte unattraktiv machen, wenn sie anfälliger für Hackerangriffe werden. So listen sowohl Samsung, Microsoft als auch Apple ältere Geräte (Samsung und Apple) oder Betriebssysteme (Windows) aus und vergeben keine Updates mehr. Im Ergebnis gibt es keine neuen Sicherheitspatches oder die Geräte werden nicht mehr zur Reparatur angenommen.
Wertschöpfungskette “Lithium-Ionen-Batterie”
Tabelle - Wertschöpfungskette “Lithium-Ionen-Batterien”
Wertschöpfungsstufe | Nachhaltigkeit: Bezug zu den SDGs | |
Rohstoff Lithium | Lithium wird vor allem in Australien (46% Weltmarktanteil, 55.000 t), Chile (24%, 26.000 t) und China (16%, 14.000 t) gewonnen. In Australien wird es im Bergbau (Hartgestein), in Chile aus Sole, in Bolivien aus Salzseen gewonnen. Perspektivisch können Argentinien, Simbabwe und Bolivien aufgrund ihrer Vorkommen und Reserven wichtige Förderländer werden (IG 2022). In Chile und Argentinien wird unterirdisches Salzwasser (Salare) an die Oberfläche gepumpt und das Wasser in großen flachen Becken auf den Salzseen durch Sonneneinstrahlung verdampft (VW o. J.). Zur Aufbereitung wird kein Trinkwasser genutzt, allerdings führt das Abpumpen dazu, dass Grundwasser in die Salare nachströmt – konsequenterweise sinkt der Grundwasserspiegel und führt an der Oberfläche zu Trockenheit mit Schäden für die Vegetation und die Landwirtschaft. Das Lithium wird mit Natriumcarbonat aus der Salzlösung gefällt (ISE o. J.). In Australien wird Lithium z. B. im Bergbau aus Hartgestein in Greenbushes gewonnen (Ein Drittel des Weltbedarfes, DLF 2022). Im Tagebau werden die üblichen Bergwerkspraktiken wie Bohren, Sprengen, Mahlen, Flottieren und Entwässerung angewendet, um die Gangart abzutrennen. Das ca. 6%ige Nasskonzentrat wird unter Druck mit Natriumcarbonat oder Schwefelsäure ausgelaugt. Im Ergebnis erhält man Lithiumcarbonat von 98 und mehr Prozent Reinheit (Mineral Processing o. J.). Anschließend wird in beiden Fällen das LiCO3 mit Salzsäure in LiCl umgewandelt zu LiCl und dieses abschließend mit Schmelzflusselektrolyse reduziert zu metallischem Lithium (Mineral Processing o. J. und ISE o. J.). | SDG 3 – Gesundheit
SDG 6 – Wasser
SDG 8 – Arbeit und Wachstum
SDG 7 – Saubere Energie
SDG 15 – Leben an Land
|
Rohstoff Nickel | Nickel wird vor allem in Indonesien (1,6 Mio. t), Philippinen (0,3 Mio. t), Russland (0,2 Mio. t) und Kanada/Neukaledonien (0,2 Mio. t) und Australien (0,2 Mio. t) im Bergbau von Hartgestein gewonnen (statista 2023). Nickel kommt zumeist zusammen mit Eisen und Kupfer vor, weshalb die Aufbereitungsprozesse miteinander verwoben sind (ISE o. J.). Durch Flotation wird das gemahlene Nickelerz aufkonzentriert, durch Pressung getrocknet und dann mit Kohle geröstet. Eisensulfid wird hierbei in Eisenoxid umgewandelt. Durch weitere Röstprozesse mit Koks und Silikaten wird Eisenoxid zu Eisensilikat verschlackt. Die Hütte erhält so Kupfer-Nickel-Feinstein mit 80% Kupfer und Nickel sowie 20% Schwefel. Kupfer und Nickel werden mit Natriumdisulfid (Na2S) getrennt. Das Nickelsulfid wird geröstet und mit Koks zu Nickel reduziert. | SDG 3 – Gesundheit
SDG 6 – Sauberes Wasser
SDG 7 – Saubere Energie
SDG 8 – Arbeit und Wachstum
SDG 15 – Leben an Land
|
Rohstoff Kobalt | Kobalt wird vor allem in der Demokratischen Republik Kongo (DRK, 60% der Weltproduktion, ca. 90-100.000 t von 2019-22), Russland (6.300 t in 2020), Australien (5.700 t, 2019), den Philippinen (4.700 t, 2019) sowie Kanada und Kuba (3.800 bzw. 3.200 t, 2019) gewonnen (elektroniknet / Arnold 2021; ISE o. J.). Eine bergbauliche Besonderheit liegt beim Hauptproduzenten für Cobalt, der DRK, vor. In der DRK liegt das Cobalterz oberirdisch in einem sehr weichen Gestein vor. Es wird sowohl von global tätigen Minenkonzernen, von lokalen Genossenschaften als auch durch Zwangsarbeit von Milizen abgebaut (kleiner handwerklicher Bergbau, vgl. Save the Children 2022). Der sogenannte artesiale Kleinbergbau (ASM) ist die Einkommensgrundlage für mehr als 200.000 Menschen in der Region. Er ist jedoch zumeist illegal und nicht reguliert (analog dem Goldrausch in Alaska). Dieser Bergbau ist auch mit Kinderarbeit aufgrund der schlechten wirtschaftlichen Bedingungen vor Ort verbunden. Kobalt wird aus Kupfer-Nickel-Erz gewonnen (s.o. Nickel). Aus dem Rohstein mit Kobalt, Nickel, Kupfer und Eisen wird mit Natriumcarbonat und Natriumnitrat der Schwefel entfernt und es bilden sich u.a. Arsensulfate und Arsenate, die mit Wasser ausgelaugt werden. Die zurückbleibenden Metalloxide werden mit Schwefel- oder Salzsäure behandelt, Nickel, Cobalt und Eisen gehen in Lösung. Mit Chlorkalk wird Cobalthydroxid gefällt und durch Erhitzen in Cobaltoxid umgewandelt. Mit Koks oder Aluminiumpulver wird es zu Cobalt reduziert. | SDG 3 – siehe Nickel SDG 6 – siehe Nickel SDG 7 – siehe Nickel SDG 8 – siehe Nickel
SDG 15 siehe Nickel SDG 16 – siehe Nickel
|
Rohstoff Mangan | Mangan wird im Bergbau in Südafrika, Australien und Gabun gewonnen (ca. 58% der Bergwerksförderung von ca. 22-24 Mio.t, DERA 2019). Mangan ist mit Eisen verschwistert, so dass es bei der Eisenherstellung zwischendurch meist als Ferro-Mangan (78% Mangan) abgetrennt wird (ISE o. J.). Dies erfolgt über die Reduktion oxidischer Eisen-Mangan-Erze mit Koks in elektrischen Öfen zu Ferro-Mangan. Reines Mangan wird durch Hydrometallurgie gewonnen (Oxidation, Laugung und Elektrolyse). Alternativ kann es durch Aluminothermie (Verbrennen mit Aluminiumpulver) gewonnen werden. | SDG 3 – siehe Nickel SDG 6 – siehe Nickel SDG 7 – siehe Nickel SDG 8 – siehe Nickel SDG 15 – siehe Nickel SDG 16 – siehe Nickel
|
Rohstoff Kupfer | Kupfer wird im Bergbau als Kupfererz abgebaut oder in Verbindung mit anderen Erzen (s.o. Eisen und Nickel). Die größten Produzenten sind Chile (5,7 Mio. t im Mittel von 2014-2018 BGR 2020), gefolgt von Peru (2,0 Mio. t), China (1,7 Mio. t), den USA (1,3 Mio. t) und die Demokratische Republik Kongo (DRK, 1,0 Mio.t).Kupfer wird pyrometallisch und elektrolytisch gewonnen. Die Bergbauprozesse umfassen Bohren und Sprengen, Malen und Flottieren um ein Kupferkonzentrat herzustellen. Bei der Verhüttung wird das Konzentrat geröstet und Einsatz von Kohle zur Oxidation des Eisens. Hierbei entstehen hohe Emissionen (SO2 und CO2 sowie Schwermetalle auf Stäuben). Durch Schmelzen mit Kohle und Koks wird das Eisen verschlackt und es entsteht Kupferstein mit 30-80% Kupfer. Dieser wird mehrfach konvertiert bis eine Reinheit von 94-97% erzeugt und Kupferplatten gegossen sind. Durch Elektrolyse werden Metallverunreinigungen abgeschieden und reines Elektrolytkupfer gewonnen (Auflösung des Kupfers an der Anode und Abscheidung reinen Kupfers an der Kathode). | SDG 3 – Gesundheit
SDG 6 – Sauberes Wasser
SDG 3 – Gesundheit – s. Lithium SDG 7 – Saubere Energie
SDG 8 – Arbeit und Wachstum
SDG 15 – Leben an Land – s. Nickel
|
Rohstoff Graphit | Graphit wird nur zum kleinen Teil als Rohstoff über- und unter Tage abgebaut (China, Indien, Brasilien, Mexiko, Ukraine). Hauptsächlich wird er aus Kohle hergestellt. Die Weltjahresproduktion 2022 lag bei rund 1,3 Mio. t (statista 2023). Aus der Kohle werden mit Salpetersäure Graphit-Einlagerungsverbindungen hergestellt und dann durch plötzliche Hitzeentwicklung (3.000 Grad) expandiert (chemie.de o. J., SGL Carbon o. J.). Abschließend wird der Graphit mechanisch zu einer weichen und flexiblen Folie verarbeitet. Synthetischer Graphit wird aus möglichst reiner Kohle gewonnen und Pech als Bindemittel verwendet. Nach Mischung wird die Masse Hochtemperaturprozessen unterworfen, die unterschiedlich ausgeführt die Eigenschaften von Graphit bestimmen. Der Kostenanteil von Graphit an einer Batterie liegt bei 3 bis 4%. | SDG 8 – Arbeit und Wachstum
SDG 7 – Saubere Energie
|
Kunststoffe | Kunststoffe werden in fast allen elektronischen Bauteilen, für Gehäuse von Schaltungen und Antrieben, für Ummantelung als Separatoren in den Zellen von Batterien eingesetzt. Die meisten Kunststoffe werden zunächst als Pellets produziert. Ihr Gesamtkostenanteil liegt bei 5 bis 6%. Diese werden aus Erdöl in komplexen Crack- und Raffinerieprozessen der chemischen Industrie hergestellt. Nach der Polymerisation in Lösung wird das Lösungsmaterial abgedampft und der Kunststoff zumeist über Extrusionsverfahren zu Pellets verarbeitet, da diese gut lager-, transportier- und weiterverarbeitbar sind. | SDG 6 – Sauberes Wasser
SDG 7 – Saubere Energie
SDG 8 – Arbeit und Wachstum – s. Nickel SDG 14 – Leben im Meer
SDG 15 – Leben an Land
|
Drähte und Leitungen | Drähte und Leitungen werden weltweit produziert. Der größte Produzent ist China, in 2010 stellte es schon 60% aller Leitungen für die Welt her (evertiq 2015). Die Produktion fand dort vor allem in klein- und mittelständischen Betrieben statt. Der Umsatz der deutschen Produzenten belief sich für alle Leitungen und Drähte auf 6,5 Mrd. Euro in 2020 (ZVEI 2020). Der Materialeinsatz betrug für Kupfer ca. 510.000 t und für Aluminium ca. 90.000 t (ebd.). Der Herstellung von Drähten und Leitungen ist ein mehrstufiger Prozess (Zeno / Widmaier o. J.). Zunächst werden die Kupferplatten der Elektrolyse eingeschmolzen und in Rohblöcke gegossen. (7 bis 8 cm im Querschnitt und 70 bis 90 cm lang). Sie werden gehobelt und dann vor dem Walzen auf 750 bis 850 Grad erhitzt. Das Auswalzen im Drahtwalzwerk erfolgt auf einen Durchmesser von 6 bis 7 mm. Er wird ausgeglüht, mit verdünnter Schwefelsäure gebeizt und mit KaLkwasser abgespült. Anschließend wird der Draht gezogen mit Grob-, Mittel- und Feinzügen je nach gewünschtem Produkt. Nach jedem Ziehprozess werden sie geglüht und gebeizt. Drähte sind die Vorstufe von Leitungen (vgl. Wiley Industrie News 2017). Leitungen bestehen aus vielen Kupfer-Einzeldrähten. Durch Extrusion wird die Litze mit einem Kunststoff ummantelt. Hierbei können auch mehrere Schichten auf die Litzen aufgebracht werden um eine bessere Isolation und gleichzeitig höhere Übertragungsgeschwindigkeiten zu erreichen. Im dritten Schritt werden die isolierten Leiter verseilt. Üblicherweise werden Paare gebildet, die in einem weiteren Schritt mit anderen Paaren verseilt werden können wenn z. B. mehr Daten- oder Stromleitungen benötigt werden. Der letzte Schritt bei Datenleitungen ist die Flechterei. Dünne Drähte aus Kupfer oder verzinnten Kupfer werden um das Adernbündel gewoben. Zweck ist eine Isolation gegen elektromagnetische Störungen. Anschließend erhalten sowohl Stromleitungen als auch Datenleitungen noch eine Ummantelung durch Extrusion eines Kunststoffes. Die Extrusion findet bei 200 Grad statt, so dass die Leitung im Wasserbad gekühlt werden muss. Zum Abschluss wird die Bezeichnung auf die Kabel gedruckt, auf eine Trommel gewickelt und die Rolle wird verpackt. | SDG 7 – Saubere Energie
SDG 8 – Arbeit und Wachstum
|
Elektrolyt- Produktion | Elektrolyte werden von der chemischen Industrie hergestellt. Die Produktion ist ein „High-Tech-Prozess“, der in den Industrieländern erfolgt (vgl. Österreichische Chemie / Fischer 2021) Der Elektrolyt gewährleistet den Ionenfluss. Die Elektrolyt-Produktion macht 1 bis 2% der Batteriekosten aus. Lithium reagiert heftig unter Knallgas-Reaktion mit Lithium, weshalb alle Elektrolyte wasserfrei sein müssen. Es werden deshalb Lithiumsalze wie LiPF6 Lithiumhexafluorophosphat in organischen Lösungsmitteln eingesetzt (Batterieforum o. J.). Basismaterialien für den Elektrolyten sind Flusssäure und Phosphorverbindungen, die beide zu den extrem gefährlichen Chemikalien gehören. Standardzellen haben eine Spannung von 3,6 Volt, aber NMC-Elektroden können eine höhere Spannung leisten. Dies führt dazu, dass weniger Zellen in Reihe geschaltet werden müssen, um in den Hochvoltbereich zu kommen. Gleichzeitig wird die Sicherheit der Reihenschaltung erhöht: Die Spannung ist nur so hoch, wie das schwächste Glied sie zulässt (ebd.). Besser wären noch Festkörperelektrolyte, um den Brandschutz zu erhöhen. | SDG 3 – Gesundheit
|
Separatoren- Folie | Die Herstellung von Separatoren-Folien ist ein Hochtechnologie-Prozess. Statistiken über die produzierten Mengen und die produzierenden Länder liegen nicht vor. Die Separatorenfolie ist eine Bandfolie, die mit den üblichen Herstellungsprozessen wie dem Einschmelzen der Pellets und Extrusion hergestellt wird. Die Folie trennt die Anode und Kathode elektrisch voneinander, ist also unverzichtbar (Batterieforum o. J.). Sie ist durchlässig für Ionen, um so den Ionen-Stromfluss zu gewährleisten. Darüber hinaus nimmt die Folie den Elektrolyten auf und die Batterien können kompakter gebaut werden. Shut-Down-Separatoren vermögen auch bei steigender Temperatur den Ionenfluss zu regulieren, indem die Poren der Membran-Folie sich schließen. Hierdurch wird mehr Sicherheit gewährleistet. Die Kosten für die Separatorenfolien machen 5 bis 6% der Gesamtkosten aus. |
|
Anoden- Produktion | Die Herstellung von Anoden ist ein Hochtechnologie-Prozess. Die Produktion ist nahezu vollautomatisiert. Statistiken über die produzierten Mengen und die produzierenden Länder liegen nicht vor. Die Kosten für die Anoden betragen 2 bis 3% der Batteriekosten (ohne Rohstoffkosten). Es gibt verschiedene Anoden-Typen für Lithium-Batterien. Konventionell sind Graphit oder siliziumbasierte Anoden (Batterie 2020 o. J.), in denen Lithium-Metall eingelagert ist. Neu hingegen ist die Verwendung von Li-Metall-Anoden. Verwendet man NMC-Kathoden zusammen mit Silicium-Anoden, können die Kapazitäten bis auf 4.000 mAh gesteigert werden (chemie.de o. J.).
| SDG 6 – Saubere Energie
SDG 12 – Konsum und Produktion siehe unten: Batteriefertigung SDG 13 Klimaschutz
Weitere SDGs
|
Kathoden- Produktion | Die Herstellung von Kathoden ist ein Hochtechnologie-Prozess. Statistiken über die produzierten Mengen und die produzierenden Länder liegen nicht vor. Die Kosten für die Kathoden betragen 5 bis 6% der Batteriekosten (ohne Rohstoffkosten). Elektroden werden auch in Deutschland hergestellt z. B. bei Litarion in Sachsen. Die häufigsten Kathoden sind NMC-Kathoden [Li(NiCoMn)O2] (Chemie.de o. J.). Batterien mit derartigen Kathoden haben eine hohe Kapazität (z. B. bei 18650er-Zellen 2.800 mAh) und liefern Ströme von 4 bis 5 Ampere, sie können aber auch auf Entladeströme von 20 A optimiert werden. Die Vorteile dieser Kathoden sind eine hohe Energiedichte (durch die Kombination von Mangan und Nickel), relativ geringe Produktionskosten sowie eine gute elektroschemische Leistungsfähigkeit (Performance, chemie.de o. J.). Der Strom wird über einen Aluminiumleiter abgeleitet. Zur Herstellung s.o. “Anoden-Produktion”. (elektroauto-news / SVOLT o. J.). Bei Kathoden wird noch das Aktivmaterial (Lithium, Mangan oder Kobalt) hinzugemischt. Die Produktion von Zellen wird im Abschnitt “Zellproduktion” beschrieben | Relevanz für die SDG: s.o. Anoden-Produktion |
Batterie- fertigung | Die Batteriefertigung ist ein sehr komplexer, teurer und mechanischer Prozess – beinahe vergleichbar mit der Chipfertigung. Weltweit ist Asien führend – vor allem China (CATL), Korea (Samsung) und Japan (Panasonic). Seit den 2000er Jahren ist noch Tesla mit seinen Standorten in den USA hinzugekommen (`’Giga-Factories“). Die Investitionskosten für die Batteriefertigung liegen im Milliardenbereich (manager-magazin 2021). Die Leistung der Fabriken wird in GWh angegeben. Deutsche Projekte liegen in der Größenordnung von 100 GWh. Eine Batterie für Pkw höherer Reichweite hat 64 kWh, so dass die Giga-Factories rund 1,5 Mio. Batteriesätze dieser Leistung herstellen pro Jahr. Angesichts von rund 48 Mio. Pkw in Deutschland (UBA 2022) wären drei Fabriken dieser Größenordnung notwendig, um in zehn Jahren die deutsche KFZ-Flotte elektrisch zu gestalten. Bei der Batteriefertigung ist die Produktion der Zellen und der Batteriemodule zu unterscheiden. | SDG 6 – Saubere Energie
SDG 12 – Konsum und Produktion
SDG 13 Klimaschutz
|
Zellproduktion | Die Zellproduktion macht rund 33 bis 34% der Gesamt-Batteriekosten aus. Roland Berger schätzt die reine Wertschöpfung auf dieser Stufe ohne Rohstoffe und Energie auf 13 bis 15% der gesamten Kosten einer Batterie.. Angesichts der hohen Investitionskosten für Zellfabriken verfolgen die Automobilhersteller unterschiedliche Strategien: Der Zukauf von Zellen oder die Eigenproduktion. Nach der Herstellung der Anoden und Kathoden erfolgt die Zellproduktion wie folgt:
| SDG 6 – Saubere Energie
|
Batteriekon- figuration | Die Batterie-Konfiguration ist ein streng gehütetes Firmengeheimnis, da sie entscheidend für die Kosten und die Leistungsfähigkeit einer Batterie sind. Das Prinzip ist einfach: Die Verbindung der Zellen mit der Elektronik, die alle Prozesse analysiert und steuert. Der Anteil an den Gesamt-Batteriekosten liegt zwischen 24 und 25%. Im Prinzip ist es jedoch nur die Stapelung der Zellen und die Installation der Elektronik, die jedoch essentiell für eine gute Batterie ist (elektronauto-news / SVOLT o. J.). Die Elektronik regelt die Lade- und Entladevorgänge. Integriert in die Elektronik ist auch ein Monitoring (Temperatur, Kapazität, Ladezustand und Spannung). Sie steuert die Kühlung und das Heizen, um die Batterien möglichst langlebig zu halten. | Relevanz für die SDG: s.o. Batteriefertigung |
Einbau in Fahrzeugen | Lithium-Ionen-Batterien sind die teuerste Bauteilgruppe für ein E-Fahrzeug. Die Batteriekosten sollen – je nach Leistung – zwischen 3.000 und 10.000 Euro kosten. 2021 lagen die durchschnittlichen Herstellungskosten bei 123 €/kWh (Autobild / Berylls Strategy Advisors / FFB 2022). Bei einem Urban SUV der Mittelklasse mit 64 kWh Batterie würden die Kosten bei 7.800 € liegen (Listenpreis: 43.000 Euro, d.h. 18% des Gesamtpreises) | Relevanz für die SDG: s.o. Batteriefertigung |
Nachnutzung | Lithium-Ionen-Akkus können eine lange Lebensdauer haben. Durch das intelligente Batteriemanagement sind sie nicht zu vergleichen mit Akkus in der IT-Technik (ADAC 2022). Ein Test mit einem BMW i3 Baujahr 2014 zeigte eine Kapazität von 86% nach fünf Jahren und 100.000 km (ebd.). Die Herstellergarantie liegt meist bei 160.000 km und 8 Jahren. Lithium-Ionen-Akkus aus den Pkws gehören zudem in die Produkte, die gut weiterverwendet werden können. „Weiterverwendung“, weil sie nicht im Fahrzeugbereich, sondern als Energiespeicher bei Energieversorgern eingesetzt werden können. Hier ist die Kapazität weniger wichtig – denn hunderte Akkus werden zu einem großen Speicher zusammengeschaltet. Audi und EnBW haben ein “Seniorenheim für Akkus” gegründet (EnBW 2022). Je 12 Akkus werden jeweils zusammengeschaltet und haben eine Kapazität von 1 MWh. Hiermit können gleichzeitig einige hundert Haushalte mit Strom versorgt werden, wenn auch nur sehr kurzfristig. Die Akkus haben aber noch einen zweiten Vorteil: Sie können Strom aus Photovoltaikanlagen und Windenergieanlagen aufnehmen wenn der Strom nicht gebraucht wird (ADAC 2022b) | keine negativen Wirkungen und Relevanz für die SDG ersichtlich |
Recycling | Lithium-Ionen-Akkus sind sehr wertvoll. In einem rund 400 Kilogramm schweren Akku mit 50 kWh Kapazität stecken etwa 4 kg Lithium, 11 kg Mangan, 12 Kilo kg, 12 Kilo Nickel und 33 kg Grafit (ADAC 2022b). Das Recycling umfasst Demontage, Sortieren, Schreddern und thermisches Aufschmelzen. Beim Aufschmelzen gewinnt man die Metalle, Aluminium, Graphik und Elektrolyt gehen verloren. Beim Schreddern können Recyclingquoten von 96% erreicht werden (energies o. J.) | SDG 6 – Saubere Energie
SDG 13 – Klimaschutz
|
Wertschöpfungsketten und digitaler Produktpass
Jedes Produkt hat eine lange Wertschöpfungskette: Es beginnt beim Bergbau, die Erze oder Mineralien werden verhüttet, oft erfolgt die Reinstoffherstellung (Aluminium, Kupfer, Silizium), um dann bei den Metallen die Halbzeuge herzustellen. Aus diesen werden die “Bauteile” für die Produkte hergestellt: Drähte und Leitungen, Rohre und Bleche, Dioden und Widerstände, Gehäuse oder Isolierungen. Danach erfolgt die Zusammenstellung zu Produkten. Jeder dieser Schritte in der Wertschöpfungskette ist mit Material- und Energieaufwand verbunden. Deshalb ist der Rohstoff- und der Energieaufwand der Produkte viel höher als nur das Material, welches in dem Produkt ist und die Energie, die zur Herstellung des (End)Produktes notwendig ist.
Mithilfe des kumulierten Rohstoffaufwand (KRA) wird die Ressourceneffizienz hinsichtlich der Rohstoffressourcen bewertet (VDI o. J.). Dabei wird die Summe aller Rohstoffe und die Energierohstoffe, die innerhalb einer Wertschöpfungskette für ein Produkt notwendig sind, zusammengerechnet. Wasser und Luft werden nicht mitgezählt, wohl aber der Transport aller Materialien (UBA o. J.). Nicht wirtschaftlich verwendete Stoffe und Stoffgemische, wie die nicht verwertete Entnahme, bleiben unberücksichtigt. Die gebräuchliche Einheit ist Tonne pro Tonne. Die folgende Tabelle zeigt die Werte des KRA für diverse Metalle und einige Materialien.
Tabelle: Jährliche Primärproduktion Mengen und kumulierter Rohstoffaufwand (KRA) für ausgewählte Rohstoffe (UBA 2017):
Rohstoff | Produktionsmenge pro Jahr | Spezifischer kumulierter Rohstoffaufwand (KRAspezifisch) | Kumulierter Rohstoffaufwand der Weltproduktion (KRAglobal) | |
---|---|---|---|---|
[t] | Bezugsjahr | [kg/t] | [t/a] | |
Aluminium | 58.300.000 | 2015 | 10.412 | 607.019.600 |
Baryt | 7.460.000 | 2015 | 9.105 | 67.923.300 |
Bauxit | 274.000.000 | 2015 | 1.141 | 367.434.000 |
Bentonit | 16.000.000 | 2015 | 1.008 | 16.128.000 |
Borate | 5.860.000 | 2015 | 2.885 | 16.906.100 |
Chrom | 8.313.125 | 2015 | 21.956 | 182.522.973 |
Diatomit | 2.290.000 | 2015 | 2.286 | 5.234.940 |
Eisen | 1.180.000.000 | 2015 | 4.126 | 4.868.680.000 |
Flussspat | 6.250.000 | 2015 | 1.179 | 7.368.750 |
Gallium | 74 | 2014 | 1.666.985 | 123.357 |
Gips | 258.000.000 | 2015 | 1.011 | 260.838.000 |
Gold | 3.000 | 2015 | 740.317.694 | 2.220.953.082 |
Graphit | 1.190.000 | 2015 | 1.066 | 1.268.540 |
Indium | 755 | 2015 | 25.753.922 | 19.444.211 |
Kalisalz | 38.800.000 | 2015 | 7.736 | 300.156.800 |
Kalkstein | 350.000.000 | 2015 | 1.001 | 350.350.000 |
Kaolin | 34.000.000 | 2015 | 4.736 | 161.024.000 |
Kobalt | 124.000 | 2015 | 56.884 | 7.053.616 |
Kupfer | 18.700.000 | 2015 | 128.085 | 2.395.189.500 |
Lithium | 32.500 | 2015 | 13.265 | 431.113 |
Magnesit | 8.300.000 | 2015 | 2.106 | 17.479.800 |
Magnesium | 910.000 | 2015 | 5.051 | 4.596.410 |
Mangan | 18.000.000 | 2015 | 8.224 | 148.032.000 |
Molybdän | 267.000 | 2015 | 989.114 | 264.093.438 |
Nickel | 2.530.000 | 2015 | 133.105 | 336.755.650 |
Palladium | 208 | 2015 | 36.937.26838 | 7.682.952 |
Perlit | 2.680.000 | 2015 | 1.457 | 3.904.760 |
Phosphat | 223.000.000 | 2015 | 18.30839 | 4.082.684.000 |
Platin | 178 | 2015 | 128.778.57440 | 22.922.586 |
Quarzsand | 181.000.000 | 2015 | 1.088 | 196.928.000 |
Selen | 2.797 | 2014 | 3.810 | 10.657 |
Silber | 27.300 | 2015 | 6.834.797 | 186.589.958 |
Silizium | 8.100.000 | 2015 | 37.771 | 305.945.100 |
Talk | 7.320.000 | 2015 | 1.407 | 10.299.240 |
Tantal | 1.200 | 2015 | 9.179.654 | 11.015.585 |
Titan | 4.015.638 | 2014 | 39.522 | 158.705.045 |
Wolfram | 87.000 | 2015 | 343.423 | 29.877.801 |
Zink | 13.400.000 | 2015 | 13.554 | 181.623.600 |
Zinn | 294.000 | 2015 | 1.178.827 | 346.575.138 |
Quellen: UBA 2017 mit Daten von British Geological Survey 2016; Giegrich et al. 2012; Reichl et al. 2016; U.S. Geological Survey 2016
Der kumulierte Primärenergieaufwand oder kumulierter Energieaufwand summiert den primärenergetisch bewerteten Aufwand, der im Zusammenhang mit der Herstellung, Nutzung und Beseitigung eines Produkts entsteht bzw. diesem ursächlich zugewiesen werden kann. Gebräuchliche Einheit ist MJ/t. Neben der energetischen Verwendung werden der nichtenergetische Verbrauch sowie der stoffgebundene Energieinhalt berücksichtigt (UBA o. J.).
Tabelle: Kumulierter Primärenergieaufwand (KEA) bezogen auf 1 t Rohmaterial sowie die jährliche Welt Gesamtproduktion (KEAglobal)
Rohstoff | Spezifischer kumulierter Primärenergieaufwand (KEA) [MJ/t] | Produktionsmenge pro Jahr44 [ t/a] | Primärenergieaufwand für eine Jahresförderung (KEAglobal) [TJ/a] |
---|---|---|---|
Aluminium | 131.000 | 58.300.000 | 7.637.300 |
Antimon | 141.000 | 150.000 | 21.150 |
Baryt | 14.996 | 7.460.000 | 111.870 |
Bauxit | 109 | 274.000.000 | 29.866 |
Bentonit | 354 | 16.000.000 | 5.664 |
Beryllium | 1.720.000 | 300 | 516 |
Borate | 26.035 | 5.860.000 | 152.565 |
Chrom | 484.371 | 8.313.125 | 334.188 |
Diatomit | 6.214 | 2.290.000 | 14.230 |
Eisen | 23.100 | 1.180.000.000 | 27.258.000 |
Flussspat | 1.356 | 6.250.000 | 8.475 |
Gallium | 3.030.000 | 74 | 224 |
Germanium | 2.890.000 | 165 | 477 |
Gips | 29 | 258.000.000 | 7.379 |
Gold | 208.000.000 | 3.000 | 624.000 |
Graphit | 437 | 1.190.000 | 520 |
Indium | 1.720.000 | 755 | 1.299 |
Kaliumcarbonat | 5.345 | 38.800.000 | 207.386 |
Kalkstein | 24 | 350.000.000 | 8.540 |
Kaolin & Kaolinit | 3.282 | 34.000.000 | 111.588 |
Kobalt | 128.000 | 124.000 | 15.872 |
Kupfer | 50.700 | 18.700.000 | 1.004.190 |
Lithium | 125.000 | 32.500 | 4.063 |
Magnesium | 18.800 | 910.000 | 17.108 |
Mangan | 23.700 | 18.000.000 | 426.600 |
Molybdän | 117.000 | 267.000 | 31.239 |
Nickel | 111.000 | 2.530.000 | 280.830 |
Niob | 172.000 | 56.000 | 9.632 |
Palladium | 72.700.000 | 208 | 15.122 |
Perlit | 14.169 | 2.680.000 | 37.973 |
Phosphatgestein | 3.962 | 223.000.000 | 883.526 |
Platin | 243.000.000 | 178 | 43.254 |
Quarzsand | 287 | 181.000.000 | 51.947 |
Rhenium | 9.040.000 | 46 | 416 |
Selen | 65.500 | 2.797 | 183 |
Silber | 3.280.000 | 27.300 | 89.544 |
Silizium | 1.416.614 | 8.100.000 | 11.474.573 |
Talk | 434 | 7.320.000 | 3.177 |
Tantal | 4.360.000 | 1.200 | 5.232 |
Titan | 115.000 | 4.015.638 | 461.798 |
Vanadium | 516.000 | 79.400 | 40.970 |
Wolfram | 133.000 | 87.000 | 11.571 |
Zink | 52.000 | 13.400.000 | 696.800 |
Zinn | 321.000 | 294.000 | 94.374 |
Kumulierter Rohstoff- und Energieaufwand
Jedes Produkt hat eine lange Wertschöpfungskette: Es beginnt beim Bergbau, die Erze oder Mineralien werden verhüttet, oft erfolgt die Reinstoffherstellung (Aluminium, Kupfer, Silizium), um dann bei den Metallen die Halbzeuge herzustellen. Aus diesen werden die “Bauteile” für die Produkte hergestellt: Drähte und Leitungen, Rohre und Bleche, Dioden und Widerstände, Gehäuse oder Isolierungen. Danach erfolgt die Zusammenstellung zu Produkten. Jeder dieser Schritte in der Wertschöpfungskette ist mit Material- und Energieaufwand verbunden. Deshalb ist der Rohstoff- und der Energieaufwand der Produkte viel höher als nur das Material, welches in dem Produkt ist und die Energie, die zur Herstellung des (End)Produktes notwendig ist.
Mithilfe des kumulierten Rohstoffaufwand (KRA) wird die Ressourceneffizienz hinsichtlich der Rohstoffressourcen bewertet (VDI o. J.). Dabei wird die Summe aller Rohstoffe und die Energierohstoffe, die innerhalb einer Wertschöpfungskette für ein Produkt notwendig sind, zusammengerechnet. Wasser und Luft werden nicht mitgezählt, wohl aber der Transport aller Materialien (UBA o. J.). Nicht wirtschaftlich verwendete Stoffe und Stoffgemische, wie die nicht verwertete Entnahme, bleiben unberücksichtigt. Die gebräuchliche Einheit ist Tonne pro Tonne. Die folgende Tabelle zeigt die Werte des KRA für diverse Metalle und einige Materialien.
Tabelle - Jährliche Primärproduktion Mengen und kumulierter Rohstoffaufwand (KRA) für ausgewählte Rohstoffe (UBA 2017):
Tabelle - Kumulierter Primärenergieaufwand (KEA) bezogen auf 1 t Rohmaterial sowie die jährliche Welt Gesamtproduktion (KEAglobal)
Rohstoff | Spezifischer kumulierter Primärenergieaufwand (KEA) [MJ/t] | Produktionsmenge pro Jahr44 [ t/a] | Primärenergieaufwand für eine Jahresförderung (KEAglobal) [TJ/a] |
---|---|---|---|
Aluminium | 131.000 | 58.300.000 | 7.637.300 |
Antimon | 141.000 | 150.000 | 21.150 |
Baryt | 14.996 | 7.460.000 | 111.870 |
Bauxit | 109 | 274.000.000 | 29.866 |
Bentonit | 354 | 16.000.000 | 5.664 |
Beryllium | 1.720.000 | 300 | 516 |
Borate | 26.035 | 5.860.000 | 152.565 |
Chrom | 484.371 | 8.313.125 | 334.188 |
Diatomit | 6.214 | 2.290.000 | 14.230 |
Eisen | 23.100 | 1.180.000.000 | 27.258.000 |
Flussspat | 1.356 | 6.250.000 | 8.475 |
Gallium | 3.030.000 | 74 | 224 |
Germanium | 2.890.000 | 165 | 477 |
Gips | 29 | 258.000.000 | 7.379 |
Gold | 208.000.000 | 3.000 | 624.000 |
Graphit | 437 | 1.190.000 | 520 |
Indium | 1.720.000 | 755 | 1.299 |
Kaliumcarbonat | 5.345 | 38.800.000 | 207.386 |
Kalkstein | 24 | 350.000.000 | 8.540 |
Kaolin & Kaolinit | 3.282 | 34.000.000 | 111.588 |
Kobalt | 128.000 | 124.000 | 15.872 |
Kupfer | 50.700 | 18.700.000 | 1.004.190 |
Lithium | 125.000 | 32.500 | 4.063 |
Magnesium | 18.800 | 910.000 | 17.108 |
Mangan | 23.700 | 18.000.000 | 426.600 |
Molybdän | 117.000 | 267.000 | 31.239 |
Nickel | 111.000 | 2.530.000 | 280.830 |
Niob | 172.000 | 56.000 | 9.632 |
Palladium | 72.700.000 | 208 | 15.122 |
Perlit | 14.169 | 2.680.000 | 37.973 |
Phosphatgestein | 3.962 | 223.000.000 | 883.526 |
Platin | 243.000.000 | 178 | 43.254 |
Quarzsand | 287 | 181.000.000 | 51.947 |
Rhenium | 9.040.000 | 46 | 416 |
Selen | 65.500 | 2.797 | 183 |
Silber | 3.280.000 | 27.300 | 89.544 |
Silizium | 1.416.614 | 8.100.000 | 11.474.573 |
Talk | 434 | 7.320.000 | 3.177 |
Tantal | 4.360.000 | 1.200 | 5.232 |
Titan | 115.000 | 4.015.638 | 461.798 |
Vanadium | 516.000 | 79.400 | 40.970 |
Wolfram | 133.000 | 87.000 | 11.571 |
Zink | 52.000 | 13.400.000 | 696.800 |
Zinn | 321.000 | 294.000 | 94.374 |
Quellenverzeichnis
Apple (2022): Apple Event. Online: https://www.apple.com/de/apple-events/
BMAS Bundesministerium für Arbeit und Soziales (2021): Sorgfaltspflichtengesetz ab 01.01.2023. Online: https://www.bmas.de/DE/Service/Gesetze-und-Gesetzesvorhaben/gesetz-unternehmerische-sorgfaltspflichten-lieferketten.html
Bundesregierung (o. J.): Globale Nachhaltigkeitsstrategie – Nachhaltigkeitsziele verständlich erklärt. Online: www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/nachhaltigkeitsziele-verstaendlich-erklaert-232174
Deutscher Bundestag (2007): CO2-Bilanzen verschiedener Energieträger im Vergleich. Online: https://www.bundestag.de/resource/blob/406432/70f77c4c170d9048d88dcc3071b7721c/wd-8-056-07-pdf-data.pdf
EC Europäische Kommission (2019): Verordnung 2019/1781 der Kommission. Online: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A02019R1781-20230124
elektroniknet; Arnold, Heinz (2021): Die Top-Ten-Kobalt-Produzenten. Online: https://www.elektroniknet.de/power/die-top-ten-kobalt-produzenten.187424.html
Europäische Kommission (2022): Der Grüne Deal. Online: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/de/ip_22_2013
Handelsblatt (2015): Schimmel, Wanzenbisse und eine 60-Stunden-Woche. Online:https://www.handelsblatt.com/unternehmen/it-medien/apple-arbeitsbedingungen-schimmel-wanzenbisse-und-eine-60-stunden-woche/12489460.html
Handwerk (2022): So schreiben Sie Computer-hardware und Software 2022 ab. Online: https://www.handwerk.com/wahlmoeglichkeiten-abschreibungen-hardware-software
IG (2022): Die 8 größten Lithiumproduzenten der Welt nach Ländern. Online: https://www.ig.com/de/trading-strategien/die-8-groessten-lithiumproduzenten-der-welt-nach-laendern-221202
ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Cobalt, Preis, Geschichte, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/kobalt/
ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Lithium, Preis, Geschichte, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/lithium/
Öko-Institut (o. J.): Fragen und Antworten zu Obsoleszenz. https://www.oeko.de/forschung-beratung/themen/konsum-und-unternehmen/fragen-und-antworten-zu-obsoleszenz#c5450
Pinkwa, Pia (2019): Moderne Sklaverei und Menschenrechte – Wo stehen deutsche Unternehmen? Online: https://resources.ecovadis.com/de/blog/moderne-sklaverei-und-menschenrechte-wo-stehen-deutsche-unternehmen
refa (o. J.): Definition Wertschöpfungskettenanalyse. Online: https://refa.de/service/refa-lexikon/wertschoepfungskette
savethechildren (2022): KINDERRECHTSVERLETZUNGEN BEIM KOBALTABBAU UND WIE DAGEGEN VORGEGANGEN WERDEN KANN. Online: https://www.savethechildren.de/news/studie-kinderrechtsverletzungen-beim-kobaltabbau-und-wie-dagegen-vorgegangen-werden-kann/
spektrum (2021): Aluminiumhütten könnten Quelle mysteriöser Emissionen sein. Online: https://www.spektrum.de/news/aluminiumhuetten-koennten-quelle-mysterioeser-emissionen-sein/1915684
Statista (2023): Anteil der Energieträger an der Nettostromerzeugung in Norwegen in den Jahren von 2021 bis 2022. Online: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1292636/umfrage/struktur-der-stromerzeugung-in-norwegen/
Südostasien-Magazin (2019): Toxische Zustände in der Elektronikindustrie. Online: https://suedostasien.net/toxische-zustaende-in-der-elektronikindustrie/
UBA-Umweltbundesamt (2022): Elektro- und Elektronikaltgeräte. Dessau-Roßlau 28.09.2022. Online: https://www.umweltbundesamt.de/daten/ressourcen-abfall/verwertung-entsorgung-ausgewaehlter-abfallarten/elektro-elektronikaltgeraete#wo-steht-deutschland
UBA Umweltbundesamt (o. J.): Kumulierter Energieaufwand. Online: https://sns.uba.de/umthes/de/concepts/_00041985.html
UBA Umweltbundesamt (o. J.): Kumulierter Rohstoffaufwand. Online: https://sns.uba.de/umthes/de/concepts/_00657459.html
VDI Zentrum Ressourceneffizienz (o. J.): Kumulierter Rohstoffaufwand (KRA). Online: Kumulierter Rohstoffaufwand (KRA) (ressource-deutschland.de)
VENRO (2021): Vier Jahre Nationaler Aktionsplan Wirtschaft und Menschenrechte (NAP). Online: https://venro.org/fileadmin/user_upload/Dateien/Daten/Publikationen/Sonstige/Schattenbericht_2021_NAP_FINAL_V1_WEB.pdf
Wirtschaftswoche (2021): China will Kohleverbrauch in Kraftwerken bis 2025 reduzieren. Online: https://www.wiwo.de/politik/ausland/klimawandel-china-will-kohleverbrauch-in-kraftwerken-bis-2025-reduzieren/27764324.html
Didaktische Hinweise
THG-Wertschöpfungskettenanalyse
- siehe Kapitel 4. THG-Analyse einer Wertschöpfungskette
Die THG-WKA führt in die Methodik der Analyse ein. Hierbei werden die folgenden Themen behandelt:
Tabelle: Themen und Aufgaben für eine THG-Wertschöpfungskettenanalyse
Thema | Kapitel |
Zusammensetzung von elektronische Bauteilen, Produktgruppen und Geräten | |
Primärenergiebedarf | |
CO2-Budget | |
Primärenergiebedarf für ein Bauteil | |
Strommix als Schlüsselfaktor für die Nachhaltigkeit | |
Mehrkosten für nachhaltige Produkte | |
Primärenergiebedarf für Bauteile und Produkte |
- Dieses Material wurde für den Einsatz im Berufsschulunterricht konzipiert. Unser Ziel ist eine integrative Vermittlung der Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”, bei der Themen aus dem betrieblichen und berufsschulischen Lernen ineinander übergehen.
- Hintergrundinformationen zu allen Themen finden sich im Dokument “Elektroniker*in HGM IZT” (wird gleichfalls auf dieser Webseite zur Verfügung gestellt).
- Die Umsetzung im Unterricht kann wie folgt gestaltet werden:
- Einführung in das Thema Nachhaltigkeit und die Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit” (siehe hierzu die Einleitung dieses Dokuments)
- Einführung in die Thematik “Wertschöpfungskettenanalyse”
- Präsentation des Beispiels
7.4 Wertschöpfungskette “Lithium-Ionen-Batterie” - Einführung in die Aufgaben unter Nutzung der jeweiligen Einführungstexte
- Bearbeitung der Aufgaben durch die Schüler und Schülerinnen.
- Jede Aufgabe ist beispielhaft ausgeführt (für die Lehrkraft).
- Für die Schüler und Schülerinnen kann die Aufgabe ausgedruckt und ausgehändigt werden.
- Diskussion der Ergebnisse:
- Wie sind die Ergebnisse zu interpretieren?
- Welche Bedeutung hat das Ergebnis für das Berufsbild “Elektroniker*in”
- Notwendige Materialien
- Internetzugang: Zu allen Aufgaben sind die Quellen mit den Daten im Internet angegeben.
- Eine schnellere Bearbeitung im Unterricht ist möglich, wenn die Lehrkraft die entsprechenden Quellen herunterlädt und die betreffenden Seiten ausdruckt. Die wichtigsten Quellen sind:
- UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Seite 67-68. Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
- Öko-Institut (2020): Digitaler Fußabdruck. Diverse Seiten über den Herstellungsaufwand (THG-Potential in CO2-Äq) für IT-Geräte. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf
- Für verschiedene Aufgaben empfiehlt sich – ist aber nicht zwingend notwendig – die Demontage von elektrischen Geräten oder Baugruppen, um den Metallanteil zu bestimmen. Hierzu werden Werkzeug und eine Waage benötigt.
- Zeitaufwand:
- Eine Doppelstunde oder ein Projekttag (wenn Demontagen und Produktanalysen durchgeführt werden)
Arbeitsblätter siehe 4.5 Arbeitsblätter: THG-Wertschöpfungskette
SDG-Wertschöpfungskettenanalyse
Die THG-WKA führt in wichtige Themen der Analyse und Nachhaltigkeit ein. Im zweiten Schritt wird die WKA um die SDG Sustainable Development Goals erweitert. Diese SDG spannen den global vereinbarten Rahmen für eine nachhaltige Entwicklung auf. Sie wurden von den Mitgliedern der Vereinten Nationen völkerrechtlich vereinbart. Eine ausführliche Beschreibung der SDG und ihr Bezug zur Berufsausbildung als Elektroniker und Elektronikerin findet sich in dem Hintergrundmaterial “Elektroniker*in HGM IZT”.
- Der Unterschied zwischen der THG-WKA und der SDG-WKA liegt darin, dass sich letzteres an besonders relevanten SDG für die Elektronik orientiert.
Die Wertschöpfungskette für elektronische Produkte ist sehr lang und zudem werden fast alle Elemente des Periodensystems und hunderte unterschiedliche organische und anorganische Stoffe in der Produktion und der Elektronik selbst genutzt. Insofern kann können das Beispiel “2.4 Wertschöpfungskette “Lithium-Ionen-Batterie” und die nachfolgenden Aufgaben im Kapitel “4 SDG-Bewertung einer Wertschöpfungskette” nur zur Anschauung dienen
Für die Analyse der Wertschöpfungskette können im Prinzip ein Produkt (z. B. smarter Heizkörperthermostat oder ein Industrie-Tablet), eine Baugruppe (z. B. eine bestückte Platine), ein Bauteil (ein Lithium-Ionen-Akku oder eine Tantal-Kondensator) oder auch ein genutztes Material (Kupfer, Polyethylen) gewählt werden.
- Einerseits gilt, je komplexer die Stufe ist, desto komplizierter wird es.
- Andererseits gilt auch, dass Kupfer und Kunststoffe zusammen noch kein Elektronikprodukt bilden und Wertschöpfung bedeutet, vom Rohstoff bis zu einem Endprodukt die Kette zu durchlaufen.
Aus diesem Grund müssen sich nicht nur die Ebenen ändern (Material, Bauteil, Baugruppe oder Produkt), auch die Indikatoren müssen passend gewählt werden, an Hand derer die Analyse durchgeführt wird:
- Angefangen wird bei ausgewählten Rohstoffen und ihrer Bedeutung für die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit (Ökologie, Soziales und Wirtschaft)
- dann werden Bauteile oder Baugruppen betrachtet und
- schließlich die Produkte.
Die folgende Tabelle stellt einen Vorschlag für eine SDG-Wertschöpfungskettenanalyse dar.
Tabelle - Themen und Aufgaben für eine SDG-Wertschöpfungskettenanalyse
Nr. | Arbeitsschritt | Ebene und Bezug |
4.1 Rohstoffe und die ökologischen Dimension der Nachhaltigkeit | ||
3 |
| |
4 |
| |
5 |
| |
6 |
| |
7 |
| |
8 |
| |
4.3 Rohstoffe und die soziale Dimension der Nachhaltigkeit | ||
9 |
| |
4.4 Produkte und die ökonomische Dimension der Nachhaltigkeit | ||
10 |
| |
4.5 Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit | ||
11 |
|
- Zunächst wird die oben beschriebene THG-WKA durchgeführt.
- Hierauf aufbauend wird eine Einführung in die SDG gegeben. Eine Kurzbeschreibung der SDG findet sich im Kap. 12. SDGs für Elektroniker*innen.
- Notwendige Materialien
- Internetzugang: Zu allen Aufgaben sind die Quellen mit den Daten im Internet angegeben.
- Eine schnellere Bearbeitung im Unterricht ist möglich, wenn die Lehrkraft die entsprechenden Quellen herunterlädt und die betreffenden Seiten ausdruckt. Die wichtigsten Quellen sind:
- UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Seite 67-68. Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
- Öko-Institut (2020): Digitaler Fußabdruck. Diverse Seiten über Primärenergiewand für IT-Geräte. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf
- Zeitaufwand:
- Zwei Doppelstunden oder ein Projekttag
- Es ist möglich, die Aufgabenstellung als Projektaufgabe zu vergeben
Arbeitsblätter siehe 10.6 Arbeitsblätter: SDG-Wertschöpfungskettenanalyse
Projektaufgaben für die unterschiedlichen Berufsausbildungen
Aufbauend auf beiden unterschiedlichen WKA, die einmal die Prinzipien der THG- und der SDG-Analysen einführen, finden sich ab Kapitel 6 Projektaufgaben für 11 unterschiedliche Berufsausbildungen mit einer jeweils spezifischen Projektaufgabe:
- Kap. 11.1 Elektroniker*in für Geräte und Systeme (IH)
- Die Projektaufgabe ist eine SDG-Wertschöpfungskettenanalyse eines smarten Thermostatventils.
- Kap. 11.2 Elektroniker*in für Betriebstechnik (IH)
- Kap. 11.1 Elektroniker*in für Geräte und Systeme (IH)
- Die Projektaufgabe ist eine Wertschöpfungsketten-Analyse von NCA-, NMC- und LFP-Batterien mit der Bestimmung von KEA (Kumulierter Energieaufwand)und KRA (Kumulierter Ressourcenaufwand).
- Die Projektaufgabe ist das Aufzeigen von Handlungsoptionen in Folge einer SDG-Wertschöpfungsketten-Analyse von NCA, NMC und LFP-Batterien.
- Die Projektaufgabe ist eine Bewertung der sozialen und der ökonomischen Dimension der Nachhaltigkeit beim Einsatz von Smart Speakern im Vergleich mit einer Haussprechanlage in einem Pflegeheim.
- Die Projektaufgabe ist eine Analyse von Zukunftstechnologien und der Kritikalität von Metallen für Synchronmotoren.
- Die Projektaufgabe ist ein SDG-Vergleich von elektrischen und motorbetriebenen Laubbläsers.
- Die Projektaufgabe ist eine Grundlage für eine Entscheidung im Gemeinderat zu schaffen, ob und welche PV-Anlagen gegebenenfalls die Gemeinde “Sonnenalb” energieautark machen können.
- Kap. 11.8 Elektroniker*in – FR Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik (Hw)
- Die Projektaufgabe ist die Analyse der Wichtigkeit von Tantal und dessen Beiträge zur Erreichung der SDGs.
- Kap. 11.9 Elektroniker*in für Automatisierungs-Systemtechnik (IH)
- Kap. 11.8 Elektroniker*in – FR Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik (Hw)
- Die Projektaufgabe ist der Vergleich des Primärenergieverbrauchs und der THG-Emissionen von unterschiedlichen Verpackungsmaterialien (Karton, Folie und Füllmaterial) mit unterschiedlichen Lieferketten und Materialien.
- Die Projektaufgabe ist abschätzen, inwieweit künstliche Intelligenz einen Beitrag zur Agenda 2030 leisten kann.
- Die Projektaufgabe die Abwägung der Umweltauswirkungen und Energiebedarfe einer Vernetzung mit LAN oder WLAN.
- Die Projektaufgabe ist aufzuzeigen, ob eine derzeitige digitale Ausstattung mit dem 3t-CO2-Budget vereinbar ist.
Die Beschreibung umfasst jeweils:
- die Anbindung an die jeweiligen berufsprofilgebenden Berufsbildpositionen der jeweiligen Ausbildungsordnungen
- Hinweise auf zu nutzende Materialien (Links)
- ein Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Notwendige Materialien
- Internetzugang für die Recherche
- Computer zur Erstellung von Skizzen für technische Systeme
- Zeitaufwand: ein Projekttag
- Aufgabenbeschreibungen: siehe oben die Links
Einführung in die SDGs
THG-Analyse einer Wertschöpfungskette
Wie oben beschrieben, ist die Aufgabe die Analyse einer Wertschöpfungskette bezüglich der verursachten Treibhausgasemissionen. Die Analyse ist beispielhaft, um einige wichtige Themen der Nachhaltigkeit aufzuzeigen. Es werden viele Annahmen getroffen, da eine substantiierte WKA sehr komplex und aufwändig ist. In diesem Beispiel wollen wir zeigen, dass Elektroniker und Elektronikerinnen viele Möglichkeiten haben, einen Beitrag zur Nachhaltigkeit zu leisten, indem sie ihr Augenmerk auf bestimmte wichtige Sachverhalte lenken. Denn aus dem Wissen um die Nachhaltigkeit einer Wertschöpfungskette heraus kann jeder Elektroniker und Elektronikern an seine Lieferanten die Frage stellen:
- Wie nachhaltig ist das Bauteil, das ich bei dir kaufen will?
Metalle und ihre Verbindungen
Das Periodensystem der Elemente umfasst 89 stabile Elemente – von denen vermutlich 85 entweder in Ihren Elektronik-Produkten selbst oder in den Prozessen zu ihrer Herstellung genutzt werden. Zudem werden die Elemente noch in verbundener Form als Säure oder Lauge, als Salz, als Katalysator oder als Elektrode, als Reduktions- oder Oxidationsmittel eingesetzt. Jedes der Elemente oder seiner Verbindungen hat unterschiedliche Eigenschaften, alle haben unterschiedliche Umweltfolgen bei ihrer Gewinnung oder Herstellung. Folgende Quellen können für eine Recherche zur Herstellung und Auswahl aufgrund der Bedeutsamkeit für die Nachhaltigkeit genutzt werden:
- BGR: Rohstoffsteckbriefe. Online: www.bgr.bund.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Produkte/produkte_node.html?tab=Rohstoff-Steckbriefe
- Wikipedia: https://de.wikipedia.org/
- chemie.de: https://www.chemie.de/lexikon
- Seilnacht – Steckbriefe: https://www.seilnacht.com/Chemie/ch_index.htm
- Seilnacht Chemielexikon: https://www.seilnacht.com/Lexikon
- ISE – Institut für Seltene Erden und Metalle:
- Basismetalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/basismetalle/
- Seltene Erden. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/seltene-erden/
Strategische Metalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/
Kunststoffe für Elektro- und Elektronikprodukte
Ebenso wie Metalle in großem Umfange für die Produkte genutzt werden, werden auch alle Arten von Kunststoffen genutzt. Diese werden zumeist aus Erdöl über die Raffination und chemische Umwandlungen hergestellt. Alle Erdölprodukte sind im Prinzip nicht nachhaltig – da die Nutzung fossiler Rohstoffe immer einen Beitrag zum Klimawandel leisten und zudem Erdöl, Kohle und Erdgas endliche Ressourcen sind. Kunststoffe sind aber derzeit unersetzlich für die Herstellung der Produkte. Zur Information und Beurteilung der Kunststoffe können folgende Quellen genutzt werden:
Tabelle: Primärenergiebedarf für Kunststoffe
Kunststoff | KEA | Quelle |
PVC-Granulat: | 56 MJ/kg | www.probas.umweltbundesamt.de |
Glasfaserverstärkter KS | 136 MJ/kg | www.probas.umweltbundesamt.de |
HDPE-Granulat | 78 MJ/kg | www.probas.umweltbundesamt.de |
LDPE-Granulat | 65 MJ/kg | www.probas.umweltbundesamt.de |
HDPE-Produkt in Spritzguß | 99 MJ/kg | www.probas.umweltbundesamt.de |
PP-Granulat | 93 MJ/kg | www.probas.umweltbundesamt.de |
PS-Granulat | 88 MJ/kg | www.probas.umweltbundesamt.de |
PE-Granulat | 99 MJ/kg | |
PS | 75 MJ/kg | Generisch (materialgebundener Energiebedarf und Prozessenergie, Hunold o. J.) |
PET | 85 MJ/kg | Generisch (Hunold) |
PE | 68 MJ/kg | Generisch (Hunold) |
Materialien für Kunststoffe
- Deutsches Kunststoff-Museum (o. J.): Lexikon der Kunststoffe. Online: https://www.deutsches-kunststoff-museum.de/kunststoff/lexikon/
- KERN (o. J.): Kunststoff-Lexikon. Online: https://www.kern.de/de/kunststofflexikon
- Kunststoff Deutschland (o. J.): Kunststoff-Lexikon. Online: https://www.kunststoff-deutschland.com/html/kunststoff-lexikon.html
Seilnacht (o. J.): Polymere und Kunststoffe. Online: https://www.seilnacht.com/Lexikon/polymere.html
SDG 12 / 13 - Primärenergiebedarf bestimmen
Das SDG 13, gehört zu den besonders zentralen Nachhaltigkeitszielen und zielt darauf ab den Klimawandel als globale Bedrohung, die bereits heute jedes Land auf allen Kontinenten betrifft und sich negativ auf die Volkswirtschaften und das Leben jedes Einzelnen auswirkt, zu begrenzen. Für jedes Berufsbild ist insbesondere das folgende Unterziel von Relevanz (Destatis 2022):
SDG 13.3 “Die Aufklärung und Sensibilisierung sowie die personellen und institutionellen Kapazitäten im Bereich der Abschwächung des Klimawandels, der Klimaanpassung, der Reduzierung der Klimaauswirkungen sowie der Frühwarnung verbessern”
Warum ist der Primärenergiebedarf so wichtig? Weil alle Produkte nur unter Aufwendung von Energie hergestellt werden können. Solange wir auf die fossilen Energieressourcen angewiesen sind zur Produktion, zur Mobilität und zum Heizen, führt jeder Verbrennungsprozess zu einem Beitrag für den Klimawandel. Deshalb ist der Primärenergiebedarf so wichtig, denn wenn erneuerbare Energien für die Produktion genutzt werden, tragen sie nichts zum Klimawandel bei. Je mehr Erneuerbare, desto geringer wird der Primärenergiebedarf.
Das SDG 12 “Nachhaltige/r Konsum und Produktion” zielt zudem auf die nachhaltige und effiziente Nutzung der Ressourcen ab aus der Perspektive der Produzenten und der Konsumenten. Ressourcen sind alle Stoffe der Natur (Mineralien und Metalle, biotische Ressourcen wie Holz oder Baumwolle), aber auch Luft, Wasser und Boden (vgl. ProgRess 2016). Abfälle sollen vermieden oder recycelt und gefährliche Abfälle sicher entsorgt werden. Im Unterziel heißt es:
12.2 – Bis 2030 die nachhaltige Bewirtschaftung und effiziente Nutzung der natürlichen Ressourcen erreichen
Deshalb können auch Elektroniker und Elektronikerinnen einen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten, wenn sie die Materialien ihrer Produkte sorgfältig und klimaeffizient auswählen.
- Und klimaeffizient auszuwählen heißt vor allem: Den Primärenergiebedarf so gering wie möglich zu halten.
In einem ersten Schritt wird der Primärenergiebedarf für ein Material oder ein Bauteil des elektronischen Produktes bestimmt. Diese Aufgabe dient dazu, sich mit der energetischen Bilanzierung vertraut zu machen. Hierbei gibt es jedoch ein Problem mit den Ergebnissen der Ökobilanzierung:
- Angenommen, wir brauchen für eine Tätigkeit oder für ein Produkt 500 kWh Energie – Ist das zu viel und trägt es zum Klimawandel wesentlich bei, wenn alle Bundesbürger und Bundesbürgerinnen es genauso machen würden?
Um diese Frage beantworten zu können, benötigen wir einen Vergleich, denn der Primärenergiebedarf ist ein absoluter Wert, aber wir brauchen einen relativen Wert. Diesen relativen Wert erhalten wir, wenn wir an den Primärenergiebedarf einen Maßstab anlegen, der uns sagt, wie wir leben müssten, wenn wir das sogenannte 2o-Ziel erreichen wollen. Dieses Ziel ist notwendig, denn seine Überschreitung würde mit erheblichen Folgen für das Leben auf der Erde verbunden sein. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen wir die Emissionen an Treibhausgasen drastisch reduzieren. Derzeit ist jeder Bürger und jede Bürgerin verantwortlich für rund 11 t CO2-Äq, wenn man Import und Export berücksichtigt (UBA 2021). Der durchschnittliche Wert liegt in Indien bei ca. 2,5 t, unser Ausstoß an Treibhausgasen liegt um 60% über dem Weltdurchschnitt (ebd.).
Aber welcher Wert wäre verträglich, um den Klimawandel abzumildern? Hier gibt es noch unterschiedliche Ansichten. Das Umweltbundesamt sieht 1 t CO2-Äq pro Jahr, Greenpeace sieht einen Wert von 2 t als verträglich an und das Potsdamer Institut für Klimaforschung schätzt den Wert auf 3 t (UBA 2021 / Greenpeace 2017; tagesschau / Schellnhuber 2023).
Nehmen wir den Zielwert von 3 t pro Bürger und Bürgerin pro Jahr als Richtschnur, wenn wir den Klimawandel begrenzen wollen und unter dem 2-Grad-Ziel bleiben wollen. Allerdings gelten die 3 Tonnen für alle Bereiche des Lebens: Heizung und Strom, Mobilität, Ernährung und Konsum (inklusive Gesundheit, Bildung und Freizeit). Nimmt man eine geglückte Energiewende mit einer auf Erneuerbare Energien beruhende Elektrifizierung an für Heizung, Strom und Mobilität, so verteilt sich das CO2-Budget auf die Bereiche Ernährung und Konsum schätzungsweise hälftig. Auf dieser Basis kann man dann einschätzen, ob die Herstellung und Nutzung eines Produktes klimaeffizient oder nicht ist.
- Der Strommix betrug in Deutschland 485 g CO2-Äq pro kWh Strom (UBA 2022)
- 1,5 Tonnen CO2-Äq für Güter entsprechen somit ca. 3.100 kWh
- 3.100 kWh entsprechen rund 11.200 MJ
Indikator: Primärenergiebedarf für ein Bauteil
- Wählen Sie ein Bauteil eines Elektronischen Produktes
- Bestimmen Sie den Metallgehalt des Bauteils
- Bestimmen Sie den Primärenergiebedarf für das Metall
- Rechnen Sie um: Wie hoch sind die THG-Emissionen des Metalls?
- Schätzen Sie die Lebensdauer
- Dividieren Sie die THG-Emissionen durch die Lebensdauer, um einen Wert für ein Jahr zu erhalten.
- Berechnen Sie den prozentualen Anteil, den dieses Bauteil am CO2-Budget eines Bürgers oder einer Bürgerin hat.
Beispiel Kupferkabel für eine Wallbox
Verlegt wird ein Kabel vom Typ NYM-J 5×6,0 mm² mit einer Leitungslänge von 4 m (mobilio o. J.).
Länge der Adern: 5 Adern a 4 m = 20 m
Volumenberechnung: 6 mm2 = 0,06 cm2; 20 m = 2.000 cm;
0,06 cm2 * 2.000 cm = 120 cm3
Massenberechnung: Dichte von Kupfer ca. 9 g/cm3;
mkabel = 120 * 9 = 1.080 g
Primärenergiebedarf von Kupfer (KEA):
50.700 MJ/t = 50,7 MJ/kg ~ 51.000 J/g
Primärenergiebedarf für das Kupfer in dem Wallbox-Kabel:
51.000 * 1.080 = 56 MJ
Umrechnung in kWh: 56 MJ = ca. 16 kWh
Umrechnung in THG-Äquivalente (grobe Schätzung): 16 kWh * 485 g/kWh = 8 kg CO2-Äq
Lebensdauer: 10 Jahre
THG-Beitrag pro Jahr: 0,8 kg
Anteil am jährlichen Budget: 1.500 kg / 0,8 kg = 0,05% des jährlichen CO2-Budgets
Bewertung: Der Anteil ist gering, zudem ermöglicht er die emissionsfreie Mobilität
Aufgabe: Hochspannungsleitungen
Nehmen wir an, Sie sollen eine neue Leitung in Ihrem Betrieb legen, um eine Maschine anzuschließen. Sie muss ausgelegt werden auf einen höheren Strom und eine höhere Spannung. Die Aluminium-Leitung darf keinem Zug unterliegen, deshalb ist die Leitungslänge länger als die der Kupferleitung. Ein Händler bietet Ihnen eine Aluminium-Leitung an, die einen 30% höheren Querschnitt hat, also eigentlich überdimensioniert ist. Die Ausdehnung kann sehr gut durch die Art der Verlegung aufgefangen werden. Nun haben Sie Wahl, legen Sie eine Leitung aus Aluminium oder aus Kupfer – welche ist besser für die Nachhaltigkeit?
- Wählen Sie zwei vergleichbare Aluminium- und Kupfer-Leitungen aus
- Berechnen Sie:
Aluminium – Neuproduktion | Kupfer | Recycling- Aluminium | |
Anzahl der Einzeldrähte | +30% | ||
Querschnitt der Einzeldrähte | |||
Länge der Leitungen bzw. Einzeldrähte | 35 m | 30 m | 35 m |
Volumen der gesamten Leitung | |||
Spezifisches Gewicht (kg/cm3) | 8,9 * 10-3 | 2,7 * 10-3 | 8,9 * 10-3 |
Gewicht von Aluminium bzw. Kupfer | |||
Primärenergieaufwand (KEA, UBA 2017:68, Recycling geschätzt) | 131.000 MJ/t | 50.700 MJ/t | 40.000 MJ/t |
Primärenergieaufwand der Leitungen | |||
Umrechnung in kWh | |||
Umrechnung in THG-Emissionen (485 g/kWh (UBA 2021) | |||
THG-Einsparung |
Indikator Stromerzeugung (Strommix)
- Als ein Indikator für die Nachhaltigkeit der Gewinnung von Materialie oder Bauteilen wird der Strommix vorgeschlagen
- Nutzen Sie folgende Quelle: Enerdata (o. J.): Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. Online: https://energiestatistik.enerdata.net/erneuerbare-energien/erneuerbare-anteil-in-strom-produktion.html
Strom ist unerlässlich für die Produktion von elektronischen Bauteilen. Diese werden jedoch weltweit hergestellt. Und jedes Land hat einen anderen Strommix – d.h. der Anteil der erneuerbaren Energien ist unterschiedlich und damit auch die Emissionen, die mit der Stromnutzung verbunden sind. Für die THG-Emissionen ist vor allem der Anteil der Kohl- und Gasverstromung besonders relevant, da Kernenergie relativ gesehen emissionsfrei ist. Dieser liegt, wie die folgenden Beispiele zeigen (Enerdata o. J. und CRP o. J.) in folgenden Dimensionen:
Tabelle: Strommix und Anteil fossiler Stromerzeugung
Anteil erneuerbarer Energien | Anteil fossiler Stromerzeugung |
|
|
Konsequenterweise bedeutet dies, dass Kupfer und Aluminium, die in Europa hergestellt werden, wesentlich umweltfreundlicher sind als wenn sie aus China oder den USA importiert werden. Die einzige pragmatische Option für die Bestellung von Bauteilen für Elektroniker und Elektronikerinnen ist deshalb, den Strommix zu beachten, um möglichst klimaeffiziente Bauteile einzukaufen.
Aufgabe: Mehrkosten für elektronische Bauteile
Führen sie folgende Aufgabe durch:
- Wählen Sie sie Bauteile oder Baugruppen für verschiedene elektrotechnischen Geräte, die sie häufig verwenden
- Recherchieren Sie Produzenten der Bauteile oder Baugruppen in verschiedenen Ländern
- Vergleichen Sie den Strommix der jeweiligen Länder
- Vergleichen Sie die Kosten der jeweiligen Bauteile oder Baugruppen
- Bestimmen sie die Mehrkosten als Anteil an den Verkaufkosten des Produktes
- Berücksichtigen Sie hierbei ihre “Verkaufskosten”, da höhere Einkaufspreis den Ertrag mindern: Um wie viel Prozent würde der Ertrag zu Gunsten der Nachhaltigkeit sinken?
1. Bauteil | Land:………………… | Land:………………… | Land:………………… |
Lieferant (2) | |||
Strommix (3) | |||
Kosten (4) | |||
Kostendifferenzen | |||
Mehrkosten (5) | |||
Mehrkosten des Bauteils (%m 6) |
SDG 12 / 13 -Primärenergiebedarf für Bauteile und Produkte
wesentlich schwieriger: Sie bestehen aus einer Vielzahl von Metallen und Kunststoffen und organischen Verbindungen (z. B. Flammschutzmittel oder Weichmacher). Um diese zu bestimmen, müsste eigentlich eine Ökobilanz durchgeführt werden, aber nur für wenige Produkte ist dies bisher erfolgt. Zudem: Der Primärenergieverbrauch zur Herstellung von reinen Metallen sagt nur aus, wie viel Energie hierfür gebraucht wird – er sagt aber nichts über die Notwendigkeit, diese Materialien in elektronischen Produkten zu verwenden. Nur in seltenen Fällen zeigt er Alternativen auf, wenn z. B. konstruktive Elemente sowohl aus Stahlblech oder aus Aluminium gefertigt werden könnten.
Aufgaben: Bestimmung des KEA für Bauteile und Produkte
Aufgabe: Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils
- Wählen Sie ein elektronisches Bauteil (z. B. Widerstand, Diode, Kondensator)
- Bestimmen Sie die Masse des Metalls mit dem größten Anteil
- Berechnen Sie den Primärenergiebedarf mit obigem Link, Seite 67-68
- Rechnen Sie den Primärenergiebedarf in Kilowattstunden um
- Rechnen Sie die Kilowattstunden in THG-Emissionen um (485 g CO2-Äq/kWh)
- Schätzen Sie die Lebensdauer des Bauteils
- Dividieren Sie die THG-Emissionen durch die Lebensdauer, berechnen Sie die THG-Emissionen auf ein Jahr
- Berechnen Sie den Anteil dieses Bauteils an dem jährlichen CO2-Budget pro Jahr einer Person für den Konsum (1,5 t CO2-Äq / Person*a)
- Bewerten Sie: Ist das viel oder wenig?
Arbeitsschritt | Wert/Angabe |
Bauteil | |
Wichtigstes Metall im Bauteil | |
Masse des Metalls | |
KEA-Wert des Metalls (J/g oder MJ/t) | |
Primärenergiebedarf (MJ) | |
Primärenergiebedarf (kWh) | |
THG-Emissionen (kg CO2-Äq) | |
Lebensdauer (Jahre) | |
THG-Emissionen pro Jahr (kg CO2-Äq/Jahr) | |
Anteil der THG-Emissionen am CO2-Budget (%) |
Aufgabe: Kleine Elektro- oder Elektronikgeräte (KEEG)
- Wählen Sie ein Elektro-Kleinprodukt
- Hierbei wird kann eine pauschale Zusammensetzung wie folgt angenommen werden (eigene Abschätzung auf Basis von BUWAL):
- 50 Prozent Metall (vor allem Eisen bzw. Stahl), 30 Prozent Kunststoff und 20 Prozent Komponenten von Bildschirmröhren (Glas + Metall). Es wird angenommen, die Metallfraktion ist wesentlich für den Primärenergiebedarf ist.
- Die Metallfraktion setzt sich wie folgt zusammen: (eigene Schätzung auf Basis von Lukas 2012): Das Gerät enthält 30 Prozent Eisen/Stahl (15% der Gesamtmasse bzw. 15 g), 10 Prozent Aluminium (5% bzw. 5g), 10 Prozent Kupfer (5% bzw. 5g), 2 Prozent Nickel (1% bzw. 1 g), 2 Prozent Chrom (1% bzw. 1 g) und 1 Prozent Zinn (0,5% bzw. 0,5 g). Alle weiteren Metalle fallen mengenmäßig nicht ins Gewicht.
- Der Primärenergiebedarf der Metalle ist wie folgt (UBA 2017, gerundet): Eisen 23.000 J/g; Aluminium 130.000 J/g; Kupfer 50.000 J/g; Nickel 110.000 J/g; Chrom 480.000 J/g; Zinn 320.000 J/g.
- Der Primärenergiebedarf wird dann wie folgt berechnet:
- Masse des KEEG bestimmen
- Massen der Metalle bestimmen an Hand obiger Daten
- Primärenergiebedarf an Hand obiger Daten berechnen
- Umrechnung des Primärenergieaufwandes in Kilowattstunden (Link: z. B. UnitJuggler)
- Anschließend die Schritte 5 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben
Arbeitsschritt | Metall 1 | Metall 2 | Metall 3 |
Elektro-Kleinprodukt:……………………………….. | |||
Masse der Metalle | |||
KEA-Wert des Metalls [J/g oder MJ/t] | |||
Primärenergiebedarf (MJ) der Metalle | |||
Primärenergiebedarf (kWh) | |||
THG-Emissionen (kg CO2-Äq) | |||
Lebensdauer (Jahre) | |||
THG-Emissionen pro Jahr (kg CO2-Äq/Jahr) | |||
Anteil der THG-Emissionen am CO2-Budget (%) | |||
Gesamtanteil am CO2-Budget |
Aufgabe: Leiterplatten
- Alternativ kann auch nur der Primärenergieaufwand für eine Leiterplatte betrachtet werden, wenn diese zentral für das elektronische Gerät ist. Ihre Zusammensetzung kann wie folgt pauschal angenommen werden (Mittelwerte in Anlehnung an Handke 2012:27):
- Kupfer 15%; Eisen 7,5%; Blei 2,5%, Nickel 2%, Zinn 2%, Aluminium 1%.
- Der Primärenergiebedarf der Metalle ist wie folgt (UBA 2017, gerundet):
Eisen 23.000 J/g; Aluminium 130.000 J/g; Kupfer 51.000 J/g; Nickel 110.000 J/g;
Chrom 480.000 J/g; Zinn 320.000 J/g. - Der Primärenergiebedarf wird dann wie folgt berechnet:
- Masse des Leiterplatte bestimmen (Alternativ schätzen: 200 g)
- Massen der Metalle bestimmen an Hand obiger Daten
- Primärenergiebedarf an Hand obiger Daten berechnen
- Umrechnung des Primärenergieaufwandes in Kilowattstunden (Link: z. B. UnitJuggler)
- Anschließend die Schritte 5 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben
Arbeitsschritt | Metall 1 | Metall 2 | Metall 3 |
Leiterplatte …………………………….. | |||
Masse der Metalle | |||
KEA-Wert des Metalls [J/g oder MJ/t] | |||
Primärenergiebedarf (MJ) der Metalle | |||
Primärenergiebedarf (kWh) | |||
THG-Emissionen (kg CO2-Äq) | |||
Lebensdauer (Jahre) | |||
THG-Emissionen pro Jahr (kg CO2-Äq/Jahr) | |||
Anteil der THG-Emissionen am CO2-Budget (%) | |||
Gesamtanteil am CO2-Budget |
Aufgabe: Produkte mit hohen Metallanteilen
Verschiedene Produkte wie z. B. Thermostate oder Elektromotoren verfügen nur über einen geringen Anteil von Elektronik. Bei diesen Produkten lautet die Aufgabe wie folgt:
- Recherchieren oder schätzen Sie die Zusammensetzung des Produktes: Welche Metalle werden vor allem verwendet und welches Gewicht haben diese?
- Anschließend die Schritte 2 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben
Arbeitsschritt | Metall 1 | Metall 2 | Metall 3 |
Produkt …………………………….. | |||
Masse der Metalle | |||
KEA-Wert des Metalls [J/g oder MJ/t] | |||
Primärenergiebedarf (MJ) der Metalle | |||
Primärenergiebedarf (kWh) | |||
THG-Emissionen (kg CO2-Äq) | |||
Lebensdauer (Jahre) | |||
THG-Emissionen pro Jahr (kg CO2-Äq/Jahr) | |||
Anteil der THG-Emissionen am CO2-Budget (%) | |||
Gesamtanteil am CO2-Budget |
Arbeitsblätter: THG-Wertschöpfungskette
Aufgabe: Indikator: Primärenergiebedarf für ein Bauteil und Hochspannungsleitungen
Nehmen wir an, Sie sollen eine neue Leitung in Ihrem Betrieb legen, um eine Maschine anzuschließen. Sie muss ausgelegt werden auf einen höheren Strom und eine höhere Spannung. Die Aluminium-Leitung darf keinem Zug unterliegen, deshalb ist die Leitungslänge länger als die der Kupferleitung. Ein Händler bietet Ihnen eine Aluminium-Leitung an, die einen 30% höheren Querschnitt hat, also eigentlich überdimensioniert ist. Die Ausdehnung kann sehr gut durch die Art der Verlegung aufgefangen werden. Nun haben Sie Wahl, legen Sie eine Leitung aus Aluminium oder aus Kupfer – welche ist aus Sicht des Klimaschutzes besser?
- Wählen Sie zwei vergleichbare Aluminium- und Kupfer-Leitungen aus
- Berechnen Sie:
Aluminium – Neuproduktion | Kupfer | Recycling- Aluminium | |
Anzahl der Einzeldrähte | +30% | ||
Querschnitt der Einzeldrähte | |||
Länge der Leitungen bzw. Einzeldrähte | 35 m | 30 m | 35 m |
Volumen der gesamten Leitung | |||
Spezifisches Gewicht (kg/cm3) | 8,9 * 10-3 | 2,7 * 10-3 | 8,9 * 10-3 |
Gewicht von Aluminium bzw. Kupfer | |||
Primärenergieaufwand (KEA, UBA 2017:68, Recycling geschätzt) | 131.000 MJ/t | 50.700 MJ/t | 40.000 MJ/t |
Primärenergieaufwand der Leitungen | |||
Umrechnung in kWh | |||
Umrechnung in THG-Emissionen (485 g/kWh (UBA 2021) | |||
THG-Einsparung |
Aufgabe: Indikator Stromerzeugung (Strommix) und Mehrkosten für elektronische Bauteile
- Als ein Indikator für die Nachhaltigkeit der Gewinnung von Materialie oder Bauteilen wird der Strommix vorgeschlagen
- Nutzen Sie folgende Quelle: Enerdata (o. J.): Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. Online: https://energiestatistik.enerdata.net/erneuerbare-energien/erneuerbare-anteil-in-strom-produktion.html
Führen sie folgende Aufgabe durch:
- Wählen Sie sie Bauteile oder Baugruppen für verschiedene elektrotechnischen Geräte, die sie häufig verwenden
- Recherchieren Sie Produzenten dieser Bauteile oder Baugruppen in verschiedenen Ländern
- Vergleichen Sie den Strommix der jeweiligen Länder
- Vergleichen Sie die Kosten der jeweiligen Bauteile oder Baugruppen
- Bestimmen Sie die Mehrkosten als Anteil an den Verkaufkosten des Produktes. Berücksichtigen Sie hierbei ihre “Verkaufskosten”, da höhere Einkaufspreis den Ertrag mindern: Um wie viel Prozent würde der Ertrag zu Gunsten der Nachhaltigkeit sinken?
Gewählte Länder | Land:………………… | Land:………………… | Land:………………… |
Bauteil | |||
Lieferant (2) | |||
THG des Strommixes (3) [g CO2Äq / kWh] | |||
Kosten (4) [€ je Bauteil] | |||
Mehrkosten gegenüber dem billigsten Anbieter (5) | |||
Mehrkosten des Bauteils (%, 6) |
Aufgaben: Bestimmung des KEA für Bauteile und Produkte
Bauteile oder gar Produkte hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit einzuschätzen ist wesentlich schwieriger: Sie bestehen aus einer Vielzahl von Metallen und Kunststoffen und organischen Verbindungen (z. B. Flammschutzmittel oder Weichmacher). Um diese zu bestimmen, müsste eigentlich eine Ökobilanz durchgeführt werden, aber nur für wenige Produkte ist dies bisher erfolgt. Zudem: Der Primärenergieverbrauch zur Herstellung von reinen Metallen sagt nur aus, wie viel Energie hierfür gebraucht wird – er sagt aber nichts über die Notwendigkeit, diese Materialien in elektronischen Produkten zu verwenden. Nur in seltenen Fällen zeigt er Alternativen auf, wenn z. B. konstruktive Elemente sowohl aus Stahlblech oder aus Aluminium gefertigt werden könnten.
Den Primärenergiebedarf für einzelne Metalle finden sie hier (S.67-68):
UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
Aufgabe: Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils
- Wählen Sie ein elektronisches Bauteil (z. B. Widerstand, Diode, Kondensator)
- Bestimmen Sie die Masse des Metalls mit dem größten Anteil
- Berechnen Sie den Primärenergiebedarf mit obigem Link, Seite 67-68
- Rechnen Sie den Primärenergiebedarf in Wattstunden und Kilowattstunden um
- Rechnen Sie die Kilowattstunden in THG-Emissionen um (485 g CO2-Äq/kWh)
- Schätzen Sie die Lebensdauer des Bauteils
- Dividieren Sie die THG-Emissionen durch die Lebensdauer, berechnen Sie die THG-Emissionen auf ein Jahr
- Berechnen Sie den Anteil dieses Bauteils an dem jährlichen CO2-Budget pro Jahr einer Person für den Konsum (1,5 t CO2-Äq / Person*a)
- Bewerten Sie: Ist das viel oder wenig?
Arbeitsschritt | Wert |
Bauteile: | |
Masse des Metalls | |
Primärenergiebedarf (MJ) | |
Primärenergiebedarf (kWh) | |
THG-Emissionen (kg CO2-Äq) | |
Lebensdauer (Jahre) | |
THG-Emissionen pro Jahr (kg CO2-Äq/Jahr) | |
Anteil der THG-Emissionen am CO2-Budget (%) |
Aufgabe: Kleine Elektro- oder Elektronikgeräte (KEEG)
- Wählen Sie ein Elektro-Kleinprodukt
- Hierbei wird kann eine pauschale Zusammensetzung wie folgt angenommen werden (eigene Abschätzung auf Basis von BUWAL):
- 50 Prozent Metall (vor allem Eisen bzw. Stahl), 30 Prozent Kunststoff und 20 ProzentKomponenten von Bildschirmröhren (Glas + Metall). Es wird angenommen, dass die Metallfraktion wesentlich für den Primärenergiebedarf ist.
- Ein typisches Elektrokleingeräte hat folgende Zusammensetzung der Metallfraktion: (eigene Schätzung auf Basis von Lukas 2012): Das Gerät enthält 30 Prozent Eisen/Stahl (15%), 10 Prozent Aluminium (5%), 10 ProzentKupfer (5%), 2 ProzentNickel (1%), 2 Prozent Chrom (1%) und 1 Prozent Zinn (0,5%). Alle weiteren Metalle fallen mengenmäßig nicht ins Gewicht.
- Der Primärenergiebedarf der Metalle ist wie folgt (UBA 2017, gerundet): Eisen 23.000 J/g; Aluminium 130.000 J/g; Kupfer 50.000 J/g; Nickel 110.000 J/g; Chrom 480.000 J/g; Zinn 320.000 J/g.
- Der Primärenergiebedarf wird dann wie folgt berechnet:
- Masse des KEEG bestimmen
- Massen der Metalle bestimmen an Hand obiger Daten
- Primärenergiebedarf an Hand obiger Daten berechnen
- Umrechnung des Primärenergieaufwandes in kWh (Link: UnitJuggler)
- Anschließend die Schritte 5 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben
Elektro-Kleinprodukt (Typ) ……………………………………… | Metall 1 ……………………… | Metall 2 ……………………… | Metall 3 ……………………… |
Masse der Metalle (g) | |||
Primärenergiebedarf der Metalle (MJ) | |||
Primärenergiebedarf (kWh) | |||
THG-Emissionen (kg CO2-Äq) | |||
Lebensdauer (Jahre) | |||
THG-Emissionen pro Jahr (kg CO2-Äq/Jahr) | |||
Anteil der THG-Emissionen am CO2-Budget (%) | |||
Gesamtanteil am CO2-Budget |
Aufgabe: Leiterplatten
- Alternativ kann auch nur der Primärenergieaufwand für eine Leiterplatte betrachtet werden, wenn diese zentral für das elektronische Gerät ist. Ihre Zusammensetzung kann wie folgt pauschal angenommen werden (Mittelwerte in Anlehnung an Handke 2012:27):
- Kupfer 15 Prozent-Anteil am Gesamtgewicht; Eisen 7,5 Prozent; Blei 2,5 Prozent, Nickel 2 Prozent, Zinn 2 Prozent, Aluminium 1 Prozent.
- Der Primärenergiebedarf der Metalle ist wie folgt (UBA 2017, gerundet): Eisen 23.000 J/g; Aluminium 130.000 J/g; Kupfer 51.000 J/g; Nickel 110.000 J/g; Chrom 480.000 J/g; Zinn 320.000.
- Der Primärenergiebedarf wird dann wie folgt berechnet:
- Masse des Leiterplatte bestimmen (Alternativ schätzen: 200 g)
- Massen der Metalle bestimmen an Hand obiger Daten
- Primärenergiebedarf an Hand obiger Daten berechnen
- Umrechnung des Primärenergieaufwandes in Kilowattstunden (Link: z. B. UnitJuggler)
- Anschließend die Schritte 5 bis 9 durchführen wie oben in 3.5.1 Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben
Leiterplatte (Typ) ……………………………………… | Metall 1 ……………………… | Metall 2 ……………………… | Metall 3 ……………………… |
Masse der Metalle (g) | |||
Primärenergiebedarf der Metalle (MJ) | |||
Primärenergiebedarf (kWh) | |||
THG-Emissionen (kg CO2-Äq) | |||
Lebensdauer (Jahre) | |||
THG-Emissionen pro Jahr (kg CO2-Äq/Jahr) | |||
Anteil der THG-Emissionen am CO2-Budget (%) | |||
Gesamtanteil am CO2-Budget |
Aufgabe: Produkte mit hohen Metallanteilen
Verschiedene Produkte wie z. B. Thermostate oder Elektromotoren verfügen nur über einen geringen Anteil von Elektronik. Bei diesen Produkten lautet die Aufgabe wie folgt:
- Recherchieren oder schätzen Sie die Zusammensetzung des Produktes: Welche Metalle werden vor allem verwendet und welches Gewicht haben diese?
- Anschließend die Schritte 2 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben
Produkt (Typ) ……………………………………… | Metall 1 ……………………… | Metall 2 ……………………… | Metall 3 ……………………… |
Masse der Metalle (g) | |||
Primärenergiebedarf der Metalle (MJ) | |||
Primärenergiebedarf (kWh) | |||
THG-Emissionen (kg CO2-Äq) | |||
Lebensdauer (Jahre) | |||
THG-Emissionen pro Jahr (kg CO2-Äq/Jahr) | |||
Anteil der THG-Emissionen am CO2-Budget (%) | |||
Gesamtanteil am CO2-Budget |
Quellenverzeichnis
CRP (o. J.): ENERGIE UND STROMMIX IM GLOBALEN VERGLEICH. Online: https://crp-infotec.de/energie-strom-globaler-vergleich/
Destatis Statistisches Bundesamt (2022): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: http://sdg-indikatoren.de/
Enerdata (o. J.): Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. Online: https://energiestatistik.enerdata.net/erneuerbare-energien/erneuerbare-anteil-in-strom-produktion.html
Greenpeace (2017): Unser CO2-Fußabdruck. https://www.greenpeace.de/ueber-uns/leitbild/unser-co2-fussabdruck
Hunold-Knoop (o. J.): Herstellung von Kunststoffen. Online: https://www.hunold-knoop.de/kunststoffwissen/allgemeines/herstellung-von-kunststoffen/
ProgRess (2016): Deutsches Ressourceneffizienzprogramm: Forschungsbericht. Online: https://www.bmuv.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Ressourceneffizienz/progress_II_broschuere_de_bf.pdf
tagesschau / Schellnhuber, Hans Joachim (2023): Ein CO2-Budget für jeden? Online: www.tagesschau.de/wirtschaft/technologie/co2-budget-habeck-101.html
UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung und Entwicklung einer Methode zur Bewertung der ökologischen Rohstoffverfügbarkeit zur Weiterentwicklung des Kritikalitätskonzeptes (ÖkoRess I). Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
UBA Umweltbundesamt (2021): Wie hoch sind die Treibhausgasemissionen pro Person in Deutschland durchschnittlich?. Online: www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/wie-hoch-sind-die-treibhausgasemissionen-pro-person
UBA Umweltbundesamt (2022): CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde Strom steigen 2021 wieder an. Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/co2-emissionen-pro-kilowattstunde-strom-steigen
SDG-Bewertung einer Wertschöpfungskette
Ziel dieses Kapitels ist der Vergleich beruflicher Prozesse der Elektronikbranche bezüglich der Nachhaltigkeit. Dabei wird die Wirkung dieser Prozesse auf verschiedene berufsrelevante SDG untersucht und mit einem Punktesystem bewertet, da sonst eine Vergleichbarkeit so unterschiedlicher Dinge wie Biodiversität, Gesundheit und nachhaltige Produktion nicht möglich wäre.
Die nachfolgenden Beispiele dienen für die Projektaufgaben in Kap. 11 Projektaufgaben.
Rohstoffe und die ökologischen Dimension der Nachhaltigkeit
Alle Metalle, Mineralien und fossile Ressourcen für Kunststoffe sind endliche Ressourcen, aber wir können auf sie bisher nicht verzichten: Das Leben, wir wir es heute leben, wäre ohne die Nutzung der Rohstoffe nicht möglich. Dennoch ist die Rohstoffnutzung kein Selbstzweck und aus Sicht der Nachhaltigkeit sollten diese möglichst ressourcenschonend genutzt werden. Dies bedeutet in der ökologischen Dimension, dass die Umweltfolgen des Abbaus, der Verhüttung und der Prozesse zur Halbzeugherstellung bzw. die Prozesse zur Kunststoffherstellung möglichst gering sein sollten.
Eine Bewertung der Umweltfolgen der Gewinnung von Rohstoffen kann im Prinzip u.a. durch zwei Verfahren erfolgen. Fragen zu Eingriffen in die Natur und Folgen für die Biodiversität werden üblicherweise mit Hilfe von Umwelt- oder Naturschutzgutachten durchgeführt. Fragen zur Nachhaltigkeit eines Eingriffes werden durch Ökobilanzen geklärt. Beide Verfahren sind hier bei einer Analyse der Wertschöpfungskette (WKA) viel zu aufwändig und im Rahmen des Unterrichts nicht leistbar. Es wird deshalb eine einfache Verfahrensweise vorgeschlagen, die an zentralen Merkmalen der Rohstoffgewinnung ansetzt und die SDGs berücksichtigt.
SDG 15 - Biodiversität
- Wo werden die Rohstoffe abgebaut – in biologisch, armen oder biologisch reichen Gebieten?
Die Biodiversität und die Vegetationszonen gehen fast immer Hand in Hand. Je feuchter und wärmer eine Landschaft ist, desto höher ist die pflanzliche und auch die tierische Vielfalt. In diesen Landschaften entsteht viel mehr Humus, der das Pflanzenwachstum fördert. Dies wirkt sich dann auf die tierische biologische Vielfalt aus. Gebiete mit großer biologischer Reichhaltigkeit sind z. B. tropische Wälder aller Arten, Feuchtgebiete (Sümpfe, Moore) und Mischwaldgebiete, aber auch Feuchtsavannen. Biologisch arme Gebiete sind Bergregionen, Trockensavannen und Steppen, die Tundra und ganz besonders arm sind die Wüsten. Dazwischen liegen Nadelwälder und Hartlaubgehölze (Mittelmeerregion, Kalifornien, Südaustralien), Wiesen und Heiden, aber auch vegetationsreiche Formen der Tundra (Zwergstrauch und Wiesen Tundra). Meeresregionen werden hierbei nicht betrachtet, da eine Einschätzung zu schwierig ist.
Indikator Biodiversität & Vegetationszonen
Als Indikator für eine Belastung der Biodiversität wird deshalb eine Zuordnung zu den Vegetationszonen vorgeschlagen, in denen die jeweiligen Rohstoffe gefördert werden. Dies kann anhand folgender Quellen erfolgen.
- Unser-Planet-Erde (o. J.): Vegetationszonen. Online: https://unser-planet-erde.de/vegetationszonen/
- Wikimedia / Ökologix – Vegetationszonen der Erde: ca. 30 Räume mit ähnlichem Pflanzenbewuchs. Eigenes Werk Quellen Kartographie: Eckert VI-Projektion. Download möglich. Online https://de.wikipedia.org/wiki/Vegetationszone#/media/Datei:Vegetationszonen.png
- Wikipedia: Die Vegetationszonen der Erde – Erläuterung zu obiger Abbildung. Online: https://de.wikipedia.org/wiki/Vegetationszone
ZUM Unterrichten: Vegetationszonen. Online: https://unterrichten.zum.de/wiki/Datei:Vegetationszonen.png
Tabelle - Bewertung der Biodiversität anhand der Vegetationszonen (Bewertungsskala kann nach eigenem Ermessen verändert werden).
Indikator | Bewertung |
Eisschilde, Kältewüsten, heiße Wüsten und Halbwüsten, winterkalte Wüsten und Halbwüsten; Flechten- u. Moostundra, Gebirge | 3 Punkte |
Hochlandsteppen u. -wüsten; Grassteppen u. Salzwiesen; Dornstrauch- u. Kakteensavannen; Bergtundra, alpine Matten und Heiden; | 2 Punkte |
Zwergstrauch- u. Wiesentundra; subpolare Wiesen, Strauch- u. Trockensteppen; | 1 Punkt |
Heiden und Moore; Laubholz Waldtundra u. boreale Auen; Hartlaubvegetation; | -1 Punkte |
Nadelholz Waldtundra; sommergrüner borealer Nadelwald; gemischte Waldsteppen; gemäßigte Bergwälder; Trockensavannen | -1 Punkte |
Regengrüne Feuchtsavannen; Immergrüner borealer Nadelwald; gemäßigte Laub- u. Auenwälder; Laub- und Nadel Mischwälder | -2 Punkte |
Riedsümpfe u. flutende Wasserpflanzen; subtropische Bergwälder; subtropische Feuchtwälder; gemäßigte Küsten-Regenwälder | -4 Punkte |
tropische Gebirgsregenwälder, trop. u. subtrop. Regenwälder; trop. u. subtrop. regengrüne Feuchtwälder, tropische Trockenwälder | -6 Punkte |
Bewertungsschema “Biodiversität / Vegetationszonen”
Die Bewertung muss qualitativ erfolgen, da nur für wenige komplexe Produkte Ökobilanzen vorliegen, die ggf. Auskunft geben über die Verteilung des Energieverbrauchs auf die einzelnen Komponenten. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Bauteile bewertet werden, sondern ausgewählte Materialien des Produktes.
Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden obigen Fragestellungen genutzt und Punkte entsprechend obiger Tabelle vergeben werden:
Tabelle - Bewertung eines Rohstoffes für eine Elektronik - Aluminium aus Kanada und Indonesien/Borneo
Guinea – Boundou Waade | Indonesien PT Persada Pratama Cemerlangen | |
Vegetationszone | regengrüne Feuchtsavanne | trop. u. subtrop. Regenwälder |
Bewertung | -2 | -6 |
Quellenverzeichnis
Unser Planet Erde (o. J.): Vegetationszonen. Online: https://unser-planet-erde.de/vegetationszonen/
Wikimedia / Ökologix – Vegetationszonen der Erde: ca. 30 Räume mit ähnlichem Pflanzenbewuchs. Eigenes Werk Quellen Kartographie: Eckert VI-Projektion. Download möglich. Online https://de.wikipedia.org/wiki/Vegetationszone#/media/Datei:Vegetationszonen.png
Wikipedia: Die Vegetationszonen der Erde – Erläuterung zu obiger Abbildung. Online: https://de.wikipedia.org/wiki/Vegetationszone
ZUM Unterrichten: Vegetationszonen. Online: https://unterrichten.zum.de/wiki/Datei:Vegetationszonen.png
SDG 3 - Abraum, Stäube und Gesundheit
Abraum
Jede Minenproduktion ist mit Abraum verbunden, jede Aufarbeitung von Erz führt zu Abwasser und jede Verhüttung führt zu Abfällen. Dies ist nicht zu vermeiden, sondern nur zu minimieren und zu sichern, so dass die Umweltbelastung so gering wie möglich gehalten wird. Abraum entsteht vor allem bei einem offenen Tagebau – um an die mineralisch werthaltigen Schichten heranzukommen. Aufgrund des Abraums, der oberirdisch gelagert wird, beanspruchen aber auch unterirdische Minen viel Platz. Größere Bergwerke können mit zugehöriger Infrastruktur (z. B. Absetzbecken) 20 bis 30 km2 Fläche umfassen. Aber um dies auch richtig einzuordnen, entspricht dies viel weniger als die Agrarwirtschaft nutzt. In Argentinien wurden Soja-Felder angelegt, die mehr als 1.000 ha groß sind – eine Fläche von 10 km2 (DLF 2008). Im Mittel benötigt man für die Gewinnung einer Tonne Kupfer zwischen 3-6,5 m² Fläche (BGR 2020). Martens et al. haben einen Flächenverbrauch von 2,3 ha pro Mio t Erz bestimmt (Martens, P. et al 2002).
Stäube
Die Flächennutzung für den Abraum lässt sich kaum vermeiden. Die oberirdische Lagerung führt zusätzlich zu Staubbelastungen; ebenso führt die Verhüttung zu Emissionen – und sowohl der Abraum als auch die Emissionen sind schwermetallbelastet. Hierzu ein Beispiel: Der Bergbau von Kupfer findet vor allem im globalen Süden statt. Bei der Extraktion im Tagebau entstehen Luftbelastungen durch Schwermetalle in Stäuben, vorwiegend Arsen (ingenier.de 2014), wie am Beispiel der Chuquicamata Mine in Chile kürzlich nachgewiesen wurde (NDR 2022). Dort lagen bei Messungen im Jahr 2021 an zwei ausgewählten Orten, einer Schule und einem Sportplatz, die Arsenwerte 200% über dem nationalen Grenzwert, dieser liegt derzeit 115 Prozent höher als die europäischen Grenzwerte. Schwermetallbelastungen in der Luft können das Krankheitsrisiko erhöhen. Laut einer Studie der Universität Berkeley (ebd. zitiert nach NDR), erkranken in der Region rund um diese Mine 5 bis 6 Mal mehr Menschen an Blasenkrebs als im Rest des Landes, die Sterberate bei Nierenkrebs erhöhte sich in den vergangenen 9 Jahren um 75 Prozent und insgesamt liegen die Krebsraten 5 bis 7 Mal höher als im Rest von Chile. Stäube aus dem Abraum sind vermutlich weltweit bei allen Minen ein Problem, weshalb ein Indikator gewählt werden sollte, der die Belastung der betroffenen Bevölkerung bemisst. Da keine qualitativen Daten über die Schwermetallbelastung der Stäube vorliegen, soll als Referenz die Bevölkerungsdichte gewählt werden: Werden viele oder nur wenige Menschen betroffen?
Indikator Stäube & Bevölkerungsdichte
- Als Indikator für eine Belastung durch Stäube des Abraums wird die Bevölkerungsdichte der Region, in der die Mine liegt, vorgeschlagen.
- Wo werden die Rohstoffe abgebaut – in dünn oder in dicht besiedelten Regionen?
- Anmerkung: Minen werden zumeist abseits von Regionen hoher Bevölkerungsdichte (Städte) angelegt. Deshalb sollte berücksichtigt werden, ob größere Städte in näherer Umgebung liegen.
Für die Bestimmung der Bevölkerungsdichte kann folgendes Portal genutzt werden:
- Geo-Ref.net (o. J.): Karten. Online: http://www.geo-ref.net/ph/welt.htm
Wie zuvor wird eine Bewertung mit Punkten als sinnvoll erachtet mit folgenden Abstufungen:
- Bevölkerungsdichte
- weniger als 10 Ewh/km2: -3 Punkte,
- weniger als 100 Ewh/km2: -2 Punkte,
- weniger als 1.000 Ewh/km2: -1,
- mehr als 10.000 Ewh/km2: +2,
- mehr als 100.000 Ewh/km2: +6
Tabelle: Bewertung der Belastung der Bevölkerung in der Nähe von zwei Kupferminen
Chile – Kupfermine Chuquicamata | Indonesien – Grasberg Kupfer-Gold-Mine | |
Bevölkerungsdichte in der Region | geringer 10 EwH/km2 Atacama-Wüste: 4,2 EwH/km2 | ca. 7-12 EwH/km2 |
Bewertung der Belastung der Bevölkerung in der Nähe von zwei Kupferminen
Chile – Kupfermine Chuquicamata | Indonesien – Grasberg Kupfer-Gold-Mine | |
Bevölkerungsdichte in der Region | geringer 10 EwH/km2 Atacama-Wüste: 4,2 EwH/km2 | ca. 7-12 EwH/km2 |
SDG 6 - Wasserverbrauch
Jeder Bergbau, die anschließende Aufbereitung des Gesteins mit der Herauslösung der verschiedenen Fraktionen der Mineralien sowie die anschließende Verhüttung ist auf Wasser angewiesen. Sowohl die Wasserentnahme als auch die Abwässer beeinflussen die lokale Hydrologie als auch die Ökologie der Gewässer und dessen Nutzbarkeit durch die lokale Bevölkerung (ebd 2020., DW 2019).
Neben dem Wasserbedarf ist das Abwasser ein großes Problem. Die Aufbereitung des Kupfererzes z. B. ist nur durch Flotation möglich, bei der das Gestein schlammig gemahlen wird, um Kupferkonzentrat zu erhalten. Hierbei entstehen große Mengen schwermetallhaltiges Abwasser. Aber auch die Stollenentwässerung, die für einen sicheren Abbau nötig ist, erzeugt häufig große Abwassermengen. Im Prinzip können alle Abwässer des Bergbaus und der Aufbereitung zu 70 bis 90% recycelt werden, aber dies bringt ökonomische Herausforderungen mit sich (BGR 2020). Es ist einfacher, Abwässer in Oberflächengewässer zu leiten, da die Wasseraufbereitung aufwändig und teuer ist. In der Konkola Kupfermine in Sambia sind es ca. 400.000m³ pro Tag (ebd. 2020). Die Abwässer der Chuquicamata-Mine in Chile für den Kupferbergbau z. B. werden in einen Salzsee geleitet und bilden eine “Ewigkeitslast”, wie es im deutschen Bergbau-Vokabular heißt. Die Belastung der verbliebenen Süßgewässer im Umfeld der Mine, aus denen u.a. Ackerland bewässert wird, liegt ungewöhnlich hoch. Arsen ist der größte Faktor von insgesamt 66 Stoffen, die dort gefunden wurden (NDR 2022). Sowohl die Wasserentnahme als auch die Abwässer beeinflussen die lokale Hydrologie. Es gibt negative Umweltfolgen für die Ökologie der Gewässer und dessen Nutzbarkeit durch die lokale Bevölkerung (ebd 2020., DW 2019). Auch soziale Konflikte mit der lokalen Bevölkerung können sich ergeben, wenn der Wohlstand nicht, aber die Lasten ungleich verteilt werden. Dies ist häufig der Fall, wenn das Grundwasser abgepumpt wird und die Landwirtschaft darunter leidet (ebd.).
Die Auswahl eines geeigneten Indikators ist aber sehr schwierig:
- Üblicherweise wird hierzu der Wasserfußabdruck eines Stoffes oder eines Produktes verwendet, der aber für Metalle und andere Materialien der Elektronik nicht vorliegt.
- Bei der Aufarbeitung des Gesteins entstehen immer hochbelastete Schlämme. Diese werden häufig in Becken aufgefangen, wie oben beschrieben. Es gibt jedoch kaum Informationen darüber, wie die jeweiligen Minen damit umgehen und ob die Sicherung ausreichend ist.
- Ebenso gibt es kaum Informationen, wie die Minen mit den Abfällen der Verhüttung (Stäuben und Schlacken) umgehen: Werden Sie aufbereitet, sicher abgelagert oder unsicher verwahrt?
- Gleiches gilt für Abwasser. Im Prinzip können alle Abwässer des Bergbaus und der Aufbereitung zu 70 bis 90% recycelt (BGR 2020) werden, aber dies bringt ökonomische und ökologische Herausforderungen mit sich. Auch hierzu fehlen Informationen.
Anstelle dessen soll eine qualitative Einschätzung vorgenommen werden an Hand des Wasserbedarfs.
Indikator Wasser & Minenbedarfe
Als Indikator kann der Wasserbedarf für die Herstellung des Metalls oder eines anderen Rohstoffs genommen werden. Dieser muss aber die Lage der Mine berücksichtigen. Liegt die Mine in einer sehr trockenen Region, so muss das Wasser entweder aus dem Grundwasser genommen werden und tritt in Konkurrenz zur landwirtschaftlichen Nutzung. Liegt es in einer Region mit hohen Niederschlägen, so steht ausreichend blaues Wasser zur Verfügung und es gibt keine Konkurrenz zur Landwirtschaft.
Bewertungsschema Wasser & Minenbedarfe
- Als Indikatoren werden die Lage der Mine genommen unter Berücksichtigung der Niederschläge vor Ort auf Basis des Ariditätsindex-Index sowie der Wasserbedarf für die Aufarbeitung der Mineralien.
- Wie ist der Wasserbedarf der Mine?
- Wo liegen die Minen – in sehr ariden oder in sehr wasserreichen Regionen?
- Wenn Sie in ariden Regionen liegen – wo kommt das Wasser her?
- Ist der Wasserbedarf relevant für den Wasserhaushalt des Landes oder der Region?
Eine Einschätzung kann anhand folgender Quellen vorgenommen werden:
- scinexx (2022): Neue globale Karte der Aridität. Online: https://www.scinexx.de/news/geowissen/neue-globale-karte-der-ariditaet/
- Natur (2022): Scientific Data – Global PETOnline: https://www.nature.com/articles/s41597-022-01493-1
- BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (o. J.): Informationen zur Nachhaltigkeit. Online: https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Produkte/produkte_node.html
- EERA Deutsche Rohstoffagentur (o. J.): Rohstoffe. Online: https://www.deutsche-rohstoffagentur.de/DERA/DE/Rohstoffinformationen/Rohstoffe/rohstoffe_node.html
- ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Seltene Erden. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-in-der-https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/seltene-erden//
- ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Basismetalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/basismetalle/
- ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Strategische Metalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/
- ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Hochreine Metalle / High Tech Metalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-sonder-metalle/
Wie zuvor wird eine Bewertung mit Punkten als sinnvoll erachtet mit folgenden Abstufungen:
Tabelle - Bewertungsschema “Wasser”
Wasser- verbrauch | Aridität der Region | Wasserversorgung | Relevanz des Wasserverbrauchs |
|
|
|
|
Die folgende Tabelle nutzt das obige Schema für die Bewertung von zwei Minen.
Tabelle: Bewertung des Wasserverbrauchs und der Wasserverfügbarkeit für zwei Kupferminen
Chile – Kupfermine Chuquicamata | Indonesien – Grasberg Kupfer-Gold-Mine | |
Lage | Atacama Wüste | subtropischer Regenwald |
Wasserbedarf | hoch = -3 | hoch = -3 |
Aridität | Aridität <0,05; -4 | 5 < Aridität < 10, +2 |
Wasserversorgung | Oberflächenwasser = 0 | Oberflächenwasser = 0 |
Relevanz | sehr hoch = -3 | sehr gering = +3 |
Bewertung | -10 | +2 |
Bewertung des Wasserverbrauchs und der Wasserverfügbarkeit für zwei Kupferminen
Chile – Kupfermine Chuquicamata | Indonesien – Grasberg Kupfer-Gold-Mine | |
Lage | Atacama Wüste | subtropischer Regenwald |
Wasserbedarf | hoch = -3 | hoch = -3 |
Aridität | Aridität <0,05; -4 | 5 < Aridität < 10, +2 |
Wasserversorgung | Oberflächenwasser = 0 | Oberflächenwasser = 0 |
Relevanz | sehr hoch = -3 | sehr gering = +3 |
Bewertung | -10 | +2 |
SDG 7 / 13 - Energieressourcen und Emissionen
Bergbau und Metallurgie sind ein energieintensiver Prozess. Ohne Kohle und Koks, ohne Gas und Strom ist Bergbau und die Gewinnung von Metallen nicht möglich. Eine ausführliche Beschreibung der Nutzung von Energie aus Sicht der Nachhaltigkeit findet sich im Hintergrundmaterial “ Elektroniker*in HGM IZT”. Im Folgenden wird der Einsatz von fossilen Ressourcen für Bergbau und Verhüttung beschrieben.
- Steinkohle und Koks: Oxidische (z. B. Fe2O3) und Sulfidische Erze (z. B. CuS oder NiS) werden mit Koks “geröstet”. Der Koks – hergestellt aus Kohle – verbrennt zu Kohlenmonoxid, welches das Metalloxid reduziert (vgl. Lernhelfer o. J.). Die Verwendung von Kohle und Koks ist nicht nachhaltig, denn alle Prozesse, in denen sie verwendet werden, erzeugen hohe THG-Emissionen. Allerdings ist die thermische Reduktion von Metalloxiden ein zentraler Prozess zur Erzeugung von Eisen und Stahl, von Kupfer, Zink, Zinn und Blei. Eine Alternative ist die Verwendung von Wasserstoff, welches z. B. schon zur Erzeugung von Wolfram verwendet wird. Derzeit wird vor allem in Europa daran gearbeitet, metallurgische Prozesse auf Wasserstoff umzustellen, was jedoch aufgrund der zur Zeit noch geringen Mengen an nachhaltig erzeugtem Wasserstoff erst in einigen Jahren möglich sein wird.
- Erdöl, Diesel und Benzin: Die Verwendung von fossilen Erdöl und seiner durch Raffination gewonnenen Derivate ist nicht nachhaltig. Im Bergbau wird vor allem Diesel für schwere Lkw genutzt sowie für Dieselgeneratoren zur Erzeugung von Strom an Orten, die nur schwer an das Stromnetz angeschlossen werden können. Inzwischen gibt es aber vielfältige Fahrzeuge für den Bergbau, die mit Elektroantrieb fahren (vgl. kuhn-gruppe o. J.; elektroauto-news 2021; agrarzeitung 2023).
- Erdgas: Methan spielt in der Metallurgie nur eine untergeordnete Rolle – die Kosten sind hoch. Bedeutung hat es vor allem bei Verbrennungsprozessen wie in der Stahlindustrie (Stahl 2022) oder bei Prozessen, in denen Hitze für sehr hohe Temperaturen erzeugt werden muss, sowie bei Produktionsprozessen zum Einsatz. Ebenso benötigt die Kupferherstellung Erdgas bei der Herstellung der Kupferanoden, bei der Strangguss-Produktion und bei der Drahtherstellung (Handelsblatt 2022).
- Strom: Nahezu alle metallurgischen Prozesse nach der Verhüttung und die Herstellung von Halbzeugen sind auf Strom angewiesen. Herausragend sind die Elektrostahlproduktion, die Elektrolyse von Kupfer sowie die Schmelzelektrolyse von Aluminium. Diese drei Massenmetalle verbrauchen vermutlich am meisten Strom zur Produktion (vgl. Tabelle: Kumulierter Primärenergieaufwand (KEA) bezogen auf 1 t Rohmaterial sowie die jährliche Welt Gesamtproduktion (KEAglobal). Entscheidend für die Nachhaltigkeit ist deshalb der Strommix, d.h. der Anteil von fossilen Energieträgern an der Stromerzeugung (Stein- und Braunkohle sowie Erdgas). Die höchsten Anteile an erneuerbarer Energie (inklusive Wasserkraft) hat Europa mit ca. 40% (2020, vgl. Enerdata o. J.; CRP o. J.). China folgt auf dem zweiten Platz mit ca. 29 Prozent. In den USA liegt der Anteil der Erneuerbaren nur bei ca. 20 Prozent. Für die THG-Emissionen ist der Anteil der Kohl- und Gasverstromung besonders relevant, da Kernenergie relativ gesehen emissionsfrei ist. Dieser liegt in Europa bei ca. 22 Prozent, in China bei ca. 68 Prozent und in den USA bei ca. 38 Prozent. Konsequenterweise bedeutet dies, dass Kupfer und Aluminium, die in Europa hergestellt werden, wesentlich umweltfreundlicher sind als wenn sie aus China oder den USA importiert werden. Spitzenreiter der klimafreundlichen Stromerzeugung sind Norwegen (99%), Neuseeland (81%), Brasilien (78%), Kolumbien (75%) und Kanada, Schweden und Portugal (68 bis 66%, vgl. Enerdata o. J.).
Der Energieaufwand für metallurgische Prozesse kann an Hand des sogenannten Primärenergieaufwandes bestimmt werden. Er ist der Energieeinsatz, der notwendig zur Herstellung eines Metalls, eines Stoffes, einer Verbindung oder gar eines Produktes notwendig ist. Es ist die berechnete Energiemenge, die zusätzlich notwendigen Endenergieaufwand auch diejenigen Energiemengen einbezieht, die bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweils eingesetzten Energieform entstehen (TGA Lexikon o. J.). Es werden somit auch die Aufwendungen der Vorketten zur Herstellung von Koks, Strom oder Kohle mit einbezogen.
Die Metallurgie kommt jedoch noch nicht ohne die Nutzung von Kohle und Gas aus. Eine Umstellung auf den Grünen Wasserstoff (durch Elektrolyse mit Strom aus Windenergie oder Sonnenlicht erzeugter Wasserstoff) ist erst in der nächsten Dekade zu erwarten. Zudem unterscheiden sich die Hüttenprozesse weltweit deutlich in den Technologien – nur mit Hilfe einer Ökobilanz kann geklärt werden, welcher Prozess der klima schonendste ist – deshalb kann der Primärenergiebedarf zur Herstellung der Metalle nicht allein verwendet werden.
Indikator Stromerzeugung (Strommix)
Die einzige pragmatische Option für Elektroniker und Elektronikerinnen ist deshalb, den Strommix zu beachten.
- Als ein Indikator für die Nachhaltigkeit der Gewinnung von Materialie oder Bauteilen wird der Strommix vorgeschlagen
- Wie ist der Strommix für den Bergbau?
- Wie ist der Strommix in dem Land, in dem das Rein-Metall hergestellt wird?
- Wie ist der Strommix, in dem das Bauteil, die Baugruppe oder das Produkt hergestellt wird?
- Nutzen Sie folgende Quelle: Enerdata (o. J.): Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. Online: https://energiestatistik.enerdata.net/erneuerbare-energien/erneuerbare-anteil-in-strom-produktion.html
Bewertungsschema “Strommix”
Elektroniker und Elektronikerinnen sollten dann zur Förderung der Nachhaltigkeit vor allem Produkte aus Ländern zu beziehen, deren Strommix einen hohen Anteil an erneuerbarer Energie hat (vgl. Enerdata o. J.). Wie zuvor wird eine Bewertung mit Punkten als sinnvoll erachtet mit folgenden Abstufungen (diese können frei gewählt werden):
Tabelle: Bewertungsschema für den Strommix
|
|
Tabelle: Bewertung des Strommixes für ein Bauteil hergestellt in unterschiedlichen Ländern
Widerstand – hergestellt in China | Widerstand – hergestellt in Portugal | |
Strommix | 29% Erneuerbare Energien | 65% Erneuerbare Energien |
Bewertung | 2 | 3 |
Tabelle - Bewertungsschema für den Strommix
|
|
Tabelle - Bewertung des Strommixes für ein Bauteil hergestellt in unterschiedlichen Ländern
Widerstand – hergestellt in China | Widerstand – hergestellt in Portugal | |
Strommix | 29% Erneuerbare Energien | 65% Erneuerbare Energien |
Bewertung | 2 | 3 |
Optionale Indikatoren für die ökologische Dimension
Wie schon mehrfach dargestellt, ist die Bilanzierung der Umweltfolgen der Erstellung von Produkten ein komplexer Prozess über viele Stufen. Demzufolge sind auch viele Indikatoren zu berücksichtigen. Weitere optionale Indikatoren – die hier nicht in die Wertschöpfungskette einfließen, wären z. B.:
- Energieeinsatz Primärrohstoffe
- Welche Energieträger werden bei der Verhüttung und bei der Halbzeugherstellung eingesetzt?
- Wie viele THG-Emissionen entstehen durch Verhüttung und Halbzeugherstellung?
- Gefahrstoffe
- Werden Gefahrstoffe als Hilfsmittel genutzt? (z. B. Quecksilber für die Goldgewinnung, Cyanid-Laugerei oder Fluoride für die Aluminiumschmelze?)
- Gelangen die Gefahrstoffe in die Umwelt?
- Umweltverschmutzung
- Liegen Berichte über Umweltverschmutzungen des Bergbau Konzerns oder der verarbeitenden Industrie vor? (google-Recherche)
- Was sagt der Bergbaukonzern im Nachhaltigkeitsbericht zu seinen Minen und Hütten in der ökologischen Dimension?
SDG 12/13 - Nutzung von IT-Produkten
Dieses SDG 12 zielt auf die nachhaltige und effiziente Nutzung der Ressourcen ab aus der Perspektive der Produzenten und der Konsumenten. Das SDG 13 auf das Wissen um den Klimawandel, weshalb bei dem folgenden Beispiel beide SDG wichtig sind. Jedes Produkt hat einen ökologischen Fußabdruck – sowohl durch seine Produktion als auch durch seine Nutzung. Im Folgenden soll dies beispielhaft erläutert werden.
- Für IT-Produkte gibt es gute Bilanzierungen. Wenn Sie ein Produkt ähnlich einem Smartphone, eines Tablets, eines Routers oder eines Sprachassistenten einschätzen wollen, entnehmen Sie Vergleichsdaten folgender Veröffentlichung:
- Öko-Institut (2020): Digitaler Fußabdruck. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf
- Die Umrechnung der dortigen Werte von THG-Äquivalenten kann wie folgt durchgeführt werden unter der vereinfachenden Annahme, dass diesen Äquivalenten ein bestimmter Stromverbrauch zugrunde lag. Der Strommix in Deutschland lag in 2021 bei 485 g/kWh inklusive Vorketten (UBA 2022).
Ist das Gerät mit einem Notebook vergleichbar, so lag das THG-Potential für Herstellung und Nutzung bei ca. 250 kg CO2-Äq (Öko-Institut 2020:9). Dies entspricht unter obiger Annahme den Emissionen von rund 515 kWh Strom.
Indikator Primärenergieaufwand, Energieverbrauch und CO2-Budget
Allerdings ist der Indikator “Primärenergieaufwand” nur sinnvoll, wenn er als relativer Indikator verwendet wird, wie z. B. wenn verschiedene Metalle oder elektronische Bauteile als Alternativen zur Verfügung stehen. In dem Falle kann der Elektroniker oder die Elektronikerin die klimaschonendste Alternative wählen. Dies ist jedoch im Rahmen der WKA kaum möglich, da viele Faktoren miteinander verglichen werden müssten. Deshalb ist der Indikator selbst zu relativieren, indem man einen Vergleichsmaßstab an den Primärenergieaufwand des Produktes anlegt.
Dies ist möglich, wenn man den Primärenergiebedarf für die Herstellung und für die Nutzung an einen Maßstab für die Nachhaltigkeit anlegt. Dieser Vergleichsmaßstab kann z. B. das CO2-Budget sein, das jeder Mensch verbrauchen dürfte, ohne dass wir das 2o-Ziel überschreiten würden. Hier gibt es verschiedene Vorschläge aus der Wissenschaft von 1 (UBA 2021), über 2 (Greenpeace 2017) bis hin zu 3 t CO2-Äq pro Bürger und Jahr (tagesschau / Schellnhuber 2023).
Allerdings gelten die 2 bis 3 Tonnen für alle Bereiche des Lebens: Heizung und Strom, Mobilität, Ernährung und Konsum (inklusive Gesundheit, Bildung und Freizeit). Nimmt man eine weitgehende, auf Erneuerbare Energien beruhende Elektrifizierung an für Heizung, Strom und Mobilität, so verteilt sich das CO2-Budget auf die Bereiche Ernährung und Konsum schätzungsweise hälftig (eigene Annahme). Auf dieser Basis kann man dann einschätzen, ob die Herstellung und Nutzung eines Produktes klimaeffizient oder nicht ist.
Bewertungsschema Primärenergieaufwand, Energieverbrauch und CO2-Budget
- Als Indikator für die Energieressourcen wird der Primärenergieaufwand eines Bauteils oder eines Gerätes zuzüglich dem Energieverbrauch während der Nutzung verwendet.
- Dieser Wert wird durch die Lebensdauer des Gerätes geteilt und ergibt einen jährlichen Beitrag zum individuellen CO2-Budget.
- Der Bezug für Konsumprodukte sind 1,5 t CO2-Äq p.a.
- Welchen Anteil hat die Herstellung eines Produktes an dem nachhaltigen CO2-Budget von 1,5 t pro Jahr und Bürger*in?
Als Beispiel wird ein Tablet für den Industriebedarf genommen, mit dem Daten zur Anlagensteuerung abgerufen und Prozesse gesteuert werden. Als Vergleichsdaten werden typische Tablets von Apple herangezogen. Berechnet man den Primärenergieverbrauch und die Nutzenergie für das Tablet (Öko-Institut 2020) in Bezug auf seine Lebenszeit von etwas mehr als 4 Jahren (ZDNet 2018), so erhält man einen Anteil von ca. 40 kg CO2-Äq. Dies wäre ca. 6% des jährlichen Konsum Budgets, er ist somit sehr hoch.
Tabelle - Bewertung des Primärenergieaufwands, des Energieverbrauchs und sein Anteil am CO2-Budget - Beispiel Tablets
Anteil hat die Elektronik am Verbrauch von Nutzenergie | iPad Air 2 | Anteil am 1,5 t CO2-Budget p.a. |
Aufwand an Primärenergie (Herstellung, Transport, Nutzung, Entsorgung) | ca. 180 kg CO2-Äq / ca. 370 kWh | |
Lebensdauer | 4 Jahre + 3 Monate (ZDNet 2018) | |
Emissionen und Energieverbrauch pro Jahr | ca. 40 kg CO2-Äq / 90 kWh/a | 6% |
Summe der Bewertung | Sehr hoher Anteil |
Aufgabe: Berechnen Sie den Anteil verschiedener IT-Produkte an ihrem jährlichen CO2-Budget
- Recherchieren Sie die Daten für Computer, Fernseher, Smartphone, Spielekonsole oder Router
- Quelle: Öko-Institut (2020): Digitaler CO2-Fußabdruck. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf
- Bewerten Sie anschließend den Anteil an Ihrem jährlichen CO2-Budget von 1,5 t CO2-Äq.
- Ist der Anteil hoch oder gering?
- Was müsste man tun, wenn er zu hoch ist?
- Bewertung
- <0,1% sehr gering = +2
- 0,1≤x<0,5% gering = 0
- 0,5≤x<1% mittel = -1
- 1≤x<2% hoch = -2
- 2≤x<5% sehr hoch = -4
- x>5% viel zu viel = -6
SDG 12/13 - Stromverbrauch in der Nutzungsphase
Alle elektronischen Produkte brauchen Strom – aber nicht immer sind Schaltungen oder Bauteile der größte Stromverbraucher eines Gerätes, sondern es sind die Displays (Fernseher), die Heizung (Spül- und Waschmaschinen) oder die Elektromotoren (Antriebe). Dies ist noch für einen zweiten Aspekt bedeutsam:
- Was verursacht mehr THG-Emissionen:
- Die Herstellung der Materialien und der Produkte
- oder die Nutzungsphase?
Hierzu zwei Beispiele:
- Berechnet man das THG-Potential für die Herstellung und die Nutzungszeit, so zeigen sich deutliche Unterschiede. Das Öko-Institut hat diese z. B. für Waschmaschinen bilanziert (UBA 2016 sowie Öko-Institut 2006). Bei einer Nutzungsdauer je Maschine von 5 Jahren fallen in 20 Jahren insgesamt (d.h. von dann insgesamt 4 gekauften Waschmaschinen 3,7 t CO2-Äq an. Beträgt die Lebensdauer 10 Jahre, so verteilt sich der Herstellungsanteil der Emissionen auf die doppelte Zeitspanne und in 20 Jahren (der Nutzungsdauer von jetzt 2 Maschinen) sinkt die THG-Emission auf ca. 3 t. Wird eine Waschmaschine über die gesamten 20 Jahre genutzt (eine Waschmaschine der Fa. Miele wird vom Autor seit über 30 Jahren störungsfrei genutzt!), so liegt die THG-Emission in den 20 Jahren bei 2,7 t.
Die durchschnittliche Nutzungsdauer digitaler Endgeräte beträgt 5 Jahre.
Bei der Herstellung eines Laptop mit SSD-Festplatte werden 311 kg THG-Emissionen verursacht (Öko-Institut 2020) Die Verlängerung der Nutzungszeit bedeutet THG-Einsparung. Ein Beispiel:
Für die Rechner für eine Computer-Schulklasse mit 30 SSD-Laptops werden also bei der Produktion insgesamt 9.330 kg THG emittiert. Bei 5-jähriger Laufzeit beträgt das 1.866 kg /Jahr. Bei 7-jähriger Laufzeit sind das 1.333kg/Jahr, also eine Einsparung 533 kg THG/Jahr. Unabhängig von der Nutzungsdauer der Geräte kommen natürlich noch die Emissionen aus dem Energieverbrauch während der Nutzung hinzu. Diese betragen bei 13 W pro Gerät angenommenen 1.000 Nutzungsstunden pro Jahr und einem CO2-Faktor von 450 g/kWh (und weiterhin 30 Geräten) ca. 175 kg CO2-Äq (ebd. 2020).
Indikator Energieverbrauch während der Nutzung
Vor diesem Hintergrund kann eine vereinfachte Bewertung der Nachhaltigkeit der Wertschöpfungskette unter folgenden Aspekt bewertet werden:
- Den Stromverbrauch der elektronischen Schaltungen so gering wie möglich zu gestalten (so wie dies z. B. bei Smartphones schon Standard ist),
- den Verbrauch an Nutzenergie für von der Elektronik veranlasste Prozesse (Bewegen, Erwärmen, Bestrahlen, Bildliches wiedergeben) möglichst gering zu halten.
- Als Indikator wird der Anteil des Stromverbrauchs durch die Elektronik am Gesamtstromverbrauch des Geräts vorgeschlagen
- Als zweiter Indikator wird der Energieverbrauch pro Nutzeinheit vorschlagen (z. B. eine Stunde Koche, Waschen, Kühlen, Beleuchten)
Bewertungsschema “Energieverbrauch durch die Nutzung”
Die Bewertung muss qualitativ erfolgen, da nur für wenige komplexe Produkte Ökobilanzen vorliegen, die ggf. Auskunft geben über die Verteilung des Energieverbrauchs auf die einzelnen Komponenten. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Bauteile bewertet werden, sondern das Produkt als Ganzes. Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden obigen Fragestellungen genutzt werden. Wie zuvor sollten Punkte vergeben werden:
Tabelle - Bewertungsschema für den Energieverbrauch durch die Nutzung
Welchen Anteil hat die Elektronik am am Energieverbrauch des untersuchten Geräts während seiner Nutzung | Energieverbrauch pro Nutzeinheit (Stunde) |
|
|
Eine positiver Wert für den Energieverbrauch der Elektronik bedeutet, dass die Elektronik nicht der eigentliche Stromverbraucher ist und andere Prozesse wichtiger sind für die Frage der Optimierung.
Tabelle - Bewertung des Energieverbrauchs der Elektronik in einer Waschmaschine
Anteil hat die Elektronik am Verbrauch von Nutzenergie | Antwort | Bewertung |
Anteil der Energie für die Elektronik | sehr gering, die meiste Energie wird für das elektrische Aufheizen und die mechanische Bewegung verbraucht | +1 |
Verbrauch an Nutzenergie | auch bei niedriger Temperatur läuft die Maschine 2 Stunden und verbraucht mehr als 1 kWh | -1 |
Summe der Bewertung | +0 |
Rohstoffe und die soziale Dimension der Nachhaltigkeit
Eine Bewertung der sozialen und der ökonomischen Dimension kann sowohl auf der Ebene der Rohstoffe, der Bauteile oder Produkte erfolgen. Ebenso können die Dimensionen auf der Ebene des Nutzens bewertet werden. Hierdurch würde die Analyse der Wertschöpfungskette äußerst komplex und nicht für die Bildungsarbeit nutzbar sein. Wir haben uns deshalb entschieden, dass
- die soziale Dimension auf der Ebene beispielhafter ausgewählter Rohstoffe in den zwei Ländern, die die wichtigsten Rohstofflieferanten sind (und womit die höchste Wahrscheinlichkeit besteht, dass das Material in diesen Ländern seinen Ursprung hat) erfolgt und
- dass eine Bewertung des Nutzens im Rahmen der Bewertung der ökonomischen Dimension erfolgen sollte (s. u.).
Begründen lässt sich dies wie folgt:
- Zum einen sind die Umweltfolgen des Bergbaus und der Verhüttung in den Rohstoff liefernden Ländern viel höher als die Verarbeitung der Rohstoffe zu Produkten in den Industrieländern.
- Zum anderen hat die Wertschöpfung in den Bergbauländern eine wesentlich größere Bedeutung für das jeweilige nationale Bruttosozialprodukt – und damit für Arbeit und Beschäftigung – als z. B. in den hoch entwickelten Ländern.
Die Basis für diese Entscheidung ist die Debatte um den sogenannten „Rohstoff-Fluch“ (vgl. romah o. J.). Dies beschreibt “das Phänomen, dass Länder, die reich an mineralischen und fossilen Ressourcen sind, dennoch häufig in Armut verharren”, “So sind 12 von 25 Ländern mit der weltweit höchsten Kindersterblichkeit rohstoffreiche afrikanische Länder. In Nigeria oder Angola etwa nahm die Armut trotz Öl-getriebener Wachstumsraten signifikant zu (ebd.). Dies gilt natürlich nicht für alle rohstoffreichen Länder. Kanada und Norwegen haben sehr viel Wohlstand aus ihren Ressourcen geschaffen..
Für die Analyse der Wertschöpfungskette werden deshalb die folgenden Fragen vorgeschlagen:
- Ist der Umweltschutz in den Ländern etabliert und schützt er so die Menschen?
Bewerten Sie dies an Hand des Environmental Performance Index der Yale Universität: https://epi.yale.edu/epi-results/2022/component/epi - Welchen Rang nimmt das Land im internationalen Korruptionsindex ein?
Transparent International (o. J.): www.transparency.de/cpi/cpi-2021/cpi-2021-tabellarische-rangliste - Wie ist der Status der politischen und bürgerlichen Rechte? Diese sind ein Indiz dafür, ob Umweltverschmutzungen und Korruption angeprangert und ggf. Rechte vor Gerichten eingefordert werden können. Nutzen Sie hierzu den Index von
Freedom House Index:https://freedomhouse.org/countries/freedom-world/scores
Optional: Wenn im Rahmen der Projektaufgabe anstelle eines Rohstoffs der Bergbau durch einen bestimmen Minenkonzern betrachtet wird, können auch die folgenden Fragen genutzt werden:
- Liegen Berichte vor, ob Bergbaurechte unter Korruptionsverdacht vergeben wurden? Profitiert auch die Bevölkerung durch Lizenz- und Steuereinnahmen, oder wurden die Bergbaurechte “verschachert”?
Machen Sie z.B. eine google-Recherche mit den Stichworten:
“Name des Landes +Bergbau oder Metall + Korruption”. - Hat sich der jeweilige Bergbaukonzern nach ISO 14001 zertifizieren lassen?
- Was sagt der Bergbaukonzern im Nachhaltigkeitsbericht zu seinen Minen und Hütten in der sozialen Dimension?
Bewertungsschema
Die Bewertung muss qualitativ auf Basis einer Webrecherche erfolgen, da keine kompakten und auch vergleichbaren Informationen über die soziale Dimension nur für wenige komplexe Produkte Ökobilanzen vorliegen. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Materialien bewertet werden, sondern das elektronische Bauteil als Ganzes. Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden obigen Fragestellungen genutzt werden. Wie zuvor sollten Punkte vergeben werden:
Tabelle - Indikatoren für die soziale Dimension der Wertschöpfungskette eines Rohstoffes für eine Elektronik - Kupfer aus Kanada und Chile
Indikatoren Soziale Dimension | Bewertung |
Status des Umweltschutzes (es werden 180 Länder bewertet). Je besser es um den Umweltschutz steht, desto höher steigt ein Land im Ranking auf. | 1-40 = +2 Punkte 41-80 = +1 Punkt 91-120 = -1 Punkt 121 -180 = -2 Punkt |
Ranking im Korruptionsindex. Je niedriger der Wert ist, desto weniger Korruption ist in dem Land und desto “höher” ist sein Ranking. Es werden insgesamt 180 Länder bewertet. | 1-40 = +2 Punkte 41-80 = +1 Punkt 91-120 = -1 Punkt 121 -180 = -2 Punkt |
Politische und Bürgerliche Rechte. Hier ist die Reihung umgekehrt, je mehr Punkte ein Land hat, desto besser ist der Status der Rechte. Es können maximal 100 Punkte erreicht werden. | 100-75 = +2 Punkte 50-74 = +1 Punkt 25-49 = -1 Punkt 0-24 = -2 Punkt |
Summe der Bewertung |
Die Bewertung ist natürlich qualitativ und es kommt auf die Informationen an, über die die Bewertenden verfügen. Um die Bewertung aber anschaulich zu machen, empfehlen wir, immer zwei Länder miteinander zu vergleichen, damit Unterschiede deutlich werden wie die folgende Tabelle zeigt:
Tabelle - Bewertung eines Rohstoffes für eine Elektronik - Kupfer aus Kanada und Chile
Indikatoren Soziale Dimension | Kanada | Bewertung | Chile | Bewertung |
Status des Umweltschutzes | 49 | +1 | 65 | +1 |
Ranking im Korruptionsindex | 74 | +1 | 67 | +1 |
Politische und Bürgerliche Rechte (Punkte, je höher desto besser) | 98 | +2 | 94 | +2 |
Summe der Bewertung | +4 | +4 |
Produkte und die ökonomische Dimension der Nachhaltigkeit
Rohstoffe sollten aus Sicht der ökonomischen Dimension möglichst ressourceneffizient genutzt werden. Ressourceneffizienz bedeutet, je Output der Produktion so wenig wie möglich vom Rohstoff zu verwenden. Aus Sicht der Nachhaltigkeit sollten aber auch die ökologischen Folgen der Inanspruchnahme von Rohstoffen beachtet werden. Hierdurch wird eine Bewertung sehr komplex und kann nur durch eine wissenschaftliche Studie erfolgen. Wir schlagen deshalb eine einfache Alternative mit folgender Begründung vor:
- Prämisse: Ein Leben ohne Produkte für den eigenen Konsum ist nicht das Ziel der menschlichen Entwicklung.
- Prämisse: Jedes Produkt hat einen Nutzen – er kann für einen Einzelnen oder eine Einzelne subjektiv oder real bewertbar sein.
- Prämisse: Wenn der reale Nutzen von vielen geteilt wird, ist es ein gesellschaftlicher Nutzen.
- Prämisse: Es gibt Produkte, die das Leben besser machen (einen hohen Nutzen haben) und es gibt Produkte, die nicht zur Verbesserung der Lebensqualität beitragen (keinen oder nur geringen Nutzen haben).
- Prämisse: Jedes Produkt braucht Rohstoffe – wir können deshalb nicht auf Rohstoffe und deren Abbau verzichten.
- Prämisse: Produkte, die helfen die SDG umzusetzen oder zu fördern, haben einen hohen gesellschaftlichen Nutzen
- Fazit: Ein Produkt, das keinen gesellschaftlichen Nutzen hat, ist nicht nachhaltig, da es Ressourcen ohne Nutzen verschwendet.
- Fazit: Ein Produkt, das einen hohen gesellschaftlichen Nutzen hat, ist nachhaltig, da es Ressourcen im Sinne der Nachhaltigkeit nutzt.
Indikator “Ökonomischen Dimension”
Folgt man der obigen Argumentation, liegt das eigentliche Problem in der 6. Prämisse: Wie kann ein gesellschaftlicher Nutzen festgestellt werden? Hierzu gibt es diverse Möglichkeiten, aber auch eine Jahrhunderte alte philosophische Debatte (vgl. Metzler o. J.). Wir schlagen im Rahmen des Projektes PA-BBNE vor, diesen an ihrem Beitrag zu den SDG Sustainable Development Goals festzumachen. Die SDG spannen eine Rahmen auf und sind ein Bekenntnis (fast) aller Nationen der Erde, welche Ziele wirklich wichtig sind. Sie haben somit eine hohe Autorität, da sie konsensual über die Nationen hinweg völkerrechtlich vereinbart wurden.
Allerdings gibt es hinsichtlich einer Bewertung des Nutzens die Problematik des “Dual Use” zu beachten (BMWK o. J.; DLF 2022, EC 2023 / Anhang I). Eine Vielzahl von Produkten kann zum Nutzen der Menschheit genutzt werden – oder eben zu deren Schaden. Ein einfaches Beispiel sind die handelsüblichen Drohnen, die im Privatsektor zur Erstellung von Filmen genutzt werden, in der Landwirtschaft zum Monitoring des Pflanzenwachstums oder Schädlingsbefalls oder im Krieg, um feindliche Stellungen auszuspähen. Vor diesem Hintergrund muss eine Bewertung der Elektronik eines Produktes auch mit einem bestimmten Nutzen gewählt werden.
- Welchen Nutzen hat das von Ihnen bewertete Produkt für die SDGs?
Bewertungsschema “Ökonomischen Dimension”
Die Bewertung muss qualitativ erfolgen, da nur für wenige komplexe Produkte eine Betrachtung unter dem Blickwinkel der SDG vorliegt. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Materialien bewertet werden, sondern das Produkt als Ganzes. Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden Fragestellungen genutzt werden. Wie zuvor sollten Punkte vergeben werden:
Bewertung |
|
Die Bewertung ist natürlich qualitativ und es kommt auf die Informationen an, über die die Bewertenden verfügen. Wichtig ist, dass die Argumente nicht doppelt vergeben werden, da die Argumente durchaus zu mehreren SDGs passen (s.u. durchgestrichene Zeile). Insgesamt kommt es darauf an, möglichst viele Argumente pro und contra zu finden.
Tabelle: Bewertung der Elektronik für eine Drohne – Einsatzgebiet Landwirtschaft
SDG | Antwort: Der Einsatz von Drohnen kann… | Bewertung |
SDG 1 – Kein Hunger | … den Ertrag maximieren indem Maßnahmen frühzeitig ergriffen werden | +2 |
SDG 8 – Menschenwürdige Arbeit | … helfen, den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren, indem nur dort aufgebracht wird wo es notwendig ist | +1 |
SDG 9 – Industrie und Innovation | … erschließt eine neue Form der Landwirtschaft, bei der konnektive Systeme eine manuelle Tätigkeit ersetzen werden | +1 |
SDG 12 – Nachhaltige/r Konsum und Produktion | … helfen, den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren, indem nur dort aufgebracht wird wo es notwendig ist | +1 |
SDG 13 – Klimaschutz | … optimieren den Einsatz von Dünger (Vermeidung von N2O) | +2 |
SDG 15 – Leben an Land | … reduzieren den Flächenverbrauch durch eine Steigerung des Ertrages | +1 |
Summe der Bewertung | +7 |
Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit
Noch ist Deutschland weit entfernt von einer zirkulären Kreislaufwirtschaft, wie das Beispiel Elektro- und Elektronikschrott zeigt. Im Jahr 2020 wurden insgesamt 2,84 Mio. t Elektro- und Elektronikgeräte in Deutschland in den Verkehr gebracht (UBA 2022). Zwar ist die Menge der in Deutschland getrennt gesammelten Elektroaltgeräte im Jahr 2021 auf 1,07 Mio. t gestiegen, was gegenüber dem Vorjahr einen Anstieg um 0,3 Mio. t darstellt. Allerdings ist im selben Zeitraum auch die Menge der in den Verkehr gebrachten Elektrogeräte erheblich gestiegen.
Am Beispiel Smartphones lässt sich gut zeigen, welche Potentiale für die zirkuläre Kreislaufwirtschaft bestehen. In Deutschland werden jedes Jahr rund 20 Mio. Smartphones verkauft und die alten Geräte wären eine wahre “Goldgrube” für wertvolle und seltene Metalle (ingenieur.de 2020).
- Umicor in Belgien ist eines der weltweit führenden Recyclingunternehmen von elektrischen und elektronischen Geräten, das frühzeitig das Potential von Elektroschrott erkannt hat. Aus einer Vielzahl von Rückständen und Altprodukten (z. B. auch Katalysatoren von KFZ) werden 17 wertvolle Metalle zurückgewonnen (u.a. Gold, Silber, Palladium, Kupfer, Kobalt, Lithium und Nickel, Umicor 2020) . Ein Beispiel ist, dass aus 4 t Smartphones 1 kg Gold zurückgewonnen werden (Umicor o. J.). Um die gleiche Menge Gold zu gewinnen, müssten 200 t Erz mit all seinen Umweltfolgen aufbereitet werden. Allein in Deutschland lagern geschätzt 200 Mio. Althandys in den Schubladen (Statista 2022), dies ist eine Masse von geschätzt. Mit der Bilanzierung der DERA entspräche dies einer Masse von 20 bis 22.000 t (DERA 2020). Könnte man die Daten von Umicor übertragen – die Zusammensetzung der Smartphones ist nur aus Stichproben bekannt – würden sich 5.000 t Gold wiedergewinnen lassen und die Aufbereitung von 1 Mio. t Erz ersparen.
- Ein weiteres Projekt in Japan in 2019 zeigte gleichfalls Erfolg: Aus 5 Millionen alten Smartphones konnten 28 Kilogramm Gold, 3.500 Kilogramm Silber und 2.700 Kilogramm Bronze (Kupfer-Zinn-Legierung) zurückgewonnen werden (ingenieur.de 2020).
Neben dem Recycling gibt es einen zweiten Aspekt zu beachten: Der Einsatz von Recyclingmaterialien in der Rohstoffkette ist immer klimaschonender als wenn die Primärmaterialien durch Bergbau und Verhüttung gewonnen werden. Das Recycling von Aluminium z. B. aus Altmetall führt dazu, dass für eine Tonne Aluminium nur vier Tonnen Rohstoff benötigt werden (Remondis o. J., Fraunhofer Umsicht 2015). Das Recycling von Aluminium spart 95 Prozent der Emissionen ein, von Zink 95 Prozent, von Kupfer 85 Prozent, von Stahl 73 Prozent und von Glas 30 Prozent der Emissionen (ebd. o. J.). Auch das Recycling von Kunststoffen spart Emissionen: 1,26 t CO2-Äq pro Tonne Kunststoff (ebd. und BDE 2020). Da jedoch jedes elektronische Produkt eine Vielzahl von Metallen und Kunststoffen enthält, wäre eine einzelne Bewertung viel zu aufwändig, weshalb diese Frage bei den Rohstoffen beantwortet werden sollte.
Indikator “Recycling “
Vor diesem Hintergrund kann eine vereinfachte Bewertung der Nachhaltigkeit der Wertschöpfungskette unter folgendem Aspekt bewertet werden:
- Gibt es ein Recyclingverfahren für die elektronischen Bauteile?
- Wie kann der Anteil der recycelten Materialien gesteigert werden?
Bewertungsschema“Recycling “
Zur Orientierung für die Bewertung kann der “Global Waste Monitor” (ITU 2020) zu Rate gezogen werden. Die Herausforderungen und Mengenangaben können dann mit aktuellen einheimischen Statistiken des Statistischen Bundesamtes (Destatis 2022b) verglichen werden. Für einige Weltregionen bzw. Länder liegen individuelle Monitore vor sowie auch für die besondere Produktgruppe des “Internet Waste“ (ITU 2021).
Die Bewertung einzelner Produkte muss jedoch qualitativ erfolgen, da nur für wenige komplexe Produkte Ökobilanzen vorliegen. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Materialien bewertet werden, sondern das elektronische Bauteil als Ganzes. Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden obigen Fragestellungen genutzt werden. Wie zuvor sollten Punkte vergeben werden:
Recyclingverfahren |
|
Eine positiver Wert für das Recycling der Elektronik bedeutet, dass die Elektronik gut recycelt wird.
Tabelle - Bewertung der Elektronik für eine Waschmaschine
Wertschöpfungskette und Recycling | Antwort | Bewertung |
Recyclingverfahren | Es gibt Recyclingverfahren für elektronische Bauteile | +1 |
Summe der Bewertung | +1 |
Kommunikation und Nachhaltigkeit
Auf dem Weg zur Erreichung der angestrebten 17 Ziele nachhaltiger Entwicklung kann Bildung wichtige Beiträge leisten. Allen Menschen den Zugang zu Faktenwissen und validen Informationen zu ermöglichen, ist als Ziel in SDG 4 formuliert. Dies ist eine Grundlage, um Auszubildende und Ausbildende in die Lage zu versetzen, den Herausforderungen gerecht zu werden. Weiterhin ermöglicht Bildung methodische Vorgehensweisen und Wege der Transformation zu erkunden, zu reflektieren und in geplante Handlungen zu übersetzen. Angesichts globaler Vernetzung mittels Digitalisierung und internationaler Handels- und Wirtschaftsbeziehungen ist es heutzutage prinzipiell möglich, auf eine nie dagewesene Vielfalt und Qualität von Wissen zuzugreifen und Nachrichten in Echtzeit auszutauschen.
Die neue Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ ist deshalb zentral für eine BBNE, sie enthält auch eine Position, in der Ausbildung für eine adressatengerechte Kommunikation gefordert wird (BIBB 2021):
- unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren
Bildung für nachhaltige Entwicklung – die Auseinandersetzung mit den 17 Zielen – ist eine Querschnittsaufgabe im Unterricht der Berufsschule, aber eben auch die Ausbildungsordnungen verlangen die integrative Vermittlung. Die 17 Ziele der Agenda 2030 berühren alle Lebensbereiche und fokussieren sich jeweils auf unterschiedliche Bereiche von Gesellschaft, Umwelt und Wirtschaft; sie stehen untereinander in Wechselbeziehung bzw. überlappen sich wechselseitig. Alle Themen der Berufstätigkeit und des Unterrichts können in Beziehung zu einem oder mehreren Zielen betrachtet werden, wodurch im Verlauf der Ausbildung das komplexe Bild der Nachhaltigkeit in seiner Ganzheit und Komplexität sichtbar wird.
Der verantwortungsbewusste und eigenverantwortliche Umgang mit zukunftsorientierten Technologien, digital vernetzten Medien sowie Daten- und Informationssystemen wird im Rahmenlehrplan als zu fördernde Kompetenz benannt. Diese Kompetenzen können unterstützt und ergänzt werden durch die Förderung lebensbegleitenden Lernens sowie der beruflichen und individuellen Flexibilität zur Bewältigung der sich wandelnden Anforderungen in der Arbeitswelt und Gesellschaft.
Wir haben zur Veranschaulichung zwei Themen zur exemplarischen, modularen Bearbeitung ausgewählt, die sowohl im Beruf als auch im gesellschaftlichen Leben relevant sind:
- Rohstoffe – Beispiel Kupfer
- Pro-und-Contra-Argumenten für die Errichtung einer Windkraftanlage
Aufgabe 1: Rohstoffe - Beispiel Kupfer
Vor der eigentlichen Rahmenaufgabe (Aufgabenstellungen A bis D) sollten sich die Schülerinnen und Schüler einen Überblick über die ökologische, wirtschaftliche und soziale Bedeutung der Kupfergewinnung verschaffen. Hierzu dient die folgende einführende Aufgabenstellung:
- Recherchieren und verstehen von Informationen über Kupferbergbau und deren Einflüsse auf Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft.
- Erstellen einer Kriterienliste zur Beschaffung von Kupfer und Bestimmung der Abfallmengen im Sinne der Nachhaltigkeit.
- Analysieren/dokumentieren des in Ihrem Ausbildungsbetrieb/in der Berufsschule verwendeten Kupfers anhand der Kriterien.
Intention und Ziel der Aufgabe
Die Gewinnung, Verarbeitung und Verwendung von Kupfer soll möglichst umweltverträglich gestaltet werden, dazu gehört, Energie- und Rohstoffressourcen möglichst effizient und schonend zu nutzen. Zudem sind – im Sinne der sozialen Verantwortung und Sorgfaltspflichten der Unternehmen – internationale Standards zum fairen Umgang mit Beschäftigten zu erfüllen.
Um ein umfassendes Verständnis der Thematik zu gewinnen, soll hier die nachhaltige Entwicklung aus verschiedenen Perspektiven betrachtet werden, die durch Rollenübernahme in Kleingruppen repräsentiert werden können.
- für die Umweltaspekte: die Perspektive von Umweltschutz-Organisationen und lokaler Bevölkerung bzgl. deren Ernährungssicherheit
- für den sozialen Aspekt: die Perspektive von Beschäftigten, Gewerkschaften und internationaler Arbeitsorganisation (ILO)
- für den wirtschaftlichen Aspekt: die Perspektive von Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette
- für den politischen Aspekt: internationale Programme zur Erreichung der Ziele nachhaltiger Entwicklung (SDGs) und des Klimaschutzes (Kyoto-Protokoll), nationale Umsetzungspläne und die geopolitische Lage beteiligter Länder.
Kupfer ist als Material besonders relevant, da es, über sein Vorhandensein in allen elektrischen Anlagen hinaus, ein wichtiger Stoff für die Realisierung der “Energiewende”, also Ausbau der erneuerbaren Energien und die Umstellung auf elektrische Antriebe ist. Es ist mit einer anhaltend hohen Nachfrage und nachfolgend mit einer Verknappung des Rohstoffes Kupfer zu rechnen.
Kupfer: Aufgabenstellung A:
- Diskutieren Sie, welche Herausforderungen und mögliche Gefahren sich aus dem Umstand ergeben, dass ein begrenzt vorhandener Rohstoff von zentraler Bedeutung für Wirtschaft und Energieversorgungssicherheit ist.
- Erarbeiten Sie Vorschläge, was Unternehmen, die Staatengemeinschaft der Welt und Nichtregierungsorganisationen jeweils tun können, um den Kupferbedarf zu sichern.
Die folgenden Abschnitte enthalten Informationen zur Bearbeitung der Aufgabenstellung:
Kupfervorkommen im Verhältnis zum Bedarf
Die Menge der Kupferförderung lag 2019 lt. BGR bei ca. 20,5 Mio. t. Die weltweit bekannten Reserven belaufen sich auf 870 Mio. t. Die weltweite Nachfrage lag im selben Jahr bei ca. 24,5 Mio. t. (BGR 2021)
Produktionsschritte: Energie- und Emissionen
99 Prozent der bergbaulich gewonnenen Metalle, die in Deutschland benötigt werden , kommen aus dem Ausland. (AK-Rohstoffe o. J.)Auf dem Weg zur Gewinnung durchläuft Kupfer verschiedene Schritte, für die Energie aufgewendet wird: Lösen, Laden, Transportieren und Aufbereitung (Flotieren, Mahlen bzw. Laugung, Raffination). Die Menge des Energieaufwands variiert je nach Erzgehalt, Abbautiefe und Transportdistanzen. Auch die Art der Energieressource – fossil oder erneuerbar – ist von Bedeutung für die Menge an Emissionen.
Wichtig zu wissen ist, dass ca. 60 ‒ 90 Prozent des Energieverbrauches bei der Erzeugung einer Tonne Kupfer auf Bergbau und Aufbereitung entfallen, wobei die Aufbereitung tendenziell der Hauptenergieverbraucher ist (Elshkadi et al 2016). Pro Tonne Kupferkonzentrat – in diesem Zwischenschritt der pyrometallurgische Aufbereitung wird das vor- gebrochene Erz zunächst unter Zugabe von Wasser auf ca. 50 µm Korngröße gemahlen (BGR 2020)- liegt der Energieverbrauch derzeit im Mittel in der Größenordnung von 8.300 MJ. (pro Tonne Erz ca. 200MJ; Norgate et al. 2010).
Umweltbelastende Emissionen entstehen durch Reststoffe aus dem Erz, je nach Lagerstätte und dessen mineralogischer Beschaffenheit, aber auch durch lokal unterschiedlicher Lagerung. Durch den Wasserkreislauf gelangen belastende Stoffe in die Umwelt. Auch die THG Emissionen variieren stark je nach Aufbereitungsmethode (hydrometallurgisch oder pyrometallurgisch) und Art der eingesetzten Energie (fossil oder erneuerbar). Diese werden im Durchschnitt auf 30-40 kg pro Tonne Kupfererz geschätzt. Die Art der Stromproduktion, ob aus erneuerbaren oder fossilen Ressourcen, ist dabei für die THG-Emissionen von entscheidender Bedeutung.
Kupfer Aufgabenstellung B
- Erstellen Sie eine Präsentation, die den Energiebedarf und die THG-Emissionen an den verschiedenen Stationen des Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses von Kupfer zeigt.
- Diskutieren Sie die Vor-und Nachteile verschiedener Energieträger (fossil/ erneuerbar) und deren Auswirkungen auf den Klimawandel.
Eine weitere Dimension der nachhaltigen Entwicklung ist die wirtschaftliche Bedeutung des Rohstoffs. Entlang der Wertschöpfungskette Bergbau, Verarbeitung und Vermarktung werden Gewinne erwirtschaftet. Davon profitieren Unternehmen, deren Teilhaber (Aktionäre) und auch Staaten durch die jeweiligen Steuern und Abgaben. Die Schaffung von Arbeitsplätzen trägt zur sozio-ökonomischen Sicherheit, sowie zum Wohlstand der Bevölkerung bei, und erhöht die Kaufkraft in der jeweiligen Region. Arbeitsplätze haben somit eine ausstrahlende Wirkung auf den gesamten wirtschaftlichen Erfolg eines Landes. Die daraus resultierenden Steuereinnahmen kann ein Land in Infrastruktur und Bildung investieren. Dies kann einen wichtigen Beitrag zu Wohlstand und Entwicklung eines Landes und seiner Bevölkerung beitragen.
Kupfer: Aufgabenstellung C
- Erstellen Sie eine Übersicht, welche Beteiligten (Organisationen, Einzelpersonen, etc.) von Gewinn und Beschäftigung profitieren.
- Tauschen Sie sich darüber aus, was wirtschaftlicher Wohlstand aus Ihrer Sicht bedeutet und was die wirtschaftliche Entwicklung für Menschen in einem Land mit Kupfervorkommen, z. B. in Chile in Südamerika, oder in Sambia in Afrika, bedeutet.
- Diskutieren Sie Pro und Kontra einer wirtschaftlichen Entwicklung angesichts der zu befürchtenden Auswirkungen auf die Umwelt (Ackerflächen, Wasserverbrauch, Artenvielfalt) und beziehen Sie Ihre Ergebnisse auf Ihre Vorstellungen von Wohlstand.
Kupfer: Aufgabenstellung D
Um die Betrachtung des Rohstoffkreislaufs zu vervollständigen, fehlt noch das Thema „Abfall und Recycling”. Kupfer ist ein Metall, das sich ohne Funktionalitätsverlust unendlich häufig recyceln lässt. Aus Nachhaltigkeitsperspektive ist ein geordnetes, formelles Recycling unter Verwendung moderner Technologien zur Etablierung einer Kreislaufwirtschaft für Kupfer besonders erstrebenswert. (BGR 2020)
- Recherchieren Sie Beschaffungsquellen für Kupferprodukte aus Wiederverwertung/Recycling und dokumentieren Sie das Abfallmanagement im Betrieb bzw. auf einer Baustelle.
Kupfer: Zusammenfassung
Erstellen Sie abschließend eine Liste mit Vorschlägen für eine ökologisch, soziale und wirtschaftlich nachhaltige Nutzung von Kupfer.
Aufgabe 2: Errichtung einer Windkraftanlage - Argumenten Pro-und-Contra
Zur Diskussion steht die Errichtung einer Windkraftanlage (WKA). Diese dient dem Ausbau der erneuerbaren Energien, ist also Teil der Energiewende. Technisch betrachtet handelt es sich um eine Energieumwandlung: die kinetische Energie bewegter Luft wird in elektrische Energie umgewandelt – es wird also Strom erzeugt.
Bitte vergewissern Sie sich zunächst über den technischen Konstruktionsaufbau einer Windkraftanlage und stellen Sie eine Stückliste aller benötigten Materialien zusammen. Diskutieren Sie unter Berücksichtigung der Aspekte nachhaltiger Entwicklung die Vor-und Nachteile einer solchen Anlage: mögliche Belastungen der Umwelt lokal und global, mögliche Belastungen der Gesellschaft lokal und global, Wirkungen auf den Klimaschutz, politischer Stellenwert, Wirtschaftlichkeit.
Für die Betrachtung einer WKA aus den unterschiedlichen Perspektiven der Nachhaltigkeit sind folgende Aspekte von Bedeutung:
- Bedeutung von Windkraftanlagen für den Klimaschutz,
- Ressourceneinsatz,
- Energierücklaufzeit,
- Auswirkungen auf die Umwelt: Tierwelt
- Auswirkungen auf die Umwelt: Flächenverbrauch,
- Auswirkungen auf die Gesellschaft
- Lebensdauer der Anlage
- Rückbau und Recycling.
Aufgabenstellung und Ablauf
Ziel der Aufgabe ist, anhand der genannten Aspekte eine Darstellung der Pro- und Contra-Argumente zu erarbeiten, wie sie z. B. lokalen Entscheidungsträger:innen vorgelegt werden können. Das Verfahren geht über zwei Stufen:
- Zunächst entwickeln die Schülerinnen und Schüler in Partnerarbeit Pro-und-Contra-Argumente. Nutzen Sie die folgende Tabelle.
- Hinweis: Unten finden sich weitergehende Informationen.
- Anschließend werden die Argumente auf Karteikarten oder an die Tafel geschrieben, sortiert und gruppiert.
- Danach erfolgt eine Punktbewertung. Jede Schülerin und jeder Schüler erhält 5 Punkte. Panaschieren (verteilen der Punkte) und Kumulieren (mehrfach Bepunktung eines Argumentes) ist erlaubt.
- Abschließend wird das Ergebnis diskutiert.
Windenergie: Arbeitsblatt
Pro-Argumente | Contra-Argumente | |
Bedeutung von Windkraftanlagen für den Klimaschutz | 1. 2. 3. | 1. 2. 3. |
Ressourceneinsatz | 1. 2. 3. | 1. 2. 3. |
Energierücklaufzeit | 1. 2. 3. | 1. 2. 3. |
Umweltauswirkung: Tiere | 1. 2. 3. | 1. 2. 3. |
Umweltauswirkung: Flächenverbrauch | 1. 2. 3. | 1. 2. 3. |
Auswirkung auf Gesellschaft | 1. 2. 3. | 1. 2. 3. |
Lebensdauer der Anlage | 1. 2. 3. | 1. 2. 3. |
Rückbau und Recycling | 1. 2. 3. | 1. 2. 3. |
Windenergie: Hintergrundinformation
Klimaschutz und Erneuerbare Energien
Ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz ist die Einsparung von THG-Emissionen, die eng mit der Verbrennung fossiler Rohstoffe verknüpft ist. Ein Weg zur Erreichung von Einsparungen kann über die Umstellung auf stromsparende Geräte (Geräte aller Art in Haushalt, Öffentlichkeit und Produktion) führen. Der Strom kann aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen werden: Wind, Sonne und Wasser, sie sind zeitlich „endlos“, aber mengenmäßig begrenzt verfügbar.
Materialaufwand von Windkraftanlagen
Windkraftanlagen bestehen zum größten Teil aus Beton und Stahl. Daneben bestehen sie aus einer Vielzahl weiterer Rohstoffe wie z. B. Kupfer für das elektrische System, seltenen Metallen und Erden wie Mangan, Selen, Molybdän und Niob sowie faserverstärkte Kunststoffe (GFK bzw. CFK) für die Rotorblätter. Bis zu 200 Tonnen Metalle sind in einer einzelnen Windkraftanlage verbaut, der Großteil davon ist Stahl. Verglichen mit anderen Kraftwerkstypen liegt bei Windkraftanlagen der Anteil von energieintensiven Metallen mit 28,5 Prozent über dem Durchschnitt. So betrug beispielsweise der Materialbestand der deutschen Kohlekraftwerke 17,0 Mio.t, wobei 14,5 Mio.t auf Beton entfielen. (Wuppertal Institut 2011) Bei diesem Vergleich wird allerdings der fossile Brennstoffbedarf der Wärmekraftwerke nicht berücksichtigt.
Energierücklaufzeit und Amortisation
Die Energierücklaufzeit beschreibt die Zeit, die vergeht, bis ein Kraftwerk genauso viel Energie erzeugt hat, wie zu dessen Produktion, Transport, Errichtung, Betrieb usw. benötigt wurde. Die Energierücklaufzeit beträgt bei Windkraftanlagen etwa drei bis sieben Monate, wobei zusätzlich der Energieaufwand für Wartung während der Nutzungszeit und Rückbau im Sinne einer Lebenszyklusanalyse zusätzlich berücksichtigt werden sollte. Der produzierten elektrischen Energie wird in der Regel die eingesparte Primärenergie gegenübergestellt. Eine kWhelektrisch ist energetisch etwa dreimal so wertvoll wie eine kWhthermisch, da der Wirkungsgrad der Umwandlung bei ca. 0,3 bis 0,4 liegt. Die thermische Energie lässt sich aufgrund des Umwandlungswirkungsgrades von 0,8 bis 0,9 etwa der Primärenergie gleichstellen.
Windkraft, Naturschutz und Flächenbedarf
Die ökologischen Folgen der Windkraft für Vögel, Fledermäuse und Insekten werden seit ca. 2010 wissenschaftlich untersucht. Um Kollisionen von Vögeln und Fledermäusen mit Windkraftanlagen zu vermeiden, ist die Einbeziehung der ökologischen Ansprüche der betroffenen Tierarten bei der Standortwahl entscheidend. Fledermäuse, Rotmilane, Mäusebussard, Seeadler, Wiesenweihe, Uhu und Schwarzstorch sind durch Kollisionen mit den Rotorflügeln besonders gefährdet. Zur Minimierung dieser Probleme können gegebenenfalls Abschaltungen in bestimmten Zeiten oder andere Steuerungsmaßnahmen in Abstimmung mit Naturschutz Experten vor Ort hilfreich sein. Die überwiegende Zahl der Windräder befindet sich derzeit auf landwirtschaftlich genutzten Flächen, von denen jedoch weiterhin 99 Prozent als Ackerfläche genutzt werden können. Eine 3-MW-Anlage hat eine Fundamentfläche von ca. 300 m². Damit ergibt sich bei einem jährlichen Regelarbeitsvermögen von ca. 6,4 Mio. kWh eine Jahresproduktion von rund 21 MWh/m² Fundamentfläche. Dies liegt oberhalb des Wertes eines 750-MW-Steinkohlekraftwerks mit 4000 Volllaststunden, das unter Berücksichtigung von Nebengebäude und Kohlelager (aber ohne Bergbauflächen) Werte von 15 bis 20 MWh/m² erreicht. Mit zunehmender Anlagengröße wird der relative Platzbedarf von Windkraftanlagen kleiner (Hau 2014). Dazu kommt die Flächenversiegelung durch Zufahrtswege für die Wartung und Instandhaltung.
Windkraft, Gesundheitsschutz und Akzeptanz
Themen des Gesundheitsschutzes bzgl. Lärm und Schattenwurf sowie die Veränderung des Landschaftsbildes können bei der lokalen Bevölkerung zu Bedenken oder gar Ablehnung bezüglich der Errichtung einer Windkraftanlage führen. Schattenwurf- und Lärm-Immissionsrichtwerte sind jeweils durch Bundesgesetze geregelt. Befürchtungen, dass Belastungen dieser Art entstehen, sollten jedoch sehr ernst genommen werden. Im Rahmen von frühzeitigen Bürgerbeteiligungsverfahren und fachlicher Informationsbereitstellung während der Genehmigungs- und Planungsphase kann die Akzeptanz erhöht bzw. gewonnen werden. Gesetzlich ist die Beteiligung der Bevölkerung sogar verpflichtend,wie sich am Beispiel von Mecklenburg-Vorpommern zeigt. (Zeit 5.5.2022)
Wartung und Instandhaltung von WKA
Wartung und Instandhaltung leisten einen Beitrag zur Laufzeitverlängerung einer Anlage. Es liegt auf der Hand, dass dadurch Rohstoffe und THG-Emissionen aus Herstellungsprozessen eingespart werden können. Insbesondere die vorausschauende Instandhaltung, die durch digitale Sensorik unterstützt werden kann, ist hier wichtig. Windkraftanlagen werden für eine Lebensdauer von 20 Jahren konzipiert. Dies entspricht den von der International Electronical Commission (IEC mit Sitz in Genf) für die Zertifizierung von Windkraftanlagen festgelegten Normen
Recycling von WKA
Während für die metallischen Bestandteile wie Stahl und Kupfer gute Recyclingmöglichkeiten bestehen, gibt es für die Faserverbundwerkstoffe laut einer Studie des Umweltbundesamtes (2019) noch unzureichende Kapazitäten. Fraglich ist auch die Rückgewinnungsmöglichkeiten Seltener Erden. Zum Abschluss sei auf ein Beispiel hingewiesen, wie ein Unternehmen der Branche die Herausforderung „Nachhaltige Entwicklung im Unternehmen“ in reale Praxis umsetzt: Lesen Sie bitte den
- Nachhaltigkeitsbericht von Enercon (2020): www.enercon.de/fileadmin/Redakteur/Medien-Portal/broschueren/pdf/ENERCON_-_Sustainability_Report_2020.pdf
- AK Rohstoffe (o.J): 12 Argumente für eine Rohstoffwende. Online: https://ak-rohstoffe.de/rohstoffwende/
- BGR (2021): Kupfer und Nachhaltigkeit. Online: https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/Informationen_Nachhaltigkeit/kupfer%202021.pdf
- BGR Bundesanstalt und Geowissenschaften und Rohstoffe 2020: Deutschland – Rohstoffsituation 2020. online: https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Downloads/rohsit-2020.pdf?__blob=publicationFile&v=4
- BIBB Bundesinstitut für berufliche Bildung (2021): Vier sind die Zukunft. Online: www.bibb.de/de/pressemitteilung_139814.php
- BMWK Bundesministerium für Wirtschaft und Klima (o. J.a): Branchenskizze – Elektrotechnik- und Elektronikindustrie. Online: https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Artikel/Branchenfokus/Industrie/branchenfokus-elektrotechnik-und-elektronikindustrie.html
- DERA Deutsche Rohstoffagentur (2019): Mangan – Rohstoffwirtschaftliche Steckbriefe. Online: www.deutsche-rohstoffagentur.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Downloads/rohstoffsteckbrief_mn.pdf
- DERA Deutsche Rohstoffagentur (2021): Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2021. Online: https://www.deutsche-rohstoffagentur.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/DERA_Rohstoffinformationen/rohstoffinformationen-50.pdf?
- DLF Deutschlandfunk (2022): Down Unders neuer Rohstoffboom. Online: https://www.deutschlandfunkkultur.de/australien-wirtschaftsboom-export-lng-lithium-100.html
- DW Deutsche Welle (2019):Bergbau und soziale Konflikte in Lateinamerika. Online: https://www.dw.com/de/bergbau-und-soziale-konflikte-in-lateinamerika/a-50403973
- elektroniknet; Arnold, Heinz (2021): Die Top-Ten-Kobalt-Produzenten. Online: https://www.elektroniknet.de/power/die-top-ten-kobalt-produzenten.187424.html
- Elshkaki Ayman, Graedel TE, Ciacci,Luca, Reck, Barbara (2016): Copper demand, supply, and associated energy use to 2050. In: Global Environmental Change 39: 305–315. Online: https://pdf.sciencedirectassets.com/271866/1-s2.0-S0959378016X00040/1-s2.0-S0959378016300802/Ayman_Elshkaki_Copper_Resources_2016.pdf?
- Enercon (2020): Nachhaltigkeitsbericht. Online: https://www.enercon.de/fileadmin/Redakteur/Medien-Portal/broschueren/pdf/ENERCON_-_Sustainability_Report_2020.pdf
- EUR-Lex(2017): Verordnung (EU) 2017/821 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2017 zur Festlegung von Pflichten zur Erfüllung der Sorgfaltspflichten in der Lieferkette für Unionseinführer von Zinn, Tantal, Wolfram, deren Erzen und Gold aus Konflikt- und Hochrisikogebieten. Online: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32017R0821
- evertiq (2015): Chinas Kabelindustrie auf Wachstumskurs im Jahr 2014. Online: https://evertiq.de/design/16473
- Fraunhofer ISI (2020): Recycling von Lithium-IonenBatterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau. Online: https://www.isi.fraunhofer.de/content/dam/isi/dokumente/cct/2021/VDMA_Kurzstudie_Batterierecycling.pdf
- Hau, Erich (2014): Windkraftanlagen – Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit. 5. Auflage. Springer, Berlin/Heidelberg 2014, S. 671f.
- ICSG – International Copper Study Group (2021): Copper Bulletin October 2021. ‒ 28, 10: 55 S.. Online:https://icsg.org/
- ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Cobalt, Preis, Geschichte, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/kobalt/
- ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Lithium, Preis, Geschichte, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/lithium/
- ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Mangan, Preis, Geschichte, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung. Online:https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/mangan/
- ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Nickel, Preis, Geschichte, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/basismetalle/nickel/
- Lindeiner, A. v. (2014): Windkraft und Vogelschutz. – ANLiegen Natur 36(1): 39–46, Laufen. Online: https://www.anl.bayern.de/publikationen/anliegen/doc/an36107lindeiner_2014_windkraft_und_vogelschutz.pdf
- Mineral Processing (o. J.): Boom – Neue Zeitrechnung für Lithium. Online: https://www.at-minerals.com/de/artikel/at_Boom-2849518.html
- Misereor (2018) Rohstoffe für die Energiewende – Menschenrechtliche und ökologische Verantwortung in einem Zukunftsmarkt. Online: https://www.misereor.de/fileadmin/publikationen/studie-rohstoffe-fuer-die-energiewende.pdf
- Norgate T, Haque N (2010) Energy and greenhouse gas impacts of mining and mineral processing operations. Journal of Cleaner Production 18: 266–274]. Kurzfassung auf Elsevier/Science Direct (2010): https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652609003199
- Österreichische Chemie / Fischer, Birgit (2021): LANXESS startet Elektrolyt-Herstellung für Lithium-Ionen-Batterien. Online: https://www.chemie-zeitschrift.at/news/lanxess-startet-elektrolyt-herstellung-fuer-lithium-ionen-batterien/
- savethechildren (2022): KINDERRECHTSVERLETZUNGEN BEIM KOBALTABBAU UND WIE DAGEGEN VORGEGANGEN WERDEN KANN. Online: https://www.savethechildren.de/news/studie-kinderrechtsverletzungen-beim-kobaltabbau-und-wie-dagegen-vorgegangen-werden-kann/
- SGL Carbon (o. J.): Vorkommen und Herstellung von Graphit. Online: https://www.sglcarbon.com/alles-rund-um-graphit/
- Springer / Urbansky, Frank (2021): Kamera soll Vogelschlag verhindern. Online: https://www.springerprofessional.de/windenergie/energie—nachhaltigkeit/kamera-soll-vogelschlag-an-windraedern-verhindern/19372374
- statista (2023): Graphit: Minenproduktion nach Ländern bis 2022. Online: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/153728/umfrage/minenproduktion-von-graphit-nach-laendern/
- statista (2023): Minenproduktion von Nickel nach den wichtigsten Ländern im Jahr 2022. Online: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/37062/umfrage/produktion-von-nickel-weltweit-nach-laendern/
- TAZ (o. J.): Der Schatz vom Jadar-Tal. Online: https://taz.de/Umstrittenes-Lithium-aus-Serbien/!5899786/
- UBA Umweltbundesamt (2022): CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde Strom steigen 2021 wieder an. Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/co2-emissionen-pro-kilowattstunde-strom-steigen
- UBA Umweltbundesamt 2019:Zu geringe Recyclingkapazitäten für Rückbau von Windenergieanlagen. Online: https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/zu-geringe-recyclingkapazitaeten-fuer-rueckbau-von
- VW (o. J.): Elektroautos sind ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz. Online: https://www.volkswagenag.com/de/news/stories/2020/03/lithium-mining-what-you-should-know-about-the-contentious-issue.html#
- Weltbank (2022): Deutschland. Online: https://data.worldbank.org/country/de?locale=de
- Windkraft-Journal, 22.10.2021, online: https://www.windkraft-journal.de/2021/10/22/windanlagen-und-solaranlagen-pro-megawatt-werden-zirka-8-000-kilogramm-kupfer-verbraucht/168089
- Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH (2011): Materialbestand und Materialflüsse in Infrastrukturen. Online: https://epub.wupperinst.org/frontdoor/deliver/index/docId/3973/file/MaRess_AP2_4.pdf
- www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/nachhaltigkeitsziele-verstaendlich-erklaert-232174
- Zeit 2022:Verpflichtende Bürgerbeteiligung bei Windparks ist verfassungsgemäß. Online: https://www.zeit.de/wirtschaft/2022-05/windparks-mecklenburg-vorpommern-buergerbeteiligung-bundesverfassungsgericht
- ZVEI (2021): Welt-Elektromarkt ‒ Ausblick bis 2022. Online: www.zvei.org/fileadmin/user_upload/Presse_und_Medien/Publikationen/2021/Juli/ZVEI-Welt-Elektromarkt_Ausblick_bis_2022/ZVEI-Welt-Elektromarkt-Ausblick-bis-2022-Juli-2021.pdf
- ZVEI Fachverband Kabel: Jahresbericht 2021. Online https://www.zvei.org/fileadmin/user_upload/Presse_und_Medien/Publikationen/2021/Juni/Jahresbericht_ZVEI_FV_Kabel_Juni_2021/Jahresbericht-ZVEI-FV-Kabel-Juni-2021.pdf
- ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. (2020): Wie sichern wir die Versorgung mit Materialien und Komponenten in der elektrischen Antriebstechnik? Online: https://www.zvei.org/fileadmin/user_upload/Presse_und_Medien/Publikationen/2020/September/ZVEI_PP__Elektrische_Antriebe-_Eine_industrielle_Schlu__sseltechnologie_13.07.20NEU.pdf
Arbeitsblätter: SDG-Wertschöpfungskettenanalyse
SDG 15 - Biodiversität
Wo werden die Rohstoffe abgebaut –
in biologisch armen oder biologisch reichen Gebieten?
Bewertungskriterien der Biodiversität anhand der Vegetationszonen
Indikator | Bewertung |
Eisschilde, Kältewüsten, heiße Wüsten und Halbwüsten, winterkalte Wüsten und Halbwüsten; Flechten- u. Moostundra, Gebirge | 3 Punkte |
Hochlandsteppen u. -wüsten; Grassteppen u. Salzwiesen; Dornstrauch- u. Kakteensavannen; Bergtundra, alpine Matten und Heiden; | 2 Punkte |
Zwergstrauch- u. Wiesentundra; subpolare Wiesen, Strauch- u. Trockensteppen; | 1 Punkt |
Heiden und Moore; Laubholz Waldtundra u. boreale Auen; Hartlaubvegetation; | -1 Punkte |
Nadelholz Waldtundra; sommergrüner borealer Nadelwald; gemischte Waldsteppen; gemäßigte Bergwälder; Trockensavannen | -1 Punkte |
Regengrüne Feuchtsavannen; Immergrüner borealer Nadelwald; gemäßigte Laub- u. Auenwälder; Laub- und Nadelmischwälder | -2 Punkte |
Riedsümpfe u. flutende Wasserpflanzen; subtropische Bergwälder; subtropische Feuchtwälder; gemäßigte Küsten-Regenwälder | -4 Punkte |
tropische Gebirgsregenwälder, trop. u. subtrop. Regenwälder; trop. u. subtrop. regengrüne Feuchtwälder, tropische Trockenwälder | -6 Punkte |
Bewertung eines Rohstoffes für eine Elektronik
Metall 1 – Minenname | Metall 1 – Minenname | Metall 1 – Minenname | |
Vegetationszone | |||
Bewertung |
SDG 3 - Gesundheit & Stäube
Wo werden die Rohstoffe abgebaut – in dünn oder in dicht besiedelten Regionen?
Bewertungskriterien Bevölkerungsdichte
|
|
Bewertung der Belastung der Bevölkerung in der Nähe einer Mine
Metall 1 – Minenname | Metall 1 – Minenname | Metall 1 – Minenname | |
Bevölkerungsdichte in der Region | |||
Bewertung |
SDG 7 / 13 - Energieressourcen und Emissionen
- Wie ist der Strommix in dem Land, wo der Bergbau betrieben wird?
- Wie ist der Strommix in dem Land, in dem das Rein-Metall hergestellt wird?
- Welcher Strommix wird für die Herstellung des Bauteils, der Baugruppe oder das Produkt verwendet?
Bewertungskriterien EE-Anteil
|
|
Bewertung des Strommixes für ein Bauteil hergestellt in unterschiedlichen Ländern
Metall 1 – Minenname | Metall 1 – Minenname | Metall 1 – Minenname | |
Strommix | |||
Bewertung |
SDG 6 - Wasserverbrauch
- Wie ist der Wasserbedarf der Mine?
- Wo liegen die Minen – in sehr ariden oder in sehr wasserreichen Regionen?
- Wenn Sie in ariden Regionen liegen – wo kommt das Wasser her?
- Ist der Wasserbedarf relevant für den Wasserhaushalt des Landes oder der Region?
Bewertungskriterien Wasser
Wasser- verbrauch | Aridität der Region | Wasserversorgung | Relevanz des Wasserverbrauchs |
|
|
|
|
Bewertung des Wasserverbrauchs und der Wasserverfügbarkeit
Metall 1 – Minenname | Metall 1 – Minenname | Metall 1 – Minenname | |
Lage | |||
Wasserbedarf | |||
Aridität | |||
Wasserversorgung | |||
Relevanz | |||
Bewertung |
SDG 12 - Nutzung von IT-Produkten
Welchen Anteil hat die Herstellung eines Produktes an dem nachhaltigen CO2-Budget von 1,5 t pro Jahr und Bürger*in?
Bewertungskriterien Anteil der Primärenergie am jährlichen CO2-Budget
|
|
Bewertung des Primärenergieaufwands, des Energieverbrauchs und sein Anteil am CO2-Budget - Beispiel Tablets
Anteil hat die Elektronik am Verbrauch von Nutzenergie | Produkt 1 …….…………… | Produkt 2 …….…………… |
Aufwand an Primärenergie (Herstellung, Transport, Nutzung, Entsorgung) (kWh und kg CO2-Äq) | ||
Lebensdauer (Jahre) | ||
Emissionen und Energieverbrauch p.a (kWh/a & kg CO2-Äq/a) | ||
Anteil am 1,5 t CO2-Budget p.a. (%) | ||
Bewertung |
SDG 12/13 - Stromverbrauch in der Nutzungsphase
- Wie ist der Anteil des Stromverbrauchs durch die Elektronik am Gesamtstromverbrauch der Geräte?
- Wie ist der Energieverbrauch pro Nutzeinheit der Geräte (z. B. eine Stunde Kochen, Waschen, Kühlen, Beleuchten)?
Bewertungskriterien: Nutzenergie (2 Fragen, s.u.)
Anteil der Elektronik am Stromverbrauch | Energieverbrauch pro Nutzeinheit |
|
|
Bewertung des Energieverbrauchs der Elektronik eines Gerätes
Anteil hat die Elektronik am Verbrauch von Nutzenergie | Antwort – Gerät 1 | Bewertung |
Anteil der Energie für die Elektronik | ||
Verbrauch an Nutzenergie | ||
Summe der Bewertung |
Bewertung des Energieverbrauchs der Elektronik eines Gerätes
Anteil hat die Elektronik am Verbrauch von Nutzenergie | Antwort – Gerät 2 | Bewertung |
Anteil der Energie für die Elektronik | ||
Verbrauch an Nutzenergie | ||
Summe der Bewertung | +0 |
Rohstoffe und die soziale Dimension der Nachhaltigkeit
- Ist der Umweltschutz in den Ländern etabliert und schützt er so die Menschen?
Performance Index der Yale Universität: https://epi.yale.edu/epi-results/2022/component/epi - Welchen Rang nimmt das Land im internationalen Korruptionsindex ein?
Transparent International (o. J.): www.transparency.de/cpi/cpi-2021/cpi-2021-tabellarische-rangliste - Wie ist der Status der politischen und bürgerlichen Rechte? Nutzen Sie hierzu den Index von Freedom House Index: https://freedomhouse.org/countries/freedom-world/scores
Bewertungskriterien Soziale Dimension
Indikatoren Soziale Dimension | Bewertung |
Status des Umweltschutzes (je niedriger desto besser, von 1 bis 180) | 1-40 = +2 Punkte 41-80 = +1 Punkt 91-120 = -1 Punkt 121 -180 = -2 Punkt |
Ranking im Korruptionsindex (je niedriger desto besser, von 1 bis 180) | 1-40 = +2 Punkte 41-80 = +1 Punkt 91-120 = -1 Punkt 121 -180 = -2 Punkt |
Politische und Bürgerliche Rechte ( Punkte, je höher desto besser, von 0 bis 100 Punkte) | 100-75 = +2 Punkte 50-74 = +1 Punkt 25-49 = -1 Punkt 0-24 = -2 Punkt |
Bewertung eines Rohstoffes für eine Elektronik
Indikatoren Soziale Dimension | Rohstoff und Land 1 | Rohstoff und Land 1 | Rohstoff und Land 1 |
---|---|---|---|
Rohstoff | |||
Land | |||
Status des Umweltschutzes | |||
Ranking im Korruptionsindex | |||
Politische und Bürgerliche Rechte (Punkte, je höher desto besser) | |||
Summe der Bewertung |
Produkte und die ökonomische Dimension der Nachhaltigkeit
Welchen Nutzen hat das von Ihnen bewertete Produkt für die SDGs?
Bewertungskriterien Nutzen des Produktes für die SDG
|
|
|
Bewertung der Elektronik für ein Produkt ….. im Einsatzgebiet ……
SDG | Antwort: Der Einsatz des Produkts kann… | Bewertung |
SDG 1 – Keine Armut | ||
SDG 2 – Kein Hunger | ||
SDG 2 – Gesundheit und Wohlbefinden | ||
SDG 6 – Sauberes Wasser | ||
SDG 7 – Saubere Energie | ||
SDG 8 – Menschenwürdige Arbeit | ||
SDG 9 – Industrie und Innovation | ||
SDG 12 – Nachhaltige/r Konsum und Produktion | ||
SDG 13 – Klimaschutz | ||
SDG 14 Leben unter Wasser | ||
SDG 15 – Leben an Land | ||
Summe der Bewertung |
Bewertung mit den SDG
Material oder Produkt: ……………………………………. | Bewertung / relevantes SDG | Auf welcher Stufe der Wertschöpfungskette treten diese auf |
Wie ist der ökologische Nutzen des Produktes? | ||
Welche ökologische Belastung entsteht durch die Produktion? | ||
Wie ist der soziale Nutzen des Produktes? | ||
Welche sozialen Belastungen sind mit dem Produkt verbunden? | ||
Wie ist der ökonomische Nutzen des Produktes? | ||
Welche ökonomischen Belastungen sind mit dem Produkt verbunden? |
11 Projektaufgaben
Aufbauend auf beiden unterschiedlichen WKA, die einmal die Prinzipien der THG- und der SDG-Analysen einführen, finden sich ab Kapitel 6 Projektaufgaben für 11 unterschiedliche Berufsausbildungen mit einer jeweils spezifischen Projektaufgabe:
- Kap. 6.1 Elektroniker*in für Geräte und Systeme (IH)
- Die Projektaufgabe ist eine SDG-Wertschöpfungskettenanalyse eines smarten Thermostatventils.
- Kap. 6.2 Elektroniker*in für Betriebstechnik (IH)
- Kap. 6.1 Elektroniker*in für Geräte und Systeme (IH)
- Die Projektaufgabe ist eine Wertschöpfungsketten-Analyse von NCA-, NMC- und LFP-Batterien mit der Bestimmung von KEA (Kumulierter Energieaufwand)und KRA (Kumulierter Ressourcenaufwand).
- Die Projektaufgabe ist das Aufzeigen von Handlungsoptionen in Folge einer SDG-Wertschöpfungsketten-Analyse von NCA, NMC und LFP-Batterien.
- Die Projektaufgabe ist eine Bewertung der sozialen und der ökonomischen Dimension der Nachhaltigkeit beim Einsatz von Smart Speakern im Vergleich mit einer Haussprechanlage in einem Pflegeheim.
- Die Projektaufgabe ist eine Analyse von Zukunftstechnologien und der Kritikalität von Metallen für Synchronmotoren.
- Die Projektaufgabe ist ein SDG-Vergleich von elektrischen und motorbetriebenen Laubbläsers.
- Die Projektaufgabe ist eine Grundlage für eine Entscheidung im Gemeinderat zu schaffen, ob und welche PV-Anlagen gegebenenfalls die Gemeinde “Sonnenalb” energieautark machen können.
- Kap. 6.8 Elektroniker*in – FR Automatisierungs- und Systemtechnik (Hw)
- Die Projektaufgabe ist die Analyse der Wichtigkeit von Tantal und dessen Beiträge zur Erreichung der SDGs.
- Kap. 6.9 Elektroniker*in für Automatisierungs-Systemtechnik (IH)
- Kap. 6.8 Elektroniker*in – FR Automatisierungs- und Systemtechnik (Hw)
- Die Projektaufgabe ist der Vergleich des Primärenergieverbrauchs und der THG-Emissionen von unterschiedlichen Verpackungsmaterialien (Karton, Folie und Füllmaterial) mit unterschiedlichen Lieferketten und Materialien.
- Die Projektaufgabe ist abzuschätzen, inwieweit künstliche Intelligenz einen Beitrag zur Agenda 2030 leisten kann.
- Die Projektaufgabe, die Abwägung der Umweltauswirkungen und Energiebedarfe einer Vernetzung mit LAN oder WLAN.
- Die Projektaufgabe ist aufzuzeigen, ob eine derzeitige digitale Ausstattung mit dem 3t-CO2-Budget vereinbar ist.
Die Beschreibung umfasst jeweils:
- die Anbindung an die jeweiligen berufsprofilgebenden Berufsbildpositionen der jeweiligen Ausbildungsordnungen
- Hinweise auf zu nutzende Materialien (Links)
- ein Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Notwendige Materialien
- Internetzugang für die Recherche
- Computer zur Erstellung von Skizzen für technische Systeme
- Zeitaufwand: ein Projekttag
- Aufgabenbeschreibungen: siehe oben die Links
Elektroniker*in für Geräte und Systeme (IH)
Die Projektaufgabe ist die
- SDG-Wertschöpfungskettenanalyse eines smarten Thermostatventils
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgabe orientiert sich an den Vorschriften für den Ausbildungsberuf der Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in für Geräte und Systeme an den folgenden Qualifikationen (BMJ IH Geräte-Systeme 2018d) :
- Nr. 4: Umweltschutz
- Nr. 7: Planen und Organisieren der Arbeit …
- Nr. 13: Technische Auftragsanalyse, Lösungsentwicklung
- Nr. 14: Fertigen von Komponenten und Geräten
- Nr. 12: Beraten und Betreuen von Kunden
- Nr. 18: Geschäftsprozesse und Qualitätsmanagement im Einsatzgebiet
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Recherche des Aufbaus (Bauteile) und der Materialien für das Produkt
- wenn möglich: Massenanteile der Materialien schätzen
- Identifizierung besonders relevanter Materialien hinsichtlich:
- THG-Emissionen (vom Bergbau bis zum nutzbaren reinem Material)
- Berechnen Sie den kumulierter Ressourcenaufwand (KRA) für die Materialien mit Hilfe der 2.5 KRA – Kumulierter Rohstoffaufwand (Multiplizieren Sie die geschätzte Masse im Produkt mit dem KRA-Wert)
- Materialien, zu deren Herstellung gefährliche Stoffe verwendet werden
- Materialien, die vermutlich nicht nachhaltig gewonnen werden:
- aus Ländern, in denen Menschenrechte nicht beachtet werde
- aus Ländern, die von Korruption geprägt sind
- Materialien, die vermutlich nicht gut recycelt werden können
- Welche ökologische Belastung entsteht durch die Produktion- an welchen Stufen der Wertschöpfungskette treten diese auf?
- Wie ist der soziale Nutzen des Produktes?
- Wie ist der ökonomische Nutzen des Produktes?
- Welche sozialen und ökonomischen Belastungen sind mit der Wertschöpfungskette verbunden – an welchen Stufen der Wertschöpfungskette treten diese auf?
- Skizzierung der Wertschöpfungskette der ausgewählten Materialien
- Orientieren Sie sich an dem Beispiel der kleinen Elektrogeräte in Kapitel 4.4:
- SDG 12 / 13 -Primärenergiebedarf für Bauteile und Produkte
- Stellen Sie dieser Beschreibung den motorbetriebenen Laubbläser gegenüber
- Entwerfen Sie ein Bewertungsraster um zu entscheiden, welches der beiden Systeme in welchen Kategorien besser ist
- Betrachten Sie wichtige verschiedene SDG Sustainable Development Goals.
- Nutzen Sie für diese Aufgabe die Bewertungsraster in
Kap. 5.6 Arbeitsblätter: SDG-Wertschöpfungskettenanalyse
- Fassen Sie die Ergebnisse zusammen
- Hierzu können Sie verschiedene Tabellen nutzen:
Die Projektaufgabe
“Franz, wir müssen nachhaltiger werden”, sagte der Meister Willem der IV. zu seinem Auszubildenden. Die Willem-Thermo GmbH hat sich bisher gut mit dem Absatz von Energietechnik geschlagen. Meister Willem ist nun Willem IV., der den Betrieb führt. Sein Urgroßvater hatte es geschafft, eine Flüssigkeit zusammen zu mixen, die als Dehnelement zuverlässig den Durchfluss eines Ventils verändern konnte. Einmal eingestellt, und keiner musste sich mehr um die Regulierung der Zimmertemperatur kümmern. “Franz, es reicht nicht mehr, dass unsere Thermostate gut und absolut zuverlässig sind“, sagt Meister Willem der IV. “Unsere Kundinnen und Kunden wünschen sich mehr Bequemlichkeit. Hast du schon mal etwas vom ‘Geofencing’ gehört?” Franz kannte sich mit seinem Smartphone eigentlich gut aus, aber “Geofencing”? “Nicht so richtig”, sagte Franz, “Fencing hat sicher etwas mit “Zaun” zu tun. Bedeutet das “Einzäunen”?” “Das ist richtig”, sagte Meister Willem der IV. “Allerdings habe ich es auch erst nachschlagen müssen. Es ist gut bei Wikipedia erläutert. Es ist in der Tat so, dass du mit Geofencing einen Zaun um ein Haus ziehen kannst. Und wenn sich der Kunde mit dem Smartphone nähert, dann sendet das ein Signal. Und das Signal löst etwas aus, wie zum Beispiel, dass der Thermostat aufgeht. Aber hier wird der Zaun um das Büro des Kunden gezogen und wenn er das verlässt, wird das Signal gesendet. Weiß du warum?” Das war nun doch sehr einfach, dachte sich Franz. Jeden Abend kam er in die kalte Wohnung – weil er die Thermostate abgedreht hatte, um Geld zu sparen. Meister Willem der IV. war zwar nett und gut, aber sein Azubi-Lohn war nicht so großartig. “Ja, die Heizung braucht ein wenig Zeit, um den Raum zu erwärmen. Deshalb muss das Signal vorzeitig ausgelöst werden“, sagte Franz. “Unser Ingenieur hat einen sehr guten smarten Thermostaten entwickelt“, sagte Meister Willem der IV, richtete aber seinen Blick zur Decke, wie er es immer macht, wenn er unsicher ist. Franz sagte nichts, das war besser, wie er aus Erfahrung wusste. “Es gibt aber ein Problem.“ “Die Produkte sind teuer, deshalb haben wir nur wenige auf Lager gelegt.“ „Wir könnten aber jetzt einen Großauftrag bekommen und damit die neuen Maschinen finanzieren.“ “Und was ist das Problem?”, fragte Franz, als Meister Willem eine Pause einlegte. “Nachhaltigkeit ist unseren Kunden wichtig“. Der Kunde will ein ganzes Hochhaus mit seinen Büros ausstatten. Das sind rund 1.000 Thermostate. Aber er hat auch gefragt, ob unsere Thermostate nachhaltig sind. Klar habe ich geantwortet, wir zahlen Tariflohn, Überstunden werden ausgeglichen, es gibt Weihnachtsgeld und wir nehmen sie zum Recycling zurück. Aber das war ihm zu wenig. Er wollte wissen, woher wir das Metall und die Kunststoffe beziehen. Er fragte sogar, ob die Schrauben auch in Europa hergestellt werden oder etwas in Asien. Er hatte schlimme Dinge über die dortigen Fabriken gehört und wollte nicht, dass sowas bei ihm eingebaut wird. Und dann hat er noch auf die Elektronik hingewiesen: Kein Coltan hat er gesagt – nichts, was aus dem Kongo stammt und von Kindern abgebaut wird. Also, schau dir die Lieferkette an und prüfe, ob das Material, das wir einkaufen, irgendwo die Umwelt verpestet und ob die Hersteller auch einigermaßen fair sind. Der sagte nur, wir sollten die SDG prüfen. „Das kannst du sicher und nun fang an”.
Materialien zum Aufbau von Thermostaten
- energieblogger (o. J.): Wie funktioniert ein Thermostatventil?. Online: https://www.haustechnikverstehen.de/thermostat-heizung/
- Wikipedia: Thermostatventil. Online: https://de.wikipedia.org/wiki/Thermostatventil
- CO2-Online (o. J.): Heizungsthermostat: Funktionsweise und Aufbau. Online: https://www.co2online.de/energie-sparen/heizenergie-sparen/thermostate/heizungsthermostat-funktionsweise/
Quellenverzeichnis
BMJ IH Geräte-Systeme (2018d): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Geräte und Systeme: Teil 5. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
Berufsprofil
- IH Information: BIBB (o. J.b): Elektroniker für Geräte und Systeme/Elektronikerin für Geräte und Systeme (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/753159
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit: Unterstützen der Entwickler bei der Realisierung von Aufträgen, der Analyse geforderter Funktionalitäten und technischer Umgebungsbedingungen sowie der Konzipierung von Schaltungen, Montieren von Geräten und Systemen, Installieren und Konfigurieren von Programmen, Prüfen von Geräten und Systemen, Erstellen von Geräte- und Systemdokumentationen, Erstellen von Layouts und Fertigungsunterlagen, Vergeben und Koordinieren von Aufträgen zur Beschaffung von Bauteilen, Hilfsstoffen und Betriebsmitteln für die Realisierung von internen und externen Kundenaufträgen, Planen und Steuern der Produktionsabläufe, Organisieren von Gruppenarbeit, Einrichten, Programmieren, Optimieren und Warten von Fertigungs- und Prüfmaschinen, Mitwirken bei der Analyse und Optimierung von Fertigungsprozessen, Prüfen und Instandsetzen von Komponenten und Geräten, Arbeiten auch mit englischsprachigen Unterlagen und Kommunizieren auch in englischer Sprache, Zuordnung zu Elektrofachkräften im Sinne der Unfallverhütungsvorschriften, Nutzen von IT-Systemen, auch in digitalisierten Prozessen, Anwenden von Vorschriften zu Datenschutz und Informationssicherheit.
Berufliche Tätigkeitsfelder: Elektroniker/innen für Geräte und Systeme arbeiten vorwiegend in mittleren und größeren Industriebetrieben, die elektronische Systeme, Geräte oder Komponenten herstellen, montieren und warten. Entsprechende Unternehmen gibt es z. B. in den Bereichen Fahrzeugelektronik, Medizintechnik, Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Mess- und Regeltechnik.
Elektroniker*in für Betriebstechnik (IH)
Die Projektaufgabe ist
- eine Wertschöpfungsketten-Analyse von NCA-, NMC- und LFP-Batterien mit der Bestimmung von KEA (Kumulierter Energieaufwand)und KRA (Kumulierter Ressourcenaufwand)
Didaktische Hinweise
Die Projektausgabe orientiert sind an den Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Betriebstechnik: BMJ IH Elektro 2018 und BMJ IH Betriebstechnik 2018b):
- Nr. 4: Umweltschutz
- Nr. 7: Planen und Organisieren der Arbeit …
- Nr. 13: Technische Auftragsanalyse, Lösungsentwicklung
- Nr. 14: Fertigen von Komponenten und Geräten
- Nr. 12: Beraten und Betreuen von Kunden
- Nr. 18: Geschäftsprozesse und Qualitätsmanagement im Einsatzgebiete
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Berechnung der Massen der in einem Batteriespeicher von 500 kWh enthaltenen Metalle
- Berechnung von KEA und KRA unter Berücksichtigung eines Austausches von Batterien
- Skizzierung der Wertschöpfungskette – vom Bergbau bis zur Batterie
- Orientieren Sie sich an dem Beispiel der Lithium-Wertschöpfungskette
Tabelle: Wertschöpfungskette “Lithium-Ionen-Batterien”
- Orientieren Sie sich an dem Beispiel der Lithium-Wertschöpfungskette
- Identifizierung der größten Umweltwirkungen in der Kette
- qualitativ, Erstellung einer Tabelle
- Nutzen Sie hierzu die Bewertungsraster in
Kap. 5.6 Arbeitsblätter: SDG-Wertschöpfungskettenanalyse - Oder Sie entwerfen ein eigenes Schema
- Qualitative Bewertung: Wo liegen die größten Probleme aufgrund der spezifischen Umweltwirkungen unter Berücksichtigung der eingesetzten Massen
- Fassen Sie die Ergebnisse zusammen: Welcher Batterietyp sollte Ihrer Meinung nach bevorzugt werden?
Die Projektaufgabe
“Vanessa, du weißt, dass unser Betrieb nach DIN ISO 14001 zertifiziert ist?” fragte die Meisterin Gräbert ihre Auszubildende. Sie hatte eine hohe Meinung von ihr und wusste, dass sie als Klassenbeste die Berufsschule sehr gut abschneiden würde. “Soll ich Ihnen etwas darüber erzählen, Meisterin?” fragte Vanessa zurück. “Nein, darum geht es nur indirekt. Wir planen, eine PV-Anlage zwischen 100 und 300 KWPeak (Kilowatt-Peak) auf die Hallen zu montieren. Der Statiker hat es durchgerechnet und das Dach trägt. Es war etwas knifflig, da die Anlage aufgeständert werden muss und die Gewichte ziemlich schwer sind.” Vanessa schaute fragend, so dass Meisterin Gräbert widersprach: “Bei einer Flachdachanlage stimmt der Winkel zur Sonne nicht, deshalb werden die Module schräg darauf aufgestellt. Durch das Dach wollen wir nicht bohren, das wird immer irgendwann undicht. Also halten Betonsteine das schräge Ständerwerk. Aber auch darum geht es eigentlich nicht”. Vanessa kannte das schon, die Meisterin fing an zu erzählen, aber es endete immer bei etwas, um das es eigentlich nicht ging. Da half nur eines: Abwarten. “Wir wollen einerseits die Fahrzeuge der Kundenberater mit Strom aufladen.“ Tags, wenn die Sonne scheint, fahren sie, also müssen wir Strom zwischenspeichern. Und dafür brauchen wir eine Menge Batterien. Allerdings hat der Aufsichtsrat uns eine Aufgabe gegeben: „Die Batterien sollten möglichst nachhaltig sein.” “Batterien sind doch eigentlich nachhaltig“, unterbrach Vanessa den Redefluss ihrer Meisterin. “Sie speichern Solarstrom und werden jahrelang genutzt. Oder mache ich einen Denkfehler?” “Nein, liebe Vanessa, du liegst im Prinzip richtig. Sekundärbatterien sind nachhaltig. Aber leider gibt es viele unterschiedliche Typen: NCA, NMC oder LFP und alle haben unterschiedliche Anoden, Kathoden oder Elektrolyten. Und das ist das Problem: Die Batterie mag nachhaltig sein, die Gewinnung der Rohstoffe ist es nicht. Deshalb hat der Aufsichtsrat gebeten – du kannst auch sagen, er weist uns an – die Rohstoffkette der drei Batterietypen zu vergleichen. Er wünscht sich eine Empfehlung, welche der Batterien vermutlich die umweltfreundlichste hinsichtlich der Wertschöpfungskette ist. Also deine Aufgabe ist die Folgende: Wir brauchen einen Sekundärenergiespeicher von rund 500 kWh. Berechne mal, wie viele Batterien wir brauchen. Üblicherweise speichert eine Batterie 1 kWh. Denk aber daran, dass die Akkus unterschiedlich oft maximal geladen werden können, bis ihre Kapazität abfällt. Wir werden sie natürlich weiter verwenden, aber gehe zum Vergleich davon aus, dass sie nach erreichen der üblichen Ladezyklen ersetzt werden. Der Vorstand wünscht sich eine Berechnung von KEA und KRA, also die Summe der Energie und die Masse der Materialien, die man braucht, um die Rohstoffe für die Batterien zu gewinnen. Ich habe dir Daten für die Zusammensetzung herausgesucht, leider ohne Gehäuse und Verkabelung der Zellen. Aber nimm einfach an, das zusätzlich pro Batterieleistung von 1 kWh noch einmal 10 Prozent für das Stahlgehäuse und 5 Prozent für die Kupferleitungen hinzukommen.” Meisterin Gräber machte eine Pause. ‘Da kommt noch was’, dachte sich Vanessa. ‘Bisher war es nur etwas zu rechnen, das sollte nicht schwierig sein.’ “Aber da wäre noch was, aber du hast ja auch Chemie gehabt”, setzt Meisterin Gräbert fort. “Primärenergie und Rohstoffaufwand sind nicht alles. Es geht auch um die Umweltwirkungen. Schau dir also die Wertschöpfungskette an und was dort bedenklich ist. Der Vorstand hat gesagt, dass ihm eine qualitative Bewertung reicht. Aber achte auf den Vergleich: Wenn ein Stoff viel genutzt wird, und der viel Dreck macht, dann ist viel mal viel mehr als nur sehr viel. Alles klar?” Meisterin Gräbert lachte verschmitzt und Vanessa nickte nur.
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
Tabelle - Zusammensetzung und spezifische Eigenschaften verschiedener Lithium-Ionen-Batterien
NCA Lithium- Nickel-Cobalt- Aluminium-Oxid | NMC111 Lithium- Nickel- Mangan- Cobalt Oxide | LFP Lithium- Eisenphosphat- Batterien | |
Nickel | 48 % | 20 % | |
Sauerstoff | 33 % | 33 % | 41 % |
Phosphor | 20 % | ||
Eisen | 35 % | ||
Kobalt | 9 % | 20 % | |
Mangan | 19 % | ||
Aluminium | 3 % | ||
Lithium | 7 % | 7 % | 4 % |
Nennspannung | 3,6 V | 3,6 V | 3,2 V |
Gravimetrische Dichte | 250 Wh/kg | 250 Wh/kg | 170 Wh/kg |
Energiedichte | 550 Wh/l | 550 Wh/l | 350 Wh/l |
Lebenszyklen gesamt | 1000 | 1000 | > 4000 |
Quelle: ARD Tagesschau (2022); poworks / Huang, Jerry (2022)
Tabelle - Kumulierter Rohstoff- und Primärenergieaufwand (KRA bzw. KEA)
Metall | KRA [kg/t] | KEA [MJ/t**] | Metall | KRA [kg/t] | KEA [MJ/t**] |
Kupfer | 128.000 | 50.700 | Kobalt | 56.900 | 128.000 |
Nickel | 133.100 | 111.000 | Mangan | 8.200 | 23.700 |
Phosphat | 18.300 | 3.900 | Aluminium | 10.400 | 131.000 |
Eisen | 4.100 | 23.100 | Lithium | 13.300 | 125.000 |
Stahl* | 5.000 | 30.000 |
Quelle: UBA (2017), *geschätzt
** Zur Umrechnung: 1 kWh = 3,6 MJ
Literatur
ARD Tagesschau (2022): Wettlauf um Batterien von morgen. Online: https://www.tagesschau.de/wissen/technologie/lithium-ionen-batterien-autobatterien-e-autos-lfp-nickel-kobalt-lithium-101.html
BMJ IH Elektro – Bundesministerium für Justiz BMJ (2018): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2018 Teil I Nr. 23, ausgegeben zu Bonn am 5. Juli 2018, S. 897 ff): Verordnung über die Berufsausbildung in den industriellen Elektroberufen. Online:https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav?
BMJ IH Betriebstechnik (2018b): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Betriebstechnik: Teil 3. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Elektro Gebäude-Infrastruktur (2018a): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Gebäude- und Infrastruktursysteme: Teil 2, S. 898ff
Flash-Batterie / Rate, C. (o. J.): WELCHE CHEMIE EIGNET SICH AM BESTEN FÜR DIE ELEKTRIFIZIERUNG IHRES FAHRZEUGS? Online;: https://www.flashbattery.tech/de/lithium-batterien-arten-welche-chemie-verwenden/
poworks / Huang, Jerry (2022): Ein Vergleich von NMC / NCA Lithium-Ionen-Akku und LFP-Batterie. Online: https://poworks.com/de/ein-vergleich-von-nmc-nca-lithium-ionen-akku-und-lfp-batterie
UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
Berufsprofil
IH Information: BIBB (o. J.): Elektroniker für Betriebstechnik/Elektronikerin für Betriebstechnik (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/544554
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit: Übernehmen von elektrischen Anlagen, Entwerfen von Anlagenänderungen und -erweiterungen, Einrichten und Abräumen von Arbeitsplätzen/Baustellen, Organisieren der Anlagenerrichtung, Überwachen der Arbeit von Dienstleistern und anderen Gewerken, Montieren und Installieren von Leitungsführungssystemen, Informationsleitungen und Energieleitungen einschließlich allgemeiner Versorgungsleitungen, Installieren und Einrichten von Maschinen und Antriebssystemen einschließlich pneumatischer/ hydraulischer Komponenten, Zusammenbauen und Verdrahten von Schaltgeräten und Automatisierungssystemen, Programmieren und Konfigurieren von Systemen, Prüfen der Funktion und der Sicherheitseinrichtungen der Systeme, Überwachen und Warten der Anlagen, Durchführen von regelmäßigen Prüfungen, Analysieren von Störungen, Ergreifen von Sofortmaßnahmen und Instandsetzung der Anlagen, Übergeben von Anlagen, Einweisen der Nutzer in die Bedienung und Erbringen von Serviceleistungen, Arbeiten auch mit englischsprachigen Unterlagen und Kommunizieren auch in englischer Sprache, Zuordnung zu Elektrofachkräften im Sinne der Unfallverhütungsvorschriften, Nutzen von IT-Systemen, auch in digitalisierten Prozessen, Anwenden von Vorschriften zu Datenschutz und Informationssicherheit
Berufliche Tätigkeitsfelder: Elektroniker/innen für Betriebstechnik arbeiten insbesondere für Hersteller industrieller Prozesssteuerungseinrichtungen, z. B. von speicherprogrammierbaren Steuerungen oder Anlagen der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik. Elektroinstallationsbetriebe, die technische Gebäudeausrüstungen einbauen, oder Energieversorger bieten ebenfalls Beschäftigungsmöglichkeiten.
Elektroniker*in für Gebäude- und Infrastruktursysteme (IH)
Die Projektaufgabe ist
das Aufzeigen von Handlungsoptionen in Folge einer SDG-Wertschöpfungsketten-Analyse von NCA, NMC und LFP-Batterien
(s.o. 6.2 Elektroniker*in für Betriebstechnik (IH))
Didaktische Hinweise
Die Projektausgabe orientiert sind an den Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Betriebstechnik (BMJ IH Elektro 2018 und BMJ IH Betriebstechnik 2018b):
- Nr. 4: Umweltschutz
- Nr. 7: Planen und Organisieren der Arbeit …
- Nr. 13: Technische Auftragsanalyse, Lösungsentwicklung
- Nr. 14: Fertigen von Komponenten und Geräten
- Nr. 12: Beraten und Betreuen von Kunden
- Nr. 18: Geschäftsprozesse und Qualitätsmanagement im Einsatzgebiete
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Auswahl von zwei Metallen aus der Projektaufgabe “11.2 Elektroniker*in für Betriebstechnik (IH)” (mengenmäßig relevante Stoffe oder Stoffe, mit einem hohen Umweltbelastung Potential bei der Batterieproduktion)
- Recherche der beiden größten Minen, der größten Hütten und der größten Halbzeughersteller dieser Stoffe
- Prüfung der SDG und der Unterziele, ob diese relevant für die Minen, die Hütten und die Halbzeughersteller sind.
- Nutzen Sie hierzu die Bewertungsraster in
Kap. 5.6 Arbeitsblätter: SDG-Wertschöpfungskettenanalyse - Orientieren Sie sich an dem Beispiel der Lithium-Wertschöpfungskette
Tabelle: Wertschöpfungskette “Lithium-Ionen-Batterien”
- Nutzen Sie hierzu die Bewertungsraster in
- Auswertung der Analyse und Vorschlag für Handlungsoptionen
- Aus welchen Ländern sollten die Metalle bezogen werden?
Die Projektaufgabe
“Vanessa, du hast – aus meiner Sicht – gut gearbeitet“, sagte Meisterin Gräbert zu ihrer Auszubildenden Vanessa. “Aber dem Vorstand fehlt noch etwas. Er weiß jetzt zwar, welcher der umweltfreundlichste Batterietyp ist, aber das ist noch keine Nachhaltigkeitsbewertung. Er möchte noch gerne mehr wissen.” “Und was fehlt ihm noch?“ fragte Vanessa leicht verärgert. Sie hat die Analyse sorgfältig gemacht und einige Stunden daran gearbeitet. “Ich weiß, du hast dir viel Mühe gegeben, aber der Vorstand will alles richtig machen. Es reicht ihm nicht zu wissen, welche Umweltauswirkungen etwas hat, sondern er will das beste nachhaltige Produkt haben. Du kennst die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit?” “Sicher: Ökologie, Ökonomie und Soziales“, antwortete Vanessa, ohne nachzudenken. “Richtig, und das ist das Problem. In einigen Ländern grassiert die Korruption,in anderen Ländern wird den Bauern vom Bergbau das Wasser abgegraben oder die Nickelhütten verpesten ganze Landstriche. Wie dem auch sei, schau dir mal die Wertschöpfungskette der wichtigsten Materialien an und suche dir die größten Minen, die größten Hütten und Halbzeughersteller aus – die Wahrscheinlichkeit, dass sie das Kupfer oder das Lithium liefern, ist am Größten. Auch wenn keiner so richtig weiß, woher unsere Rohstoffe stammen. Dann nimmst du dir die Liste der Sustainable Development Goals von DESTATIS und schaust mal, was auf die Minen, Hütten und Halbzeughersteller zutrifft. Achte besonders auf die Soziale Dimension und die Ökonomie, vielleicht fällt dir da noch was ein. Du hast übrigens bei deiner Analyse zwei Punkte nicht gut herausgearbeitet: „Handlungsoptionen.“ “Und das heißt?” unterbrach Vanessa ihre Meisterin. „Handlungsoptionen“ heißt Handlungsoptionen, liebe Vanessa. Wenn etwas nicht nachhaltig ist, muss man überlegen, wie man es besser machen kann. Wenn z. B. bei der Metallerzeugung viel Strom eingesetzt wird, sollte das Metall dort hergestellt werden, wo der Strom weitgehend aus erneuerbaren Energien erzeugt wird. Oder das Material sollte dort zum Halbzeug verarbeitet werden, wo viel Recyclingmaterial verwendet wird. Schau mal, welche Möglichkeiten du finden kannst. „Alles klar?” Meisterin Gräbert lachte verschmitzt und Vanessa nickte nur schweigend.
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
poworks / Huang, Jerry (2022): Ein Vergleich von NMC / NCA Lithium-Ionen-Akku und LFP-Batterie. Online: https://poworks.com/de/ein-vergleich-von-nmc-nca-lithium-ionen-akku-und-lfp-batterie
DESTATIS Statistisches Bundesamt (o. J.): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: https://sdg-indikatoren.de/
UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
Quellenverzeichnis
ARD Tagesschau (2022): Wettlauf um Batterien von morgen. Online: https://www.tagesschau.de/wissen/technologie/lithium-ionen-batterien-autobatterien-e-autos-lfp-nickel-kobalt-lithium-101.html
BMJ IH Elektro – Bundesministerium für Justiz BMJ (2018): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2018 Teil I Nr. 23, ausgegeben zu Bonn am 5. Juli 2018, S. 897 ff): Verordnung über die Berufsausbildung in den industriellen Elektroberufen. Online:https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav?
BMJ IH Elektro Gebäude-Infrastruktur (2018a): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Gebäude- und Infrastruktursysteme: Teil 2. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
Flash-Batterie / Rate, C. (o. J.): WELCHE CHEMIE EIGNET SICH AM BESTEN FÜR DIE ELEKTRIFIZIERUNG IHRES FAHRZEUGS? Online;: https://www.flashbattery.tech/de/lithium-batterien-arten-welche-chemie-verwenden/
IH Information: BIBB (o. J.a): Elektroniker für Gebäude- und Infrastruktursysteme/Elektronikerin für Gebäude- und Infrastruktursysteme (Ausbildung). Online: https://www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/212121
Berufsprofil
Ausbildung.de (o. J.): Elektroniker/in für Gebäude- und Infrastruktursysteme. Online: www.ausbildung.de/berufe/elektroniker-gebaeude-und-infrastruktursysteme/
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Dein Alltag dreht sich rund um sämtliche elektronische Anlagen, die man in Gebäuden vorfinden kann, wie Klimaanlagen, Heizungen oder auch elektrische Leitungen. Du planst, wo und wie die Anlagen eingesetzt werden, packst an, wenn die Pläne in die Tat umgesetzt werden und bist zur Stelle, sollte es doch mal zu einer Störung kommen. Du musst daher für die Ausbildung zum Elektroniker für Gebäude- und Infrastruktursysteme mit Werkzeugen ebenso geschickt umgehen können wie mit deinem Köpfchen. Du arbeitest in diesem Beruf zum einen im Team und zum anderen mit Kunden und Auftraggebern eng zusammen. Nicht jeder ist mit so großem Technik Verstand gesegnet wie du, daher solltest du dich in Kundengesprächen gut ausdrücken können, so dass der perfekten Umsetzung der Wünsche nichts im Wege steht. Da der Umgang mit Strom immer ein gewisses Risiko mit sich bringt, benötigst du außerdem ein sehr ausgeprägtes Verantwortungsgefühl. Denn bei Nichteinhaltung der Sicherheitsrichtlinien bringst du nicht nur dich selbst, sondern auch deine Kollegen in Gefahr. In der Ausbildung zum Elektroniker für Gebäude- und Infrastruktursysteme sind also Teamplayer besonders gefragt.
Elektroniker*in für Gebäudesystemintegration (Hw)
Die Projektaufgabe ist die
- Bewertung der sozialen und der ökonomischen Dimension der Nachhaltigkeit beim Einsatz von Smart Speakern im Vergleich mit einer Haussprechanlage in einem Pflegeheim.
Didaktische Hinweise
Die Projektausgabe orientiert sind an den Vorschriften für den Ausbildungsberuf zum Elektroniker für Gebäudesystemintegration*in (BMJ HW Gebäudeintegration 2021 c):
- Nr. 3.3: Umweltschutz und Nachhaltigkeit
- Nr. 2.7: Planen und Organisieren der Arbeit …
- Nr. 2.4: Beraten und Betreuen von Kunden
- Nr. 2.5: Prüfen und Einhalten von Datenschutz- und Informationssicherheit Konzepten
- Nr. 2.7: Analysieren gebäudetechnischer Systeme
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
Tabelle erstellen: Tabelle 1 (Leistung von Smart Speakern und Sprechanlagen sowie deren ökonomische Bewertung aus Sicht der Pflegeeinrichtung)
- Aufgaben einer Pflegefachkraft in Tätigkeiten übersetzen
- Recherche: Was können Smart Speaker leisten?
- Bewerten:
- Bei welchen Tätigkeiten reicht eine Haussprechanlage, bei welchen ist der Smart Speaker besser?
- Wo gibt es Risiken bei diesen Tätigkeiten für den Pflegebetrieb?
- Was ist aus Sicht des Datenschutzes möglich, was nicht?
- Bewerten: Wie hoch sind die ökonomischen Vorteile für die Pflegeeinrichtung (Bewertung mit Plus oder Mehrfach Plus). Gibt es auch Nachteile? (Bewerten mit Minus oder Mehrfach Minus).
Tabelle erstellen: Tabelle 2 (soziale Bewertung)
- Recherche:
- Welche Tätigkeiten wünschen sich ältere und sehr alte Menschen?
- Welche Tätigkeiten gehören zu einem möglichst selbstbestimmten Leben auch im hohen Alter?
- Bewerten: Wie kann ein Smart Speaker unterstützen, wo reicht eine Haussprechanlage?
- Bewerten qualitativ:
- Wo gibt es Risiken für die älteren Menschen bei der Nutzung der Smart Speaker?
- Was ist aus Sicht des Datenschutzes möglich, was nicht?
- Bewertung quantitativ: Wie hoch sind die sozialen Vorteile für die Bewohner und Bewohnerinnen (Bewertung mit Plus oder Mehrfach Plus). Gibt es auch Nachteile? (Bewerten mit Minus oder Mehrfach Minus).
Die Projektaufgabe
“Zeynep, wir müssen ein Problem lösen“, rief Meister Kurz seine Auszubildende, “Kommst du einmal?” Zeynep stand auf und ging zum Meister im Nebenraum. ‘Schlechter Zeitpunkt’, dachte sie, ‘gerade eine Aufgabe fertig und schon kommt die nächste.’ „Zeynep, wir müssen uns mit Smart Speakern auseinandersetzen“, sagte Meister Kurz. “Ein Kunde überlegt, ob er sich eine WiFi-gestützte Haussprechanlage zulegt oder auf die neue Technologie der Smart Speaker setzen soll.” “Wo ist denn das Problem, die sind doch allemal besser als so eine altmodische Haussprechanlage.“ “Werden die überhaupt noch produziert?” fragte Zeynep. “Das schon, aber hier geht es um einen Großauftrag für ein Pflegeheim.“ 500 Bewohner und Bewohnerinnen sind im Heim. Tagsüber sind 125 Beschäftigte allein für die Pflege zuständig. Nachts sind es immerhin noch 25 Pflegekräfte. Das Pflegeheim hat bei der Vergabe Kriterien aufgestellt, dass das nachhaltigste Produkt zu wählen ist. Und Nachhaltigkeit bedeutet für den Betreiber eine Betrachtung der drei Dimensionen. „Ist das verständlich, Zeynep?” Zeynep überlegte eine Weile und sagte dann: “Im Prinzip ja, die Nachhaltigkeit hatten wir schon in der Berufsschule. Aber das war ganz allgemein: Energie sparen, Materialien sparen und Abfälle vermeiden. „Mehr hatten wir nicht.” Meister Kurz lachte verschmitzt. “Macht nichts, ich habe auch erst mal gegoogelt, wie man so etwas bewerten kann.“ Mach einfach das Folgende”:
- Recherchiere im Internet, was die Aufgaben einer Pflegefachkraft sind.
- Übersetze das in eine Liste von Tätigkeiten.
- Beachte aber folgendes: Stell dir zunächst einfach den Prozess der Tätigkeit vor. Dann frage dich, was muss die Pflegefachkraft tun, um eine Handlung auszuführen? Du kennst das aus dem Prinzip der ‘vollständigen beruflichen Handlung’: Informieren, Planen, Entscheiden, Kommunizieren, Optimieren und Ausführen. Hier geht es vermutlich nur um die Stufen ‘Planen und Ausführen‘, das sollte reichen. Wenn eine Pflegerin einen Verband wechseln muss, muss sie den Verband und anderes holen, zum Zimmer gehen, den Verband wechseln und dann festhalten, dass sie es getan hat. Soweit so gut. Aber was ist, wenn sie sieht, hier muss noch mehr getan werden. Dann läuft sie wieder zurück und holt noch etwas. Und so geht es munter weiter.
- Stell dir deshalb eine einfache Frage: ‘Wie kann ein Smart Speaker oder eine Haussprechanlage, um die Pflegefachkraft bei ihren Tätigkeiten unterstützen?’
- Verschaffe dir einen Überblick, was so ein Smart Speaker im Unterschied zur Haussprechanlage kann. Ein einfaches Beispiel ist der Timer um nach 10 Minuten an etwas erinnert zu werden. Das kann die Sprechanlage nicht.
- Zum Schluss überlegst du dir, wie die Bewohnerinnen und Bewohner den Smart Speaker nutzen können. Mit der Sprechanlage können sie definitiv nicht Musik hören. Liste mal alle Vorteile auf.
- Wir sollten aber die Nachteile nicht vergessen. Recherchiere mal, was so im Internet steht.
- Und als Sahnehäubchen schau dir den Datenschutz an. Alte Menschen haben im Pflegeheim Fernseher, Computer und Smartphone. Aber das sind private Gegenstände. Versuch eine Antwort auf die Frage zu finden, ob Smart Speaker auch in der Pflege genutzt werden können.
Zeynep hatte sich fleißig Notizen gemacht. Sie schaute diese an und überlegte ein wenig. Dann sagte sie: “Und was hat das mit Nachhaltigkeit zu tun?” “Da hast du nicht ganz unrecht, weshalb es noch zwei “Zusatzaufgaben“ gibt. Ich verstehe unter
- unter ökonomische Nachhaltigkeit, dass Kosten für die Pflegeeinrichtung eingespart werden und
- unter sozialer Nachhaltigkeit, dass die BewohnerInnen ein selbstbestimmtes Leben führen können und die Arbeitsbedingungen des Personal sich verbessern.
Ich will – wenn ich denn mal selbst in ein Pflegeheim gehen muss – so lange wie möglich am Leben teilnehmen. Ich will selber Entscheidungen treffen und ich will tun, was dann noch möglich ist. Also stelle dir die Frage:
- Inwieweit kann mir ein Smart Speaker helfen, Dinge zu tun, die ich wegen Gebrechlichkeit nicht mehr tun kann?
- „Wie hilft mir ein Smart Speaker noch am Leben teilzunehmen?”
Das ist doch sicher verständlich. “Und die ökonomische Dimension der Nachhaltigkeit?” fragte Zeynep. “Auch das geht nur qualitativ”, sagte Meister Kurz. “Stelle dir die Frage:
- Inwieweit entlastet ein Smart Speaker die Pflegekräfte?
- Wo sparen Pflegekräfte Zeit ein?
- Wo spart die Pflegeeinrichtung Geld?
Das müsste reichen. Du machst dir eine große Tabelle.
- Die erste Spalte sind die Tätigkeiten der Pflegefachkraft.
- Die zweite Spalte sind die Dinge, die ein Smart Speaker kann oder wo er die Pflegefachkraft unterstützen kann.
- Die dritte Spalte ist deine Bewertung in der ökonomischen Dimension: Ein Plus, wenn ein wenig unterstützt wird oder wenig Zeit eingespart wird, zwei Plus für mehr Zeit und drei Plus für sehr viel eingesparte Zeit oder eingespartes Geld.
Dann machst du eine zweite Tabelle.
- Die erste Spalte sind Dinge, die auch alte Menschen noch gerne machen.
- Die zweite Spalte sind die Dinge, die ein Smart Speaker kann.
- Die dritte Spalte ist deine Bewertung in der sozialen Dimension: 1Plus wenn ein kleiner Beitrag geleistet wird, 2Plus wenn es mehr hilft und 3 Plus wenn es sehr hilfreich ist.
„Das sollte jetzt klar sein, oder nicht, Zeyna“, beendete Meister Kurz seine Rede.
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
Tätigkeiten einer Pflegefachkraft
Betreuung, Versorgung und Beratung von kranken und pflegebedürftigen Menschen mit körperlich, geistigen und psychischen Einschränkungen,
Aktivierung zum Erhalt von Fähigkeiten und Fertigkeiten für den Alltag,
Grundpflege, z. B. Körperpflege, Ankleiden unter Berücksichtigung der geltenden Hygienemaßnahmen,
Unterstützung bei der Nahrungsaufnahme und Ausscheidungen,
Erbringen der Behandlungspflege, wie z. B. Blutdrucküberwachung, subkutane Injektionen, Wundverbände,
Krankenbeobachtung, insbesondere für die spezifische Klientel des Wohn- und Pflegeheimes,
PC- gestützte Dokumentation und Risikoeinschätzung im Rahmen der Bezugspflege,
Vorbereitung und Teilnahme an den Pflegevisiten und Fallbesprechungen,
Zusammenarbeit mit den internen und externen Therapeuten,
Begleitung und Unterstützung bei Freizeitaktivitäten,
Gestaltung von Festen und Freizeit.
Was können Smart Speaker alles?
DeinHandy.Magazin / Julia Hubert (o. J.): Telekom Smart Speaker (Mini) – Alles, was Du wissen musst. https://blog.deinhandy.de/telekom-smart-speaker-mini-alles-was-du-wissen-musst
Home&Smart / Mariella Wendel (2023): Alexa Befehle: Die 303 wichtigsten Sprachbefehle für Alexa. Online: https://www.homeandsmart.de/amazon-alexa-alle-wichtigen-sprachbefehle
Home&Smart / Mariella Wendel (2023): Hallo Siri – die 175 nützlichsten Siri Sprachbefehle. Online: https://www.homeandsmart.de/praktische-siri-befehle-im-alltag
Media Smart (2021): KINDER UND JUGENDLICHE ALS NUTZER VON SMART SPEAKERN UND SPRACHASSISTENTEN. Online: https://mediasmart.de/2021/02/smart-speaker-und-sprachassistenten-teil-ii-der-einfluss-auf-den-alltag-von-kindern-und-jugendlichen/
Media Smart (2021): RISIKEN UND CHANCEN VON SMART SPEAKERN UND SPRACHASSISTENTEN. Online: https://mediasmart.de/2021/03/smart-speaker-und-sprachassistenten-teil-iii-chancen-und-gefahren-erkennen-risiken-vorbeugen/
Mixed / Josef Erl (2021): OK Google: Die besten Sprachbefehle für den Google Assistant. Online: https://mixed.de/ok-google-die-besten-sprachbefehle-fuer-google-assistant/
Literatur
ambosa (o. J.): Vom Personalschlüssel in der Altenpflege zur Schichtbesetzung. Online: https://www.anbosa.de/vom-personalschluessel-in-der-altenpflege-zur-schichtbesetzung/
BMJ HW Gebäudeintegration (2021c): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker für Gebäudesystemintegration*in. Online: http://www.gesetze-im-internet.de/gsiausbv/BJNR068700021.html
sachsen.de (o. J.): Pflegefachkraft. Online: https://www.karriere.sachsen.de/pflegefachkraft-6468.html
Berufsprofil
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Analysieren gebäudetechnischer Systeme, Messen und Analysieren physikalischer Kennwerte an Gebäudesystemtechnik, Fehler erkennen und Maßnahmen einleiten, Konzipieren und Projektieren der Integration gebäudetechnischer Anlagen und Systeme, Durchführen der Gewerke übergreifenden technischen Planung und Integration gebäudetechnischer Anlagen und Systeme, Montieren und Installieren, Integrieren von Komponenten und Funktionen an gebäudetechnischen Anlagen und Systemen, Parametrieren, in Betrieb nehmen und übergeben gebäudetechnischer Anlagen und Systeme, Programmieren, Einrichten und Testen von Software, Projekte übergeben und dokumentieren, Warten, Instandhalten und Optimieren, Prüfen und Einhalten von Datenschutz- und Informationssicherheit Konzepten und, Prüfen und Beurteilen von Schutzmaßnahmen an elektrischen Anlagen und Geräten.
Berufliche Tätigkeitsfelder: Elektroniker und Elektronikerinnen für Gebäudesystemintegration arbeiten in Betrieben des Elektro- und informationstechnischen Handwerks. Sie planen, konzipieren, errichten, ändern, analysieren, vernetzen, warten und reparieren gebäudetechnische Systeme. Ihre Tätigkeit umfasst die gesamten im Gebäude vorkommenden technischen Systeme und deren Integration. Sie können die Daten gebäudetechnischer Kenngrößen verarbeiten, analysieren und anwenden. Sie finden auch Beschäftigung bei Industrieunternehmen und IT-Systemhäusern sowie bei den technischen Gebäudeausrüstern.
Elektroniker*in für Maschinen und Antriebstechnik (BBG)
Die Projektaufgabe ist
- Eine Analyse von Zukunftstechnologien und der Kritikalität von Metallen für Synchronmotoren.
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgabe orientiert sich gemäß der Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker:in für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz an den folgenden Qualifikationen (BMJ BBG Maschinen-Antrieb 2021e):
- Abs.2 Nr. 1: Durchführen von betrieblicher und technischer Kommunikation sowie Informationsverarbeitung
- Abs. 2 Nr. 2: Planen und Organisieren der Arbeit
- Abs. 2 Nr. 4: Beraten und Betreuen von Kunden und Kundinnen
- Abs. 2 Nr. 7: Analysieren maschinen- und antriebs technischer Systeme
- Abs. 3 Nr. 3: Umweltschutz und Nachhaltigkeit
Die Projektaufgabe
“Sabine, Julia, Frank, Michael” rief Meisterin Jutta Schneider ihre Auszubildenden zu sich. “Wir starten ein neues Projekt.” Die Auszubildenden legten Lötkolben, Messgerät und Spitzzangen beiseite, schalten einige Geräte aus und warfen noch einen Blick auf die Arbeitsplätze: Alles gesichert. Dann gingen Sie zum Schreibtisch der Meisterin und setzten sich.. “Wir beginnen heute ein neues Projekt, ich habe die Aufgabe fertig geschrieben. Thema ist ‘Nachhaltigkeit in der Ausbildung’. Ihr wisst ja, dass dieses Thema integrativ zu vermitteln ist. Also habe ich mir etwas ausgedacht, dass uns auf die Zukunft der Elektronik vorbereitet, aber die Nachhaltigkeit nicht außer Acht lässt. Ich habe die Aufgabe auf eure Tablets geschickt. Schaut sie euch an. Irgendwelche Fragen?”
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Zukunftstechnologien (u.a. DERA 2021)
- Was verstehen Sie unter “Zukunftstechnologien”?
(z. B. E-Mobilität, 3D-Druck, 5 G, autonomes Fahren, Künstliche Intelligenz) - Welche Technologien sind in den letzten 20 Jahren auf den Markt gekommen?
- Wo verändern diese Technologien unser Leben?
- Welche Rohstoffe benötigen diese Zukunftstechnologien?
- Was verstehen Sie unter “Zukunftstechnologien”?
- Beispiel Synchronmotoren, Elektromobilität und Dysprosium (UBA 2019:63)
- Welche Anlagen verwenden Synchronmotoren? (SycoTec o. J., DERA 2021:63ff)
- Welche Rohstoffe benötigt ein Synchronmotor? (UBA 2019:64ff, DERA 2021:63ff)
- Beispiel: Entwicklung der E-Mobilität in den letzten 5 Jahren (Statista 2023)
- Diskussion: Wie werden sich Anwendungen mit Synchronmotoren entwickeln?
- Arbeitsaufgaben:
- Gruppenbildung: Recherche der Produktion von Dysprosium, Gallium, Kupfer, Neodym, Praseodym und Terbium
- Gruppenbildung: Recherche der Bedarfe an Anlagen 2040 (oder aktuelles Jahr, Bezug Deutschland, Europa oder Welt) für Fahrzeuge, Windkraftanlagen, Schienenfahrzeuge, Schiffe und Industrie
- Präsentation: Werden genug Ressourcen für die Bedarfe von Deutschland, Europa oder der Welt produziert? (google, USGS.gov oder DERA 2021)
- Gruppenbildung mit obigen Metallen und Präsentation der Ergebnisse: Reichen die Metalle für die Elektrifizierung der Sektoren?
- Kritische Rohstoffe
- Frage: Was könnten “Kritische” Rohstoffe sein? (SWP 2012)
- Information: Wie werden “Kritische Rohstoffe” definiert – Ein Beispiel
Tabelle: Kriterien für Kritische Rohstoffe (UBA 2019) - Präsentation: Indikatorwerte für die Vulnerabilität der Rohstoffe höchster und hoher Kritikalität
Abbildung: Indikatorwerte für die Vulnerabilität der Rohstoffe höchster und hoher Kritikalität (IZT und Adelphi 2011)- Gruppenarbeit: Aufteilungen in Gruppen
- Vergabe einzelner Elemente an die Gruppen
- Frage: Wo werden diese Elemente verwendet:
google oder ISE https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle - Wie erklärt sich die Bewertung?
- Sind die Anwendungen relevant für Deutschland (Bezug: Wohlstand, Sicherheit, gutes Leben, Arbeitsplätze etc.)
- Präsentation: Indikatorwerte für die Vulnerabilität der Rohstoffe höchster und hoher Kritikalität
Abbildung: Indikatorwerte für das Versorgungsrisiko der Rohstoffe höchster und hoher Kritikalität (IZT und Adelphi 2011)- Gruppenarbeit: Aufteilungen in Gruppen
- Vergabe einzelner Elemente an die Gruppen
- Frage: Wo werden diese Elemente verwendet:
google oder ISE https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle - Wie erklärt sich die Bewertung?
- Sind die Anwendungen relevant für Deutschland (Bezug: Wohlstand, Sicherheit, gutes Leben, Arbeitsplätze etc.)
- Diskussion: Wie sind die Ergebnisse zu bewerten?
Abbildung: Kritische Rohstoffe nach UBA 2019.
- Kreislaufwirtschaft und Recycling
- Frage und Diskussion:
- google Recherche: Wie steht es um das Recycling von Elektronikschrott (vgl. Infografiken Europäisches Parlament)
- google Recherche: Welche Metalle werden recycelt und somit wiedergewonnen
- Anmerkung: Recyclingquoten von Nicht-Massenmetallen sind kaum auffindbar. Dieser Schritt dient der Bewusstseinsbildung, dass wir große Wissenslücken haben.
- Präsentation und Diskussion von Recyclingquoten (UBA 2017)
Abbildung: Recyclingquoten wichtiger Metalle (UBA 2017) - Diskussion: Wie steht es um das Recycling in den Betrieben?
- Maschinen
- Geräte
- Elektronik
- Zusammenfassung: Kann vermehrtes Recycling die Bedarfe für die Metalle in Zukunft decken?
- Hinweis: In der wissenschaftlichen Diskussion und auch von den Verbänden wird die Meinung vertreten, dass Recycling wichtig ist, aber nicht das Problem der zukünftigen Bedarfe lösen kann (vgl. EURACTIV 2023; Europäisches Parlament 2021, Deutschlandfunk 2022).
- Frage und Diskussion:
- Abschluss: Welche Technologien sind wirklich wichtig für ein “nachhaltiges Leben” – Worauf sollten wir verzichten?
- Technologie Liste ausgeben (Tabelle: Verwendung von Gleichstrommotoren)
- Bewertung mit Punkten
- +2 unverzichtbar;
- +1 Alternativen sind vorhanden;
- -1 kann durch Alternativen oder weniger Nutzung reduziert werden;
- -2 ist verzichtbar
- Abschlussdiskussion (Hinweis: es gibt eigentlich keine gute Lösung.
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
DERA Deutsche Rohstoffagentur (2021): Rohstoffe für Zukunftstechnologien. Online: https://www.deutsche-rohstoffagentur.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/DERA_Rohstoffinformationen/rohstoffinformationen-50.pdf
Deutschlandfunk (2022): Der neue Rohstoffrausch. Online: https://www.deutschlandfunk.de/rohstoffe-energiewende-recycling-umwelt-ressourcen-100.html
EURACTIV (2023): Kritische Rohstoffe: Recycling laut Industrie „kein Allheilmittel“. Online: https://www.euractiv.de/section/energie-und-umwelt/news/kritische-rohstoffe-recycling-laut-industrie-kein-allheilmittel/
Europäisches Parlament (2021): Nachhaltige Versorgung mit kritischen Rohstoffen ist entscheidend für die EU-Industrie. Online: https://www.sunnydesignweb.com/sdweb/#/QuickMode/PlantConfiguration/bae15a60-6626-4dca-9a9a-b85e8d491cac
Europäisches Parlament (2022): Elektro- und Elektronikschrott in der EU. Online: https://www.europarl.europa.eu/news/de/headlines/priorities/kreislaufwirtschaft/20201208STO93325/elektroschrott-in-der-eu-zahlen-und-fakten-infografik
ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Seltene Erden und strategische Metalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/
IZT und adelphi (2011): Kritische Rohstoffe für Deutschland. Online: www.kfw.de/PDF/Download-Center/Konzernthemen/Research/PDF-Dokumente-Sonderpublikationen/Kritische-Rohstoffe-LF.pdf
Statista (2023): Neuzulassungen von Elektroautos in Deutschland bis Januar 2023. Online: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/244000/umfrage/neuzulassungen-von-elektroautos-in-deutschland/
SWP Stiftung Wissenschaft und Politik (2012): Online: https://www.swp-berlin.org/publications/products/zeitschriftenschau/2012zs01_haeussler_mdn.pdf
SycoTec (o. J.): Synchronmotoren: Erklärung, Funktion, Anwendung. Online: https://info.sycotec.eu/synchronm
UBA Umweltbundesamt (2017): Recyclingpotenzial strategischer Metalle. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-08-21_texte_68-2017_restra_0.pdf
UBA Umweltbundesamt (2019): Substitution als Strategie zur Minderung der Kritikalität von Rohstoffen für Umwelttechnologien. Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2019-01-08_texte_03-2019_subskrit_abschlussbericht.pdf
USGS.gov (o. J.): Zusammenfassungen von Mineralrohstoffen. Online: https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/mineral-commodity-summaries
Tabelle - Spezifischer Materialbedarf der Elektro Antriebsmotoren (BEV bzw. PHEV)
Material | Menge je BEV oder PHEV 2022 [g] | Verwendung 2022 [kg] | vollständige Elektrifizierung 2040 [t] | Förderung pro Jahr [t, 2018] |
Dysprosium | 160 | 76.800 | 7.760 | 1.000 |
Gallium | 1 | 480 | 49 | 205 |
Kupfer | 12.600 | 6.048.000 | 611.100 | 24.137.000 |
Neodym | 400 | 192.000 | 19.400 | 23.800 |
Praseodym | 120 | 57.600 | 5.820 | 7.500 |
Terbium | 24 | 11.520 | 1.164 | 280 |
Quelle und Anmerkung: UBA 2019 und DERA 2021; Werte für Dysprosium und Neodym angepasst auf Basis von UBA 2019.
Tabelle - Kriterien für Kritische Rohstoffe (UBA 2019)
Abbildung: Indikatorwerte für die Vulnerabilität der Rohstoffe höchster und hoher Kritikalität (IZT und Adelphi 2011)
Abbildung: Indikatorwerte für das Versorgungsrisiko der Rohstoffe höchster und hoher Kritikalität (IZT und Adelphi 2011)
Abbildung: Kritische Rohstoffe nach UBA 2019.
Kategorien von kritischen Rohstoffen (UBA 2019)
Methodik der Auswertung (IZT und Adelphi 2011): Die obigen Kategorien der Vulnerabilität und des Versorgungsrisikos werden an Hand von frei verfügbaren Daten bestimmt. So wird zum Beispiel in der Mengenrelevanz der Anteil Deutschlands am Weltjahresverbrauch bestimmt. Die Relevanz bzw. Bewertung erfolgt dann nach separaten Abstufungen. Die Ergebnisse finden sich in der
- Geringe Kritikalität (geringes Versorgungsrisiko, geringe Vulnerabilität): Diatomit, Perlit & Vermiculit, Talk & Speckstein, Kaolin, Gips, Glimmer, Eisen, Kalk, Bauxit, Blei, Bentonit, Tantal, Mangan, Phosphat
- Geringes Versorgungsrisiko, hohe Vulnerabilität: Aluminium, Silizium, Titan, Magnesit, Magnesium, Ilmenit & Rutil
- Hohes Versorgungsrisiko, geringe Vulnerabilität: Diamant, Borat
- Mittlere Kritikalität (mittleres Versorgungsrisiko, mittlere Vulnerabilität): Graphit, Selen, Strontium, Baryt, Zirkon, Molybdän, Zink, Hafnium, Flussspat, Nickel, Vanadium, Kobalt, Beryllium, Lithium, Kupfer, Platin, Tellur
- Hohe Kritikalität (hohes Versorgungsrisiko, hohe Vulnerabilität): Wolfram, Seltene Erden, Gallium, Palladium, Silber, Indium, Zinn, Niob, Chrom, Bismut
- Höchste Kritikalität (sehr hohes Versorgungsrisiko, sehr hohe Vulnerabilität): Germanium, Rhenium, Antimon
Abbildung: Recyclingquoten wichtiger Metalle (UBA 2017)
Tabelle - Verwendung von Gleichstrommotoren
Bewertung: +2 unverzichtbar; +1 Alternativen sind vorhanden;
-1 kann durch Alternativen oder weniger Nutzung reduziert werden; -2 ist verzichtbar
- verzichtbar
Anwendungsfeld | Anwendungen | Bewertung |
---|---|---|
Energieerzeugung | Generatoren in fossilen Kraftwerken | |
Generatoren erneuerbaren Kraftwerken | ||
Generatoren in BHKW (Biogas) | ||
Generatoren in Windkraftanlagen | ||
Erdwärmepumpen | ||
Luftwärmepumpen | ||
Mobilität – individuell | Pkws – Elektroantrieb | |
Motorräder und Roller | ||
Fahrräder | ||
Mobilität – öffentlich | ÖPNV – Busse | |
Fernbusse | ||
ÖPNV – Schienenfahrzeuge | ||
Fernstrecken-Schienenfahrzeuge | ||
Lkw | ||
Rettungsfahrzeuge (Feuerwehr und Krankenwagen) | ||
Bundeswehr (alle Fahrzeuge) | ||
Schiffe | Massengutfrachter und Containerschiffe | |
Binnenschiffe | ||
Jachten und Motorboote | ||
Kreuzfahrtschiffe | ||
Industrie (Auswahl) | Förderbänder | |
Stellantriebe | ||
Robotik | ||
Pumpen | ||
Kompressoren (Druckluft) | ||
Infrastruktur (Auswahl) | Wasserversorgung (v.a. Pumpen, Stellantriebe) | |
Abwasserentsorgung (v.a. Pumpen, Stellantriebe) | ||
Gasversorgung (v.a. Kompressoren, Stellantriebe) | ||
Haushalte | Garagentore | |
Poolpumpen | ||
Kühlschränke | ||
Ventilatoren | ||
Heizungspumpe | ||
Mikrowelle | ||
Umluftherde |
Berufsprofil
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Analysieren maschinen- und antriebs technischer Systeme, Messen und Auswerten physikalischer Kennwerte an elektrischen Maschinen und Antriebssystemen, Fehler erkennen und Maßnahmen einleiten, Montieren sowie Instandsetzung mechanischer Bauteile und Baugruppen, Herstellen von Wicklungen, Installieren, Verdrahten und Anschließen von elektrischen Antriebs-, Energieerzeugungs- und Energiespeichersystemen, Installieren und Inbetriebnehmen von analogen und digitalen Steuerungen, Integration von Maschinen und Anlagen in IT-Systeme, Instandhalten und Instandsetzen von Antriebs-, Energieerzeugungs- und Energiespeichersystemen, Durchführen von betrieblicher und technischer Kommunikation sowie Informationsverarbeitung, Planen und Organisieren der Arbeit, Durchführen von qualitätssichernden Maßnahmen, Beraten und Betreuen von Kunden, Prüfen und Einhalten von Datenschutz- und Informationssicherheitskonzepten, Prüfen und Beurteilen von Schutzmaßnahmen an elektrischen Anlagen und Geräten.
Berufliche Tätigkeitsfelder: Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz arbeiten vor allem in Unternehmen der Elektroindustrie,die elektrische Maschinen und Antriebe sowie elektromechanische Systeme herstellen,instandsetzen, in betrieb nehmen und überprüfen.
Elektroniker*in für Maschinen und Antriebstechnik (HW)
Die Projektaufgabe ist
- ein SDG-Vergleich von elektrischen und motorbetriebenen Laubbläsers
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgabe orientiert sich an der Ausbildungsordnung “Elektroniker:in für Maschinen und Antriebstechnik” (BMJ HW Maschinen-Antrieb 2021a).
- Abs. 2 Nr. 1: Durchführen von betrieblicher und technischer Kommunikation sowie Informationsverarbeitung
- Abs. 2 Nr.2 : Planen und Organisieren der Arbeit
- Abs. 2 Nr. 4: Beraten und Betreuen von Kunden und Kundinnen
- Abs. 2 Nr.:7: Analysieren maschinen- und antriebs technischer Systeme
- Abs. 3 Nr. 3: Umweltschutz und Nachhaltigkeit
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Recherche des Aufbaus (Bauteile) und der Materialien für die beiden Systeme
- wenn möglich: Massenanteile der Materialien schätzen
- Identifizierung besonders relevanter Materialien hinsichtlich:
- THG-Emissionen (vom Bergbau bis zum nutzbaren reinem Material)
- Berechnen Sie den kumulierter Ressourcenaufwand (KRA) für die Materialien mit Hilfe der 7.6 KRA – Kumulierter Rohstoffaufwand (Multiplizieren Sie die geschätzte Masse im Produkt mit dem KRA-Wert)
- Materialien, zu deren Herstellung gefährliche Stoffe verwendet werden
- Materialien, die vermutlich nicht nachhaltig gewonnen werden:
- aus Ländern, in denen Menschenrechte nicht beachtet werde
- aus Ländern, die von Korruption geprägt sind
- Materialien, die vermutlich nicht gut recycelt werden können
- Skizzierung der Wertschöpfungskette der ausgewählten Materialien
- Orientieren Sie sich an dem Beispiel der kleinen Elektrogeräte in Kapitel 4.4:
- SDG 12 / 13 -Primärenergiebedarf für Bauteile und Produkte
- Stellen Sie dieser Beschreibung den motorbetriebenen Laubbläser gegenüber
- Entwerfen Sie ein Bewertungsraster um zu entscheiden, welches der beiden Systeme in welchen Kategorien besser ist
- Betrachten Sie wichtige verschiedene SDG Sustainable Development Goals.
- Nutzen Sie für diese Aufgabe die Bewertungsraster in
Kap. 10.6 Arbeitsblätter: SDG-Wertschöpfungskettenanalyse
- Fassen Sie die Ergebnisse zusammen
- Hierzu können Sie die Tabelle: Themen und Aufgaben für eine SDG-Wertschöpfungskettenanalyse nutzen
- Unterscheidet sich der ökologische Nutzen der beiden Systeme?
- Entstehen unterschiedliche ökologische Belastungen durch ihre Produktion- an welchen Stufen der Wertschöpfungskette treten diese auf?
- Unterscheidet sich der soziale Nutzen der Produkte?
- Wie ist der ökonomische Nutzen der Produkte?
- Welche sozialen und ökonomischen Belastungen sind mit den Wertschöpfungsketten verbunden – an welchen Stufen der Wertschöpfungsketten treten diese auf?
Die Projektaufgabe
Die Firma “GrünClean” hatte ein Angebot für die von der Kleinstadt Bürstenhausen ausgeschriebene Reinigung der Gehwege und Begleitstreifen abgegeben. Die Verwaltung fordert Klimafreundlichkeit und Nachhaltigkeit bei den Arbeiten. Meister Grünert, gelernter Gala-Bauer und Firmenchef, hat vor Kurzem erkannt, dass “Nachhaltigkeit” immer wichtiger wird und deshalb alle handgeführten Geräte auf Akkubetrieb umgestellt. Sein Sohn Max, Auszubildender im dritten Lehrjahr bei Elektro-Meister Klampe, hat sich beim Einkauf und der Ersteinrichtung viel Mühe gegeben. Es waren keine einfachen Geräte, wie sie im Baumarkt selbst in der gehobenen Klasse verkauft werden. Es waren Profigeräte mit integriertem Computer. Der erfasst alles: Nutzungszeiten, Ladezeiten, Batteriezustand, Unwuchten des Rotors im Betrieb und noch einiges mehr. Und abends sagte einem der Computer mit freundlicher Stimme, wenn es etwas Auffälliges gab und eine Wartung anstand. ‘Ein tolles System’, dachte Meister Grünert, ‘Deutlich besser als die Konkurrenz – die lärmte immer noch in den Grünflächen und Begleitstreifen der Kleinstadt herum.’ Eigentlich ein sicheres Los, aber nun dieser Brief:
“Wir bitten Sie um einen Nachweis, dass die eingesetzten Geräte und Methoden nachhaltig sind.“ “Wir machen Sie insbesondere darauf aufmerksam, dass gemäß der Vergabeordnung die Energieeffizienz eine besondere Rolle bei unserem Auftrag spielt.“ Zudem haben wir uns als Gemeinde der Agenda 2030 verpflichtet. „Bitte weisen Sie nach, dass Ihre Tätigkeiten dem entsprechen.”
Meister Grünert hatte einen Verdacht, wer da im Gemeinderat die Strippen gezogen hat, aber es half nichts, da musste Max heute Abend ran.
Nach dem Abendessen zeigte Meister Grünert seinem Sohn den Brief. “Und, hast du eine Idee, was wir machen können?”, fragte er ihn. “Was denkt sich denn das Grünamt?”. Max überlegte eine Weile. Die Agenda 2030 kannte er noch aus der Schule, und die ‘Nachhaltigkeit’ hatten sie schon mehrfach in der Berufsschule gehabt. Es ist schließlich eine Standardberufsbildposition. “Papa, ich vermute, sie wollen dich ausbremsen.“ Aber egal was dahinter steckt, das ist alles halb so schlimm. Laubbläser bestehen aus viel Kunststoff, ein wenig Elektronik und etwas Metall. Das wichtigste ist die Lithium-Ionen-Batterie. Und zugegeben, hier muss man genauer hinschauen, wie die hergestellt wird und woher die Materialien kommen. Aber am Besten ist es, wenn du die beiden Systeme vergleichst – auf der einen Seite das Batteriesystem und auf der anderen Seite das Motorsystem. Wenn du willst, mache ich das für dich.” Da konnte Meister Grünert nicht nein sagen.
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
BMJ HW Maschinen-Antrieb (2021a): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbhwoausbv/BJNR066210021.html
Deutsche Umwelthilfe (2020): Kriterienkatalog – Umweltverträglichkeit akkubetriebener handgeführter Maschinen im Gartenbereich. Online: https://www.duh.de/fileadmin/user_upload/download/Projektinformation/Handgefuehrte_Maschinen/200117_Kriterienkatalog_Umweltfreundlichkeit_Akku-Gartenger%C3%A4te_FINAL.pdf
UBA (2022): Wohin mit dem Laub? Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/wohin-dem-laub
Franke, Yara-Alessandra, Yanik, Baher (Jugend forscht 2011): Online: https://www.fosberlin.eu/fileadmin/daten/projekte/jugend_forscht/2011/dokumente/Laubbl.pdf
Literatur
BMJ HW Maschinen-Antrieb (2021a): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbhwoausbv/BJNR066210021.html
Berufsprofil
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Analysieren maschinen- und antriebs technischer Systeme, Messen und Auswerten physikalischer Kennwerte an elektrischen Maschinen und Antriebssystemen, Fehler erkennen und Maßnahmen einleiten, Montieren sowie Instandsetzung mechanischer Bauteile und Baugruppen, Herstellen von Wicklungen, Installieren, Verdrahten und Anschließen von elektrischen Antriebs-, Energieerzeugungs- und Energiespeichersystemen, Installieren und Inbetriebnehmen von analogen und digitalen Steuerungen, Integration von Maschinen und Anlagen in IT-Systeme, Instandhalten und Instandsetzen von Antriebs-, Energieerzeugungs- und Energiespeichersystemen, Durchführen von betrieblicher und technischer Kommunikation sowie Informationsverarbeitung, Planen und Organisieren der Arbeit, Durchführen von qualitätssichernden Maßnahmen, Beraten und Betreuen von Kunden, Prüfen und Einhalten von Datenschutz- und Informationssicherheitskonzepten, Prüfen und Beurteilen von Schutzmaßnahmen an elektrischen Anlagen und Geräten.
Berufliche Tätigkeitsfelder: Elektroniker/Elektronikerin für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung arbeiten vor allem in Betrieben des Elektromaschinenbauer Handwerks, die elektrische Maschinen und Antriebe sowie elektromechanische Systeme herstellen, instandsetzen, inbetriebnehmen und überprüfen.
Elektroniker*in - FR Energie- und Gebäudetechnik (Hw)
Die Projektaufgabe ist
- eine Grundlage für eine Entscheidung im Gemeinderat zu schaffen, ob und welche PV-Anlagen gegebenenfalls die Gemeinde “Sonnenalb” energieautark machen können (zumindest wenn die Sonne scheint)
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgabe orientiert sich an der Ausbildungsordnung für Elektroniker*in FR Energie- und Gebäudetechnik HW (BMJ HW Energie-Gebäude 2021d).
- Abs 2: fachrichtungsübergreifend
- Nr. 2 : Planen und Organisieren der Arbeit
- Nr. 7: Analysieren technischer Systeme
- Abs 3: Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik
- Nr. 1: Konzipieren von Systemen der Energie- und Gebäudetechnik
- Abs 5: fachrichtungsübergreifenden, integrativ
- Nr. 3: Umweltschutz und Nachhaltigkeit
- Nr. 4: digitalisierte Arbeitswelt.
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
Information über den Aufbau von Dick- und Dünnschicht- PV-Modulen und von kompletten PV-Anlagen, z. B. unter www.baunetzwissen.de/solar/fachwissen/pv-module/kristalline-solarzellen-165792
Besprechen Sie in der Kleingruppe, welche Vor- bzw. Nachteile die Nutzung von PV-Anlagen mit sich bringen: Es geht und Klimaschutz, um Ressourcenverbrauch und evtl. auch um soziale und wirtschaftliche Aspekte wie die Energie-Versorgungssicherheit und die regionale Wertschöpfung
Diese Diskussion können Sie auch als Rollenspiel durchführen: Simulieren Sie dazu eine Ratssitzung und diskutieren Sie die Argumente der Kleingruppen mit dem Ziel, zu einer Darstellung der Vor-und Nachteile zu kommen
Nutzen Sie den Photovoltaik-Rechner-online des Umweltbundesamtes, um Umweltprofile für die in der Aufgabe gelisteten Anwendungen zu erstellen https://public.tableau.com/app/profile/umweltbundesamt/viz/OekobilanzrechnerfuerPhotovoltaikanlagen/PVScreeningTool
Nutzen Sie z. B. den CO2-online-Rechner für die Kostenrecherche: https://www.co2online.de/modernisieren-und-bauen/photovoltaik/#c143457
Die Projektaufgabe
Die Dorfjugend von Sonnenalb hat eine Fridays-for-Future-Gruppe gebildet. Ihre erste gemeinsame Aktivität: Ein Beschluss des Gemeinderates herbeiführen, dass zumindest, wenn die Sonne scheint, die Gemeinde energieautark ist. Denkbar ist es, rund 100 Familien wohnen in Sonnenalb. Mit einer Energiebilanzierung hat der Gemeinderat auch schon den Strombedarf ermittelt: 400.000 kWh bzw. 400 Megawattstunden pro Jahr. Allerdings hat die Elektromobilität erst bei der Bürgermeisterin Einzug gehalten: Sie fährt immerhin ein Hybridauto mit 100 km elektrischer Reichweite. Die Umstellung auf erneuerbare Energieerzeugung scheint den jungen Leuten angesichts des Klimawandels unumgänglich. Photovoltaikanlagen sind eine leicht zugängliche Technologie und eine Windkraftanlage so nahe am Dorfe – da sind sie sich alle einig – wollen sie nicht.
Die Fridays-Gruppe ging deshalb von Haus zu Haus mit einem Fragebogen. Wer ist für einen großen Ausbau von PV und wer hat Argumente dagegen? Im Verlauf der Befragungen stellte die Gruppe fest, dass es noch viel Informationen für alle bedarf. Immer wieder wurden sie nach Unterschieden der PV-Technologien gefragt. Der Strombedarf wurde in Zweifel gezogen oder ob der Bürgermeister im Winter eine Stromsperre verkünden wird. Nicht zuletzt ging es um die Kosten und die Bereitstellung der benötigten Mittel. Es kristallisierten sich folgende Interessengruppen heraus:
- Die Jugendlichen von Fridays-for-Future möchten, dass das Dorf energieautark wird. Die Anlage soll allen gemeinsam gehören. Sie soll auf den öffentlichen Immobilien auf das Dach oder auf Gemeindeland stehen
- Eine andere Bürgerinitiative stellt die PV-Anlage grundsätzlich in Frage. Die Anlage verbraucht ihrer Meinung nach in der Herstellung zu viel Energie und Ressourcen. Am Ende verursacht sie genauso viel CO2-Emissionen wie die alten Kraftwerke
- Vier Bauernfamilien (Bauern Acker A) sind skeptisch, ob sich die Investition je amortisiert. Sie würden ihre Dächer nur verpachten gegen ein gesichertes Einkommen. Sehr zum Ärger der Fridays-Gruppe, die darauf hinweist, dass man Petrus nicht anweisen kann, die Sonne scheinen zu lassen.
- Bauer Franz (Bauer Acker B) hingegen bietet seine große Wiesenfläche von 1 ha gerne an und möchte eine Genossenschaft gründen. Er könnte auch noch mehr Fläche bereitstellen, denn er wird bald in Rente gehen und hat keine Kinder.
- Die Umweltgruppe “Welterde”möchte ganz genau wissen, welche Materialien in Photovoltaikmodulen verbaut sind. Ihre Argumente, die Module werden in China unter Zwangsarbeit gebaut, können Sie zwar nicht belegen, sind aber skeptisch. Und die Entsorgung ist auch nicht zufriedenstellend geregelt.
- Der Bürgermeister hat daraufhin eine öffentliche Versammlung einberufen. Es werden drei Arbeitsgruppen gebildet. Aus jeder der oben genannten Gruppen werden Vertreter an die Bürgertische geschickt. Diese sind:
Gruppe 1 stellt Überlegungen zu potentiellen Standorten und Erträgen von PV-Anlagen im Dorf an. Folgende Flächen sind denkbar:
- Scheunendächer der Bauern A, 2.000m2 Fläche , 20% Schräge
- Schulgebäude, 250m2 Fläche, 18% Schräge
- Private Einfamilienhäuser, 20 x 50 m2 Fläche, 25% Schräge
- Freifläche, Acker Bauer B, 10.000m2 Fläche
- Hallendach der Firma “AutoRep”, 300m², 15% Schräge
Gruppe 2 berechnet den Primärenergieaufwand zur Herstellung der Module. Sie will zweifelt an, dass sich die PV-Anlage “energetisch amortisiert”. In diesem Zusammenhang recherchiert die Gruppe außerdem zu den Materialien und der Herstellung der PV-Module.
- Wie steht es um die Umweltbelastung bei der Gewinnung Materialien?
- Welche Gefahrstoffe werden in der Produktion verwendet?
- Gibt es Gefahrstoffe in dem Modul?
- Ist die ‘Energy Pay Back Time’ – ein anderes Wort für ‘energetische Amortisation‘ evtl. länger als die voraussichtliche Lebensdauer der Anlage?
- Die Entsorgung ist bisher nicht gesichert – es wird nur neuer Elektromüll erzeugt
Gruppe 3 führt Modellrechnungen auf Basis eines Online-Rechners vom Umweltbundesamt an (UBA 2021/22). Sie will zeigen, dass Photovoltaik eine nachhaltige Technologie ist, die mehr Energie erzeugt als für die Produktion verbraucht wird. Die Gruppe prüft die folgenden Parameter (Beispielwerte siehe Tabelle unten):
- Anlagentyp: Freifläche oder Schrägdach
- PV-Technologie: Dünnschicht oder Dickschichtmodule
- Produktionsstandort/Szenario: Herstellungsland und Berechnung Szenarien
- Lebensdauer der Anlage/Modul: 20, 25, 30 Jahre
- Moduleffizienz in %: Einstellbar
- Performance Ration: Einstellbar
- Degradation in %/Jahr
- Auswahl der Berechnung des Stromertrags über:
- Sonneneinstrahlung oder
- Jahresvolllaststunden
Nachdem die Gruppen einige Stunden lang recherchiert und gerechnet hatten, kam es zur abschließenden Diskussion.
- Wer hat die besseren Argumente?
- Wer kann seine Meinung bestätigen?
- Wer kann die Meinung der andern widerlegen?
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
Die technischen Details können dem folgenden, beispielhaft skizzierten, Angebot entnommen werden. Natürlich sind sie in einigen Punkten vom Typ der Anlage – Freifläche oder Dach – und von ihrer Größe abhängig. Der Anlagentyp, die PV-Technologie und viele andere wichtige Faktoren können im Internet Tool des UBA gewählt werden.
- Für die Strom Ertragsberechnung gibt es Wertebereiche mit Referenzregionen.
- Achtung: Sobald Sie einen Wert ändern, wird direkt das Ergebnis neu berechnet – ohne einen “Eingabe”-Button zu betätigen.
- Im Feld “Umweltprofil PV-Stromerzeugung (je kWh)” erscheinen die Ergebnisse, je nach im Menüfeld angewählter Umweltwirkungskategorie:
- Treibhauspotenzial (100 Jahre) in kg CO2-Äq
- Versauerungspotenzial in kg SO2-Äq
- Eutrophierungspotenzial in kg Phosphat-Äq
- Biochemisches Oxidantienbildung Potenzial in kg Ethen-Äq
- Primärenergiebedarf aus nicht erneuerbaren energetischen Ressourcen in MJ
Der Ergebniswert wird angezeigt für das PV-Modul, den Inverter, die Unterkonstruktion, die elektrische Leitungen (DC) und den Transport. Zusammen bilden sie die Summe für die obigen Wirkungskategorien.
Tabelle – Beispielhafte Parameter für den Online-Rechner
Parameter | Auswahl |
Anlagentyp | Schrägdach |
PV-Technologie | c-Si (Multi) Dickschicht |
Produktionsstandort | China |
Lebensdauer | 30 Jahre |
Moduleffizienz | 18,5 % |
Performance Ratio | Faktor 0,65 |
Berechnung des Stromertrages (Jahres Vollast) | 1.000 h/a |
Tabelle - Beispielhafte Ergebnisse für obige Parameter
Umweltprofil je kWh | Ergebnis |
Treibhauspotenzial in kg CO2-Äq | 0,0262 |
Primärenergiebedarf aus nicht erneuerbaren energetischen Ressourcen in MJ | 0,301 |
Versauerungspotenzial in kg SO2-Äq | 0,00012 |
Eutrophierungspotenzial in kg Phosphat-Äq | 0,00001 |
Biochemisches Oxidantienbildung Potenzial in kg Ethen-Äq | 0,00009 |
Auf der Basis der berechneten Ergebnisse kann eine Einschätzung des Umweltprofils der Anlage entnommen werden. Dies ist aber nur näherungsweise und nicht vergleichbar mit einer Ökobilanz (UBA2021/22)
Tabelle - Entsorgung
Für die einzelnen Bestandteile bestehen unterschiedliche Recyclingmöglichkeiten und -quoten (UBA 2022, Tabelle 91, Seite 283 ff). Recherchieren Sie den Status Quo hinsichtlich der “Behandlung am Lebensende” aus.
Material/Ressource | Nutzung/Behandlung am Lebensende |
Stahl | |
Edelstahl | |
Beton | |
Aluminium | |
Kupfer | |
Kunststoffe | |
Sonstiges: Elektrik und Elektronik |
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
CO2-online (2023): Photovoltaik -Kosten, Förderung& Rechner 2023. Online: https://www.co2online.de/modernisieren-und-bauen/photovoltaik/#c143457
UBA Umweltbundesamt (2022): Aktualisierung und Bewertung der Ökobilanzen von Windenergie- und Photovoltaikanlagen unter Berücksichtigung aktueller Technologieentwicklungen. Online: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/aktualisierung-bewertung-der-oekobilanzen-von
UBA Umweltbundesamt (2021/22): Ökobilanz Rechner für Photovoltaikanlagen. Online: https://public.tableau.com/app/profile/umweltbundesamt/viz/OekobilanzrechnerfuerPhotovoltaikanlagen/PVScreeningTool
Literatur
BMJ HW Energie-Gebäude (2021d): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in: –Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekausbv_2021/ElekAusbV.pdf
Berufsprofil
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Analysieren technischer Systeme, Messen und Analysieren physikalischer Kennwerte an elektrischen Anlagen und Geräten, Fehler erkennen und Maßnahmen einleiten, Analysieren und Beheben von Fehlern sowie Instandhalten von Geräten und Systemen, Montieren und Installieren von Bauteilen, Baugruppen und Geräten,Montieren und Installieren von Netzwerken sowie Aufbauen und Prüfen von Steuerungen und Regelungen, Konzipieren von Systemen der Energie- und Gebäudetechnik, Installieren und Inbetriebnehmen von Energiewandlungssystemen und ihren Leiteinrichtungen, Aufstellen und Inbetriebnehmen von Geräten, Installieren und Konfigurieren von Gebäudesystemtechnik, Installieren und Prüfen von Antennen- und Breitbandkommunikationsanlagen, Wiederholungsprüfungen und Instandhalten von gebäudetechnischen Systemen, Prüfen und Einhalten von Datenschutz- und Informationssicherheitskonzepten und, Prüfen und Beurteilen von Schutzmaßnahmen an elektrischen Anlagen und Geräten.
Berufliche Tätigkeitsfelder: Elektroniker und Elektronikerinnen der Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik arbeiten in Betrieben des Elektro- und informationstechnischen Handwerks. Sie konzipieren, errichten, ändern, vernetzen,warten und reparieren elektrotechnische Systeme. Ihre Tätigkeit umfasst außerdem Arbeiten …
Elektroniker*in - FR Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik (Hw)
Die Projektaufgabe ist
- die Analyse der Wichtigkeit von Tantal und dessen Beiträge zur Erreichung der SDGs
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgabe orientiert sich an den Vorschriften für den Ausbildungsberuf der Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in der Fachrichtung Automatisierungs-Systemtechnik (BMJ HW Automatisierung 2021d) an den folgenden Qualifikationen:
- Abs 2 Nr. 2: Planen und Organisieren der Arbeit
- Abs 2 Nr. 4: Beraten und Betreuen von Kunden und Kundinnen
- Abs 2 Nr.: 9: Analysieren und Beheben von Fehlern sowie Instandhalten von Geräten und Systemen
- Abs. 4 Nr. 4: Prüfen, Instandhalten und Optimieren von Automatisierungssystemen
- Abs. 5 Nr. 3: Umweltschutz und Nachhaltigkeit
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Recherche der Verwendung und der Eigenschaften des seltenen Metalls Tantalum (wenn möglich: Massenanteile des Materials in verschiedenen Produkten schätzen
- Skizzierung der sozialen Auswirkungen des Abbaus und der Verarbeitung
- Recherche der Verfügbarkeit und Herausforderungen von Tantalum
- Beschreibung der Kriterien, nach denen ein Rohstoff als Konfliktrohstoff eingestuft wird:
- Lage der Menschenrechte und politischen Stabilität im Herkunftsland
- Recherche der Recyclingfähigkeit und -quote
- Skizzierung der Vor- und Nachteile des Materials in Bezug auf die Ziele Nachhaltiger Entwicklung:
- Welche Beiträge kann das Metall Tantal und dessen Verarbeitung und Nutzung zur Erreichung der SDGs leisten?
Hierzu können Sie die SDG-Auswertungstabelle nutzen:
Bewertung der Elektronik für ein Produkt ….. in dem Einsatzgebiet ……
oder die Tabelle:
Anhang – SDGs der Agenda 2023
Die Projektaufgabe
In der Nachhaltigkeitsabteilung der Firma “Hörwurm” verfolgt das Team mit großer Sorge Berichte über die Zustände beim Tantal-Abbau in der Demokratischen Republik Kongo. Das für Hörgeräte und andere medizinische Implantate und Instrumente so existentiell wichtige Material wird darin als Konfliktrohstoff klassifiziert, da im Land unsichere politische Verhältnisse herrschen. Außerdem sind die Aufnahmen von den Arbeitenden in der Mine erschütternd. Lena, die Leiterin, findet zuerst Worte: “DAS will doch wirklich niemand ! Wir müssen prüfen, woher unser Tantal kommt.” “Naja”, raunt Ben, “das Zeug gibt es nur an wenigen Orten der Welt, wir haben eigentlich keine Alternative. Für die Mikroelektronik in unseren Geräten brauchen wir genau die Qualität und genau diesen Stoff, denn es ist ungiftig und reagiert nicht mit dem menschlichen Körpergewebe. Es ist sowieso schon eine Herausforderung, genug zu bekommen.” “Ach du großer Mist, da haben wir ein echtes Problem für unseren Lieferkettennachweis”, stöhnt Marko. “Sagt mal”, überlegt Joe laut, “wird Tantal eigentlich recycled?” “Das müssten wir mal recherchieren. Weiß jemand, wo Tantal sonst noch verwendet wird? Und ob das Prinzip der Kreislaufwirtschaft hier ein Weg wäre?” Die Runde beratschlagt eine Weile angesichts der vielen Fragen, die jetzt auftauchen. Ihr Problembewusstsein nach den Herkunftsbedingungen von Tantal paart sich mit der Sorge um die Versorgungssicherheit mit dem Material, um langfristig ihre Produktion aufrechterhalten zu können. Sie kommen zu der Erkenntnis, dass die Herausforderungen für ein Unternehmen, und sei es ein großes, zu groß sind. “ Ist das nicht Aufgabe der Politik, sich um die Versorgungssicherheit mit einem so wichtigen Metall zu kümmern?” fragt Ben. “ Ja, das ist es: wir schreiben eine Petition an den Bundestag !” ruft Lisa. “Hm, aber da müssen wir schon echt fette Gründe auflegen, damit die uns zuhören”, entgegnet Marko. “Wir sind ja das Nachhaltigkeitsteam”, legt Lisa nach, “wir sollten also daraus unsere Argumente schöpfen. Warum ist Tantal so wichtig? ich meine, über unsere Unternehmensinteressen hinaus. Kann unser Konfliktrohstoff womöglich zu diesen 17 Zielen beitragen? Ok, Leute, das ist Eure Aufgabe bis zum nächsten Meeting, ich werde Euch eine Tabelle mit den SDGs mailen. „Dann überlegt mal Punkt für Punkt, was Euch da so alles einfällt!”
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
Weltweit wurden im Jahr 2022 2.000 Tonnen Tantalum aus Minen gewonnen, davon die größte Menge mit 860 Tonnen in der DRK (USGS 2023). Als Substitut in Kondensatoren kommen, allerdings unter Einbußen wichtiger Eigenschaften, in Betracht: Aluminium und Niob (ebd.). In korrosionsfesten Anwendungen könnte es ggf. durch folgende Materialien substituiert werden: Glas, Molybdän, Nickel, Niobium, Platinum, Edelstahl, Titanium und Zirconium (ebd.).
bpb Bundeszentrale für politische Bildung (2019): Demokratische Republik Kongo. Online: https://www.bpb.de/themen/kriege-konflikte/dossier-kriege-konflikte/54628/demokratische-republik-kongo/
DERA Deutsche Rohstoffagentur (2018): Rohstoffrisikobewertung – Tantal. Online: https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/DERA_Rohstoffinformationen/rohstoffinformationen-31.pdf
ISE (o. J.): Tantal. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/tantal/
Misereor (o. J.): Rohstoff Coltan: High Tech zu Lasten der Armen. Online-Video: https://www.misereor.de/informieren/rohstoffe/coltan
U.S. Geological Survey (2023): Mineral Commodity Summaries, January 2023: Tantalum. Online: https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2023/mcs2023-tantalum.pdf
U.S. Geological Survey (2018): Mineral Yearbook. Online: https://pubs.usgs.gov/myb/vol1/2018/myb1-2018-tantalum.pdf
Umweltbundesamt (2007): Seltene Metalle. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3182.pdf
Literatur
BMJ HW Automatisierung (2021d): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in:
–Fachrichtung Automatisierungs-Systemtechnik. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekausbv_2021/ElekAusbV.pdf
Berufsprofil
HW Information: BIBB (o. J.i): Elektroniker/Elektronikerin – Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik (Ausbildung). Online: www.bibb.de/dienst/berufesuche/de/index_berufesuche.php/profile/apprenticeship/elekauto
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Analysieren technischer Systeme, Messen und Analysieren physikalischer Kennwerte an elektrischen Anlagen und Geräten, Fehler erkennen und Maßnahmen einleiten, Analysieren und Beheben von Fehlern sowie Instandhalten von Geräten und Systemen, Montieren und Installieren von Bauteilen, Baugruppen und Geräten, Montieren und Installieren von Netzwerken sowie, Aufbauen und Prüfen von Steuerungen und Regelungen, Konzipieren von Systemen der Automatisierungstechnik, Programmieren, Installieren und Konfigurieren von Automatisierungssystemen, Parametrieren und Inbetriebnehmen von Automatisierungssystemen und, Prüfen, Instandhalten und Optimieren von Automatisierungssystemen, Prüfen und Einhalten von Datenschutz- und Informationssicherheitskonzepten und, Prüfen und Beurteilen von Schutzmaßnahmen an elektrischen Anlagen und Geräten.
Berufliche Tätigkeitsfelder: Elektroniker und Elektronikerinnen der Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik arbeiten in Betrieben des Elektro- und informationstechnischen Handwerks. Sie entwerfen, programmieren, installieren und reparieren komplexe Automatisierungsanlagen. Ihre Tätigkeit umfasst insbesondere Arbeiten an der Prozessorik und der Aktorik von Anlagen und Systemen, an Leiteinrichtungen sowie Maschinen- und Prozesssteuerungen. Sie sichern damit den fehlerfreien Ablauf automatisierter Prozesse. Sie finden damit auch Beschäftigung in Produktionsbetrieben mit automatisierten Anlagen, Industrieunternehmen sowie Betrieben, die Automatisierungslösungen entwickeln, herstellen und einsetzen.
Elektroniker*in für Automatisierungs-Systemtechnik (IH)
Die Projektaufgabe ist
- der Vergleich des Primärenergieverbrauchs und der THG-Emissionen von unterschiedlichen Verpackungsmaterialien (Karton, Folie und Füllmaterial) mit unterschiedlichen Lieferketten und Materialien
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgabe orientiert sich an den: Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Automatisierungstechnik (BMJ IH Automatisierung 2018c):
4. Umweltschutz
7. … Bewerten der Arbeitsergebnisse,
12. Beraten und Betreuen von Kunden, Erbringen von Serviceleistungen,
13. Technische Auftragsanalyse, Lösungsentwicklung,
18. Geschäftsprozesse und Qualitätsmanagement im Einsatzgebiet.
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Einführung in die Problematik “Verpackungsmüll”
- Darstellung unterschiedlicher Verpackungsmaterialien
- Berechnungen zu den Kartons
- Berechnung des Gewichtes der Kartons
- Berechnung der Primärenergie zur Herstellung der Kartons für unterschiedliche Produktionsverfahren
- Bewertung: Wieviel Primärenergie kann eingespart werden durch unterschiedliche Produktionsverfahren
- Berechnung zu den Transporten der Kartons
- Berechnung der Emissionen für den Transport der Kartons von Hammerfest bzw. Shanghai nach Hamburg
- Berechnung des Energieverbrauchs für den Transport der Kartons von Hammerfest bzw. Shanghai nach Hamburg
- Bewertung: Wie wirkt sich die Transportdistanz auf die Primärenergie zur Herstellung aus?
- Berechnung zu den Einschweißfolien
- Berechnung der Folien-Fläche zum Einschweißen der Kartons
- Berechnung der THG-Emissionen von Folien aus Bio-PE und fossilem PE
- Berechnung der Flächen zum “Anbau” der Bio-PE-Folien
- Bewertung: Wie viel Strom kann auf dieser Fläche mit Photovoltaik erzeugt werden?
- Berechnung zu den Verpackungschips
- Berechnung des Füllvolumens
- Berechnung der Massen der Verpackungschips
- Berechnung der THG-Emissionen der Verpackungschips aus Bio-PLA und fossilem PS
- Berechnung der der Flächen zum Anbau von Bio-PLA
- Bewertung: Wie viel Strom kann auf dieser Fläche mit Photovoltaik erzeugt werden?
Die Projektaufgabe
“Ludger, ich habe eine Aufgabe für dich“, rief der Elektro-Meisterin Daniela ihren Auszubildenden. Ludger legte das Multifunktionsmessgerät weg, mit dem er gerade an der alten Verpackungsmaschine einer Funktionsstörung auf den Grund ging. “In 10 Minuten bin ich fertig und kann das nächste angehen”, sagte Ludger und legte das Messgerät weg. „Etwas, was du heute Nachmittag machen kannst, Ludger”, setzte Meisterin Daniela fort. “Es gibt Ärger. Einige unserer Kundinnen und Kunden haben sich beschwert: Ihnen gefallen unsere Verpackungen nicht.” “Was soll damit sein. Die sind doch super. Jedes Bauteil ist sicher verwahrt mit Styroporchips, einem festen Pappkarton und dann noch mit einer wasserdichten PE-Folien drumherum. Das ist absolut sicher, auch wenn die Post die Pakete unsanft behandelt” entgegnete Ludger. “Und genau das ist das Problem, lieber Ludger. Es gibt ein neues Gesetz: Das Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz. Kurz gesagt: Lieferkettengesetz. Es war so, dass die privaten oder gewerblichen Kunden angefragt haben, wie wir es denn mit dem Umweltschutz handhaben. Das Lieferkettengesetz behandelt zwar vor allem die Umstände der Produktion und nicht den Umweltschutz, aber das war denen egal. Sie haben alles in einem Topf geworfen und ein Dutzend unserer Kunden und Kundinnen hat gefragt, ob unsere Verpackungen umweltfreundlich sind. Das ging hinauf bis zum Geschäftsführer und dann runter zu uns. So einfach war das.” Ludger überlegte eine Weile und fragte dann: “Aber was hat das mit uns oder genauer gesagt mit mir zu tun – ich bin Elektroniker. Warum kümmern sich unsere Industriekaufleute nicht darum?” Elektro-Meisterin Daniela lächelt ein wenig: “Weil du die Maschinen betreust. Deshalb. Sie haben die Anfrage mit einem Auftrag verbunden. Du solltest prüfen, ob du anstelle der Polystyrol-Chips auch Mais-Chips verarbeiten kannst. Und anstelle der bisherigen schönen weißen Pappe auch Recycling-Pappe. Und um noch eins drauf zu setzen: Anstelle von fossilem PE für das Einschweißen auch Bio-PE. Die Liste mit den Spezifikationen liegt auf deinem Tisch.” Jetzt grinste Ludger und sprach: “Kein Problem, dafür brauche ich keine halbe Stunde.” “Wenn es denn so einfach wäre, sprach Meisterin Daniela: “Bisher haben wir unsere Kartons aus Norwegen bezogen. Unser Lieferant ist eine große Zellstoff- und Kartonfabrik, die vor allem Frischfasern nutzt. Der Lieferant hat eine neue Fabrik aufgemacht, die `integrierte Herstellung’. Hierbei werden alle Prozessstufen von der Faserherstellung über den Aufschluss der Fasern bis zur Papierherstellung miteinander kombiniert. Das spart viel Energie, weshalb die integrierten Papierfabriken weniger Emissionen verursachen. Der Lieferant hat uns deshalb ein neues Angebot gemacht. Allerdings stammt das gesamte Material aus neuen Fasern, also frisch aus dem Wald. Wir haben aber die Alternative, uns aus China Recycling Kartons liefern zu lassen. Der wiederum sieht nicht so gut aus wie unsere bisherigen Verpackungen.”Ludger unterbrach den Redefluss der Meisterin: “Und wo ist das Problem? Das ist doch eine Sache der Industriekaufleute zu entscheiden, was sie ausgeben wollen?” “Leider nein”, setzte die Meisterin fort, “sie wollen wissen, ob sich ein Mehr an Umweltschutz auch wirklich lohnt. Sie sind gerne bereit, etwas mehr Geld auszugeben, aber dann sollte auch mehr Umweltschutz dabei herauskommen. Deine Aufgaben sind die folgenden:
- Wir beziehen jährlich rund 100.000 Kartons aus Norwegen. Davon haben
- 400.000 Kartons mit einem Volumen von je 0,5 Liter (500 cm3) und einer Grundfläche von 10 *10 cm2, Kartongewicht: 250 g/m2
- 200.000 Karton mit einem Volumen von 1 Liter und einer Grundfläche von 10 *10 cm2, Kartongewicht: 350 g/m2
- 300.000 Kartons mit einem Volumen von 2 Litern und einer Grundfläche von 10 *10 cm2, Kartongewicht: 400 g/m2
- 100.000 Kartons mit einem Volumen von 6 Litern und einer Grundfläche von 20 *20 cm2, Kartongewicht 600 g/m2
- Rechne bitte die Oberfläche der Kartons und daraus ihr Gewicht aus.
- Schlage noch 20 Prozent an Verpackungsmaterial für die Pfalze drauf, das wird schon so stimmen.
- Dann berechnest du den Energieeinsatz für die Herstellung der Kartons aus aus den drei Varianten
- Frischfaser-Papier aus nicht-integrierter Produktion (53,9 GJ/t, ifeu S.35)
- Frischfaser-Papier aus integrierter Produktion (39,7 Gj/t) und
- Recyclingfaser aus integrierter Produktion (15 GJ/t)
“Ist das alles?” fragte Ludger. “Nein, noch nicht ganz”, sagte Meisterin Daniela. “Die Kaufleute wollen wissen, wie sich der Transport auf die Emissionen auswirkt:”
- Die norwegischen Fabriken sind weit im Norden, in Hammerfest.
- Die chinesische Fabrik steht in Shanghai, also beinahe am Hafen.
- Geliefert wird in Containern, die jeweils 10 t Karton fassen.
- Aus Norwegen kommt die Fracht per Lkw, aus China per Schiff.
- Berechne die Anzahl der notwendigen Container und die Emissionen des Transports und vergleiche die aus China und Norwegen.
- Berechne einfach mit dem Emissionsrechner von carboncare die Emissionen für den Transport mit Lkw und Schiff.
- Berechne aber auch den Energieverbrauch. Hierzu sind der Schweröl- bzw. Dieselverbrauch in l pro 100 km je Container angegeben sowie der Energiegehalt je kg und die Dichte der Öle. Vergiss also nicht die Umrechnung mit der Dichte.
- Dann addiere den Transport auf den kumulativen Energiebedarf der Herstellung von Karton aus Primärfaser und Recyclingfaser und schätze mal ein, ob es besser ist, aus China oder aus Norwegen zu importieren. Die Kaufleute sollen dann entscheiden, ob sie weißen Karton aus Norwegen oder braunen aus China haben wollen.
“Ist das alles?” fragte Ludger. “Nein, noch nicht ganz”, sagte Meisterin Daniela. “Die Kaufleute wollen wissen, wie sich der Transport auf die THG-Emissionen auswirkt:”
- Berechne die Transport-Emissionen für den Lkw-Transport aus Hammerfest und aus Shanghai.
- Addiere die Emissionen zu den Daten der THG-Emissionen zu den Daten für Karon aus Primärfaser und Recyclingfaser für die integrierte Produktion.
- Und dann gebe eine Bewertung ab: Macht der Transport viel oder nur wenig aus?
“Ist das alles?” fragte Ludger. “Nein, noch nicht ganz”, sagte Meisterin Daniela. “Die Kaufleute wollen wissen, ob sie anstelle der bisher verwendeten fossilen PE-Folie auf Bio-PE-Folien umsteigen wollen:”
- Berechne die Folie, die als Umverpackung der Kartons benötigt wird.
- Schlage einfach 10% für den Verschnitt und das Verschweißen drauf.
- Dann berechnest du die THG-Emissionen, die die Folien verursachen.
- Aber denk daran: Bio-Polyethylen kommt vom Acker. Berechne mal die Fläche, die dafür benötigt wird.
- Und mache mal einen anschaulichen Vergleich. Wenn wir die Fläche für Photovoltaikanlagen nutzen würden, wie viel Strom können wir auf dieser Fläche erzeugen.
- Die PV-Module würden schräg aufgestellt, müssen aber einen gewissen Abstand haben. Außerdem braucht man Wege und Infrastruktur. Setze einfach 150 kWh pro Quadratmeter Grundfläche an.
“Ist das alles?” fragte Ludger nun langsam genervt. Die Aufgabe wurde ja immer umfangreicher. “Nein, noch nicht ganz”, sagte Meisterin Daniela. “Die Kaufleute wollen wissen, ob sie anstelle der bisher verwendeten PE-Folie auf Bio-PE umsteigen wollen. Wir brauchen Tonnen an Polystyrol-Chips, um die Produkte gut in Kartons zu verpacken. Die Kaufleute haben einen Lieferanten ausfindig gemacht, der uns die Verpackungschips aus Kartoffeln oder Mais liefert. Sie sollen aus Milchsäure hergestellt werden, die ihrerseits aus Zuckerrüben, Kartoffeln oder Mais stammt. Die chemische Industrie wandelt sie zu Polymilchsäure oder Polyactid um, deshalb heißen sie PLA-Chips. Es gibt auch eine Umweltbilanz, die die Vor- und Nachteile aufzeigt. Die Kaufleute haben mir den Link vom Umweltbundesamt mitgegeben. Angeblich hat der Lieferant ein neues Verfahren “Zukunft PLA-Zuckerrübe” entwickelt. Er wirbt damit, dass das neue Verfahren viel besser ist als das alte. Mach einfach das folgende:”
- Berechne das Füllvolumen unserer Kartons, die wir jährlich verschicken.
- Nimm einfach an, dass unsere Produkte rund 50 Prozent des Volumens der Kartons ausfüllen. Manche füllen mehr aus, andere weniger. Der Mittelwert wird schon passen. Der Rest wird dann mit den Chips gefüllt.
- Die Schüttdichte der Chips kannst du mit 80 Prozent ansetzen.
- Damit kannst du das Volumen der Chips ausrechnen und über die Dichte das Gewicht.
- Als Ergebnis erhältst du zuerst die Masse aller Chips, die wir im Jahr in die Kartons füllen.
- Dann berechnest du die THG-Emissionen, die die Verpackungschips verursachen.
- Aber denk daran: Bio-PLA kommt vom Acker. Berechne mal die Fläche, die dafür benötigt wird.
- Und mache mal einen anschaulichen Vergleich. Wenn wir die Fläche für Photovoltaikanlagen nutzen würden, wie viel Strom können wir auf dieser Fläche erzeugen.
- Die PV-Anlagen würden schräg aufgestellt, müssen aber einen gewissen Abstand haben. Außerdem braucht man Wege und Infrastruktur. Setze einfach 150 kWh pro Quadratmeter an.
“Meisterin, jetzt mal ganz ehrlich“. Warum machen das die Industriekaufleute nicht? Ich bin für die Elektronik zuständig. Ich sorge dafür, dass die Maschinen laufen. „Ist das wirklich meine Aufgabe?” fragte Ludger. “Lieber Ludger”, antwortete die Meisterin Daniela, “wir sollten die Nachhaltigkeit integrativ vermitteln. Jeder ist für die Nachhaltigkeit hier im Betrieb zuständig. Also auch wir Elektroniker. Die Kaufleute wollen auch wissen, ob die Maschinen mit alternativen Materialien ebenfalls laufen. Das kannst du so nebenbei auch prüfen. „Und nun leg los!”
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
Energiegehalte und Treibstoff Verbräuche Lkw und Containerschiffe
Schweröl / Schiffe | Diesel / Lkw | |
Energiegehalt | 11 kWh/kg = 40 MJ/kg | 12 kWh/kg = 43 MJ/kg |
Dichte | 1 kg/l | 0,84 kg/l |
Treibstoffverbrauch pro 100 km (20-Fuß-Container) | 2,6 l / 100 km | 30 l / 100 km |
Emissionen pro Tonnenkilometer | 17 g CO2-Äq | 68 g CO2-Äq |
Containervolumen | 33 cbm | 33 cbm |
Quelle: Daten von Schweröl und Diesel vgl. RP-Energielexikon; Treibstoffverbräuche Lkw vgl. webfleet o. J.; Treibstoffverbrauch Containerschiffe vgl. Chip; Emissionen, Lkw und Schiffe vgl. UBA.
Tabelle - KEA und THG-Emissionen von Büropapier
Primärfaser, nicht integriert | Primärfaser, integriert | Recyclingfaser, integriert | |
Kumulierter Energiebedarf (KEA) pro Tonne | 54 MJ | 40 MJ | 15 MJ |
Klimawandel, kg CO2-Äq pro Tonne | 1.193 | 751 | 822 |
Quelle und Hinweis: UBA 2022:S.35/37. Leider liegen keine Öko-Bilanzdaten über die verschiedenen Arten von Kartons vor, weshalb aktuelle Daten aus der Papierproduktion genutzt werden. Dies ist zwar wissenschaftlich nicht korrekt, aber die Berechnungen dienen vor allem dazu, ein Gefühl für die Klimarelevanz von Verpackungen zu erhalten.
Literatur
BMJ IH Automatisierung (2018c): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*Automatisierungstechnik: Teil 4. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Elektro – Bundesministerium für Justiz BMJ (2018): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2018 Teil I Nr. 23, ausgegeben zu Bonn am 5. Juli 2018, S. 897 ff): Online:https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
Chip.de (2016): Schwimmende Riesen: Die 3 größten Containerschiffe der Welt. Online: https://www.chip.de/news/Schwimmende-Riesen-Die-3-groessten-Containerschiffe-der-Welt_90836453.html
enviropack (o. J.): Verpackungschips. Online: https://www.enviropack.de/verpackungschips.html
Pro Carton (2023a): The Carbon Footprint of Carton Packaging 2023. Online: www.procarton.com/wp-content/uploads/2023/03/2023-Carbon-Footprint-Summary-slides.pdf
Pro Carton (2023b): Executive Summary. Online: https://www.procarton.com/wp-content/uploads/2023/03/The-Carbon-Footprint-of-Carton-Packaging_2023_ES.pdf
RP-Energielexikon (o. J.): Diesel. Online: https://www.energie-lexikon.info/dieselkraftstoff.html
RP-Energielexikon (o. J.): Schweröl. Online: https://www.energie-lexikon.info/schweroel.html
UBA Umweltbundesamt / Detzel, Andreas; Kauertz, Benedikt und Derreza-Greeven, Cassandra (2012): Untersuchung der Umweltwirkungen von Verpackungen aus biologisch abbaubaren Kunststoffen. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/461/publikationen/3986.pdf
UBA Umweltbundesamt (2019): Wie energieeffizient ist ein Schiff?. Online: https://www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/wie-energieeffizient-ist-ein-schiff
UBA Umweltbundesamt (2022): Aktualisierte Ökobilanz von Grafik- und Hygienepapier. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/publikationen/texte_123-2022_aktualisierte_oekobilanz_von_grafik-_und_hygienepapier.pdf
Webfleet (o. J.): So viel Kraftstoff verbrauchen Lkw. Online: https://www.webfleet.com/de_de/webfleet/blog/so-viel-kraftstoff-verbrauchen-Lkw/
Berufsprofil
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Betreuen von Automatisierungssystemen, Analysieren von Funktionszusammenhängen und Prozessabläufen, Entwerfen von Änderungen und Erweiterungen von Automatisierungssystemen, Programmieren von Automatisierungssystemen, Installieren, Konfigurieren und Parametrieren der Komponenten und Geräte, Betriebssysteme, Bussysteme und Netzwerke, Nutzen von Anwendungsprogrammen zur Messdatenerfassung, -übertragung und –verarbeitung sowie zur Fertigungs-, Maschinen- oder Prozesssteuerung, Verbinden der Komponenten zu komplexen Automatisierungseinrichtungen und Integrieren in übergeordnete Systeme, Übergeben der Systeme an Nutzer und Einweisen in die Bedienung, Überwachen, Warten und Betreiben von Anlagen, regelmäßiges Durchführung von Prüfungen, Optimieren von Regelkreisen, Analysieren von Störungen, Einsetzen von Testsoftware und Diagnosesystemen, Ergreifen von Sofortmaßnahmen und Instandsetzen von Anlagen, Arbeiten auch mit englischsprachigen Unterlagen und Kommunizieren auch in englischer Sprache, Zuordnung zu Elektrofachkräften im Sinne der Unfallverhütungsvorschriften, Anwenden von Vorschriften
Berufliche Tätigkeitsfelder: Elektroniker/innen für Automatisierungstechnik arbeiten bei Herstellern von industriellen Prozesssteuerungseinrichtungen. Ebenso sind sie in Betrieben der Elektroinstallation tätig, z. B. bei technischen Gebäudeausrüstern. Darüber hinaus können sie in Wasser- und Klärwerken bzw. Recyclinganlagen der Abfallwirtschaft beschäftigt sein. Weiterhin arbeiten sie in Unternehmen, die Automatisierungslösungen entwickeln, herstellen oder einsetzen. Vor allem Unternehmen der Elektroindustrie oder des Maschinenbaus kommen in Betracht. Arbeitsplätze gibt es darüber hinaus auch z. B. in der Automobilindustrie, der chemischen Industrie, Kunststoff verarbeitenden Betrieben und zahlreichen anderen Anwender Branchen.
Informationselektroniker*in (Hw)
Die Projektaufgabe ist
- abschätzen, inwieweit künstliche Intelligenz einen Beitrag zur Agenda 2030 leisten kann
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgaben orientiert sich an der Verordnung über die Berufsausbildung zum Informationselektroniker*in (BMJ HW Informationselektronik 2021b).
2.2 Planen und Organisieren der Arbeit
2.4 Beraten und Betreuen von Kunden
2.7 Analysieren von Systemen der Informations- und Kommunikationstechnik
3.3 Umweltschutz und Nachhaltigkeit
3.4 Digitalisierte Arbeitswelt
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Recherche von KI-Technologien
- die am Markt verfügbar sind (V = verfügbar)
- die erprobt werden (E = Entwicklung) oder
- über die gesprochen wird (Z = Zukunft)
- Recherche Felder: Landwirtschaft und Ernährung, Gesundheit und Wellness sowie Logistik (denkbar wären aber auch Mobilität, Tourismus, Industrie oder Bildung)
- Kurzbeschreibung der KI-Technologie mit Status
- Wofür wird sie verwendet / entwickelt?
- Wer profitiert von ihr – wer sind die Kunden?
- Was ist der ökonomische, gesellschaftliche oder der Umweltnutzen
- Nachhaltigkeit von KI-Technologien (nutzen Sie die
Hierzu können Sie die SDG-Auswertungstabelle nutzen:
Bewertung der Elektronik für ein Produkt ….. in dem Einsatzgebiet ……
oder die Tabelle:
Anhang – SDGs der Agenda 2023- Zuordnung zu den Sustainable Development Goals (SDGs)mit ihren Unterzielen
- Auffinden von Pro- und Contra-Argumenten für die Nutzung der jeweiligen KI-Technologie aus Sicht der Nachhaltigkeit, d.h. aus Sicht relevanter SDGs
- Auswertung: Was wären die wichtigsten KI-Anwendungen für die Nachhaltigkeit
- Diskussion der Ergebnisse in der Klasse
Die Projektaufgabe
“Susanne, wir müssen uns mal über künstliche Intelligenz unterhalten” sagte Meisterin Devi zu Ihrer Auszubildenden. “Die Geschäftsführung will sich dem Thema nähern. Sie legt aber sehr großen Wert auf die Nachhaltigkeit.” “Ok”, sagte Susanne, “und was soll ich tun?” Meisterin Devi lachte: “Ich gebe dir einen Tag, um im Internet KI herauszusuchen und dich einzulesen, die für unseren Betrieb relevant ist; du recherchierst. Denke dabei an unsere drei Geschäftsbereiche: Landwirtschaft und Ernährung, Gesundheit und Wellness sowie Umweltschutz und Kreislaufwirtschaft. In all diesen Bereichen muss ich eine Vorlage für die Geschäftsführung schreiben. So einfach ist das.“ Susanne machte ein ungläubiges Gesicht: “So einfach? Da gibt es doch sicher eine Menge an Informationen im Internet. Da sitze ich Tage dran.” Nun lachte die Meisterin Devi:”Nein, du musst deine Arbeit nur strukturieren.“ Dann geht es einfach. Recherchiere für die drei Geschäftsbereiche:
- Welche Anwendungen mit KI gibt es dort?
- Was wird dort als mögliche Anwendung diskutiert?
- Und wenn du etwas anderes findest: Ist das auf die drei Bereich übertragbar?
Mach immer eine Kurzbeschreibung:
- Wofür wird sie verwendet / entwickelt?
- Wer profitiert von ihr – wer sind die Kunden?
- Was ist der ökonomische, gesellschaftliche oder der Umweltnutzen”
“So einfach sollte es sein“, sagte Meisterin Devi. Susanne schaute immer noch ungläubig: “Aber was hat das mit Nachhaltigkeit zu tun – das ist doch wahnsinnig schwierig, oder etwa nicht?”. “Nicht unbedingt”, sagte Meisterin Devi, “Du musst nur versuchen zu überlegen, ob KI zur Lösung von Problemen beitragen will, die etwas mit Nachhaltigkeit zu tun haben.“ Wir brauchen keine KI, die einfach nur gute Computerspiele spielt. Wir wollen eine KI als Instrument, welches uns hilft, Probleme zu lösen und unseren Kunden bessere Angebote zu machen. Du kannst die Nachhaltigkeitsbewertung wie folgt machen:
- Schau dir den Anhang – SDGs der Agenda 2023 an.
- Trage die Technologien bei den Unterzielen ein, die du gefunden hast.
- Dann überlege dir Pro- und Contra-Argumente
- Was spricht für die Entwicklunger der KI-Technologie
- Was spricht gegen den Einsatz der KI-Technologie
- Und ganz zum Schluss überlegst du dir eine Empfehlung: Welche KI-Technologie könnte am besten zu den SDG’s beitragen.
Das klingt doch ganz einfach, oder nicht?” fragte Meisterin Devi. “Schau ich mal, wie weit ich komme” antwortete Susanne etwas zöglich.
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
Destatis (o. J.): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: https://sdg-indikatoren.de/
datasolut (o. J.): Anwendungsgebiete von künstlicher Intelligenz. Online: https://datasolut.com/anwendungsgebiete-von-kuenstlicher-intelligenz/
Mindsquare / Max-Ludwig Stadler (2022): Künstliche Intelligenz. Online: https://mindsquare.de/knowhow/kuenstliche-intelligenz/
Computerwoche / Volker Gruhn (2022): Es gibt nicht die eine künstliche Intelligenz. Online: www.computerwoche.de/a/es-gibt-nicht-die-eine-kuenstliche-intelligenz,3545708
Literatur
BMJ HW Informationselektronik (2021b): Verordnung über die Berufsausbildung zum Informationselektroniker*in: Artikel 2, S. 674ff. Online: https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav
Berufsprofil
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Analysieren von Systemen der Informations- und Kommunikationstechnik, Messen und Analysieren physikalischer Kennwerte an Systemen, Planen und Projektieren der Arbeit, Montieren, Installieren und Integrieren von Systemen, Parametrieren, In Betrieb nehmen und Übergeben, Installieren, Programmieren, Einrichten und Testen von Software, Bedienen und Administrieren, Sicherstellen des Betriebes von Systemen der Informations- und Kommunikationstechnik, Umsetzen und Integrieren von Datenschutz- und Informationssicherheitskonzepten, Warten, Instandhalten, Betreiben und Optimieren, Durchführen von betrieblicher und technischer Kommunikation sowie Informationsverarbeitung, Planen und Organisieren der Arbeit, Durchführen von qualitätssichernden Maßnahmen, Beraten und Betreuen von Kunden, Prüfen und Einhalten von Datenschutz- und Informationssicherheitskonzepten, Prüfen und Beurteilen von Schutzmaßnahmen an elektrischen Anlagen und Geräten.
Berufliche Tätigkeitsfelder: Informationselektroniker/innen planen und installieren Systeme der Informations- und Kommunikationstechnik. Sie erbringen Dienstleistung aus einer Hand, arbeiten in Installations- und Servicebetrieben. Sie arbeiten hauptsächlich in elektro- und informationstechnischen Handwerksbetrieben, aber auch in Betrieben anderer Branchen. Informationselektroniker/innen sind in folgenden Einsatzgebieten tätig: Geräte-, IT- und Bürosystemtechnik, Sende-, Empfangs- und Breitbandtechnik, Sicherheits- und Gefahrenmeldetechnik sowie Telekommunikationstechnik.
Elektroniker*in für Informations- und Systemtechnik (IH)
Die Projektaufgabe ist
- die Abwägung der Umweltauswirkungen und Energiebedarfe einer Vernetzung von 15 Büroarbeitsplätzen: im Vergleich LAN und WLAN.
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgabe orientiert sich an den Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Informations- und Systemtechnik (BMJ IH Info-Systemtechnik 2018e) an den folgenden Qualifikationen:
- Nr. 4: Umweltschutz
- Nr. 5: Digitalisierung der Arbeit, Datenschutz und Informationssicherheit,
- Nr. 6: Betriebliche und technische Kommunikation,
- Nr.7: Planen und Organisieren der Arbeit, Bewerten der Arbeitsergebnisse,
- Nr. 12: Beraten und Betreuen von Kunden, Erbringen von Serviceleistungen,
- Nr.13: Technische Auftragsanalyse, Lösungsentwicklung,
- Nr.18: Geschäftsprozesse und Qualitätsmanagement im Einsatzgebiet.
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
- Recherche des Aufbaus (Bauteile) und der Materialien für das Produkt
- wenn möglich: Massenanteile der Materialien schätzen
- Identifizierung besonders relevanter Materialien und ihrer Rohstoffe – z. B. Kupfer, Kunststoffe (für Kabel und Gehäuse) und Zink hinsichtlich:
- THG-Emissionen (vom Bergbau bis zum Produkt)
- Materialien, zu deren Herstellung gefährliche Stoffe verwendet werden
- Materialien, die vermutlich nicht nachhaltig gewonnen werden:
- aus Ländern, in denen Menschenrechte nicht beachtet werde
- aus Ländern, die von Korruption geprägt sind
- Materialien, die vermutlich nicht gut recycelt werden können
- Skizzierung der Wertschöpfungskette der ausgewählten Materialien
- Orientieren Sie sich an dem Beispiel der Lithium-Wertschöpfungskette
Tabelle: Wertschöpfungskette “Lithium-Ionen-Batterien”
- Orientieren Sie sich an dem Beispiel der Lithium-Wertschöpfungskette
- Fassen Sie die Ergebnisse zusammen
- Hierzu können Sie die SDG-Auswertungstabelle nutzen:
Bewertung der Elektronik für ein Produkt ….. in dem Einsatzgebiet ……
oder die Tabelle:
Anhang – SDGs der Agenda 2023
- Hierzu können Sie die SDG-Auswertungstabelle nutzen:
Vergleichen Sie die beiden Netzwerkalternativen nach THG-Alternativen, Ressourcenverbrauch und deren (relevante) Auswirkungen auf ausgewählte SDGs. Nutzen Sie hierzu beispielsweise die Bewertungsraster in
Kap. 5.6 Arbeitsblätter: SDG-Wertschöpfungskettenanalyse oder entwerfen Sie ein eigenes Schema
Die Projektaufgabe
Der Finanzdienstleistungsbetrieb “Münzbeutel” befindet sich auf dem Weg der Zertifizierung für DIN ISO 14001. Diese umfasst auch das effiziente Management aller Prozesse unter Beachtung der Umweltressourcen. Im Verlauf der vergangenen Wochen haben die 50 Mitarbeiter:innen etliche Fragebögen ausgefüllt zur technischen Ausstattung und detaillierte Beschreibungen ihrer jeweiligen Tätigkeiten mit Bezug auf Umweltbelange geschrieben. Nick, Suse, Dora, Tom und Paula versuchen als Teamleiter*innen, das Ganze zu systematisieren. Sie erstellen Diagramme zu den Tätigkeitsprofilen , den Arbeitsabläufen und der technische sowie räumlichen Infrastruktur.
Als sie nun ihre Ergebnisse auf einem großen Konferenztisch ausbreiten und vergleichen, stellt Paula fest, dass die einzelnen Abläufe sehr gut sind und es nur wenige Probleme mit den Zuständigkeiten geben sollte. Auch die Ausstattung der Büros in Hinsicht auf eine effiziente Arbeit wurde von den Mitarbeitenden mit vielen Punkten für die Zufriedenheit bewertet.
“Nur”, runzelt Dora die Stirn, „Wie steht es eigentlich um die Zusammenarbeit untereinander? Wie steht es um die Abstimmung der Arbeiten miteinander?” Paula schaute in erstaunte Gesichter der Kollegen und Kolleginnen.
“Ja“, klingt es wie aus einem Munde, “da ist wohl noch Luft nach oben!” Schnell wird deutlich: da muss eine technisch zeitgemäße Vernetzungsstruktur her. “Aber das ist doch schnell gemacht.“ “ Wir lassen Kabel verlegen, stöpseln ein – und gut ist“, sagt Tom. “Nee, das ist doch Ressourcenverschwendung”, gibt Suse zu bedenken,” wir sollten nachhaltiger denken.“ Jedes Kabel braucht Ressourcen. Und erzeugt auch noch Kabelsalat. „WLAN ist umweltfreundlicher, wir brauchen ein gutes Mesh-Netz.”
Die Diskussion geht eine Weile mit verschiedenen Argumenten weiter. Sie erstellen eine Liste mit pro und contra für LAN und WLAN. Die Runde kam jedoch zu keinem abschließenden Ergebnis. Nur das eine steht fest: Münzbeutel braucht eine professionelle Beratung. Experten sollten wissen, welche Variante nachhaltiger ist. Schnell ist eine Ausschreibung geschrieben mit einigen Anforderungen:
- 50 Arbeitsplätze mit Docking-Station und je zwei Monitoren
- 75 Laptops
- 100 Tablets
- 50 Räume für das individuelle Arbeiten
- 10 Besprechungsräume mit je 2 Konferenzsystemen (Fernseher, Sprechanlage, Videosystem, Computer)
- 1 großer Aufenthaltsraum
- 1 Fitnessraum mit 10 digital angeschlossenen Geräten
- 2 Serverräume mit ca. 200 Servern/Computern (auf zwei Etagen)
- Verteilung der Arbeitsplätze auf 2 Etagen, Gesamtfläche ca. 2×400 qm
- Innerhalb der Etage eine Brandschutzwand (Beton)
- Decken: armierter Betonstahl
Wir bitten um Erstellung eines Angebotes mit allen notwendigen Materialien. Nachhaltigkeit ist uns wichtig, deshalb bitten wir um einen Nachweis, ob eine Verkabelung oder die Nutzung von WLAN besser ist. Bei der Begründung für die Nachhaltigkeit des einen oder anderen Systems bitten wir auch um Berücksichtigung folgender Gesichtspunkten:
- Energieverbrauch während der Nutzung der beiden Varianten (SDG 13, vgl. u.a. Hottenroth 2004, S.42, Stromrechner o. J., Öko-Institut 2020)
- Ressourcenaufwand (Massenbilanzierung) aller Geräte (mit oder ohne Leitungen, vgl. Hottenroth 2004)
- THG-Aufwand für die Herstellung der benötigten Leitungen: Elektrokabel Kabel 3-Adrig: 0,47 kg CO2-Äq/m Kabel; Elektrokabel 5-Adrig: 0,61 kg CO2-Äq/m Kabel; Netzwerkkabel (geschätzt): 0,3 kg CO2-Äq.
Herstellung des Zusammenhangs der Auswahl WLAN oder LAN mit den für die Elektroniker relevanten SDGs (vgl. 7. SDGs für Elektroniker*innen)
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
THG-Äquivalente Elektrokabel nach Steinbeiß Transferzentrum / Aktiv Plus e.V.: Kabel 3-Adrig: 0,47 kg CO2-Äq/m Kabel; Kabel 5-Adrig: 0,61 kg CO2-Äq/m Kabel; Netzwerkkabel (geschätzt): 0,3 kg CO2-Äq.
Steinbeiß Transferzentrum / Aktiv Plus e.V (2019): Graue Energie im Ordnungsrecht/Förderung. Online: www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/forschung/programme/zb/Auftragsforschung/5EnergieKlimaBauen/2017/graue-energie/Endbericht.html
Öko-Institut (2020): Digitaler CO2-Fußabdruck. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf
Hottenroth, Heidi (2004): Vergleich der signifikanten potenziellen Umweltbelastungen von Netzwerkinfrastrukturen – Eine Gegenüberstellung von Fast Ethernet und WLAN für die Anwendung im Local Area networking. Online: https://www.oeko.de/oekodoc/215/2004-014-de.pdf
Stromrechner (o. J.): Wie viel Strom verbraucht ein WLAN-Repeater? Online: https://stromrechner.com/stromverbrauch-wlan-repeater/
FNB Fachagengtur Nachhaltiges Bauen (o. J.): Energieverbrauch im Vergleich – PVC und PE-Kabel. Online: https://nachhaltiges-bauen.de/baustoffe/PVC+-+Kabel
Literatur
BMJ IH Info-Systemtechnik (2018e): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Informations- und Systemtechnik: Teil 6. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
Berufsprofil
Profil der beruflichen Handlungsfähigkeit und berufliche Tätigkeitsfelder: Unterstützen der Entwickler bei der Entwicklung und Realisierung von Lösungen für Kunden, der Analyse geforderter Funktionalitäten, der Konzipierung von Systemen und Softwarelösungen, der Auswahl von Datenübertragungsmedien und von Hard- und Softwarekomponenten, Montieren und Prüfen von Hardwarekomponenten, Installieren und Konfigurieren von Komponenten und Geräten der Informationstechnologie, Montieren und Konfigurieren von Sensoren und Aktoren, Installieren und Konfigurieren von Betriebssystemen und Netzwerken, Erstellen von Bedienoberflächen und Benutzerdialogen, Erstellen von Softwarekomponenten, Anpassen von standardisierten Softwarekomponenten, Programmieren von Schnittstellen, Einbinden von Programmen in Systeme und Lösen von Kompatibilitätsproblemen, Integrieren von Hard- und Softwarekomponenten, Analysieren der Probleme beim Zusammenführen von Hard- und Softwarekomponenten und Entwickeln von Lösungsvorschlägen, Erfassen und Auswerten von Messwerten, Testen von Komponenten im System unter unterschiedlichen technischen Umfeldbedingungen, Integrieren der Systeme in vorhandene Gesamtsysteme, Leisten von Support bei Störungen, Analysieren von Störungen, Schließen auf Fehlerursachen in den Systemen, Analysieren der Fehlerursachen zur Qualitätssicherung, Einsetzen von Testsoftware und Diagnosesystemen, Prüfen von Signalen an Schnittstellen, Durchführen von netzwerkspezifischen Prüfungen, Beseitigen von Fehlern durch Softwareanpassung oder durch Tausch von Komponenten oder Baugruppen, Arbeiten auch mit englischsprachigen Unterlagen und Kommunizieren auch in englischer Sprache, Zuordnung zu Elektrofachkräften im Sinne der Unfallverhütungsvorschriften, Nutzen von IT-Systemen, auch in digitalisierten Prozessen, Anwenden von Vorschriften zu Datenschutz und Informationssicherheit.
Berufliche Tätigkeitsfelder: Beschäftigungsmöglichkeiten finden Elektroniker/innen für Informations- und Systemtechnik in Industrie- und Dienstleistungsunternehmen, die industrielle informationstechnische Systeme entwickeln und herstellen bzw. einsetzen.
IT-System-Elektroniker*in (IH)
Die Projektaufgabe ist
aufzuzeigen, ob eine derzeitige digitale Ausstattung mit dem 3t-CO2-Budget vereinbar ist.
Didaktische Hinweise
Die Projektaufgabe orientiert sich an den: Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in zum IT-System-Elektroniker (BMJ IT-System-Elektroniker*in 2020):
- Nr. 2.1 Planen, Vorbereiten und Durchführen von Arbeitsaufgaben in Abstimmung mit den kundenspezifischen Geschäfts- und Leistungsprozessen
- Nr. 2.2 Informieren und Beraten von Kunden und Kundinnen
- Nr. 2.3 Beurteilen marktgängiger IT-System und kundenspezifische Lösungen
- Nr. 2.4 Entwickeln, Erstellen und Betreuen von IT-Lösungen
- Nr. 2.7 Erbringen der Leistungen und Vertragsabschluss
- Nr. 2.12 Unterstützung von Nutzern und Nutzerinnen im Umgang mit IT-Geräten und IT-Systemen und mit deren Infrastruktur
- Nr. 3.4 Umweltschutz
Vorschlag für die Bearbeitung (Lehrkräfte und Ausbildende)
Persönliche Einschätzung der Anzahl von digitalen Geräten, die für einen heutigen 4-Personen-Haushalt angemessen sind
Diskussion in der Gruppe über die Einschätzung
Bestimmung der THG Emissionen zur Produktion dieser Geräte (vgl. Öko-Institut 2021)
Umrechnung mit Hilfe der durchschnittlichen Lebensdauer in einen Jahresverbrauch
Bestimmung der THG Emissionen aufgrund der Nutzung dieser Geräte (vgl. Öko-Institut 2021)
Summation der THG-Emissionen der Herstellung und der Nutzung auf ein Jahr
Vergleich mit dem Anteil an den verschiedenen CO2-Budgets (1, 2 oder 3 Tonnen)
Vorlage: SDG 12 – Nutzung von IT-Produkten
Beispiel: 10.1.6 SDG 12/13 – Nutzung von IT-Produkten
Hinweis: Bei den verschiedenen Angaben zum CO2-Budget muss darauf geachtet werden, dass neben der IT noch viele andere Bedarfe aus dem Budget gedeckt werden müssen
Abschlussdiskussion:
Ist Verzicht eine Lösung (digitale Suffizienz) oder
Muss mehr in die Produktion mit Hilfe erneuerbarer Energien investiert werden?
Die Projektaufgabe
Die Fridays for Future Gruppe aus Augsburg möchte Broschüren verteilen, in denen sie die Idee eines individuellen CO2-Budgets aufgreift: Jede Person darf innerhalb eines Jahres nur noch 3 Tonnen THG-Emissionen ausstoßen, damit die Klimaziele erreicht werden. Die Idee stammt von dem Klimaforscher Joachim Schellnhuber. Die Gruppe geht davon aus, dass der Energiebereich vollständig dekarbonisiert werden kann, d.h. Strom wird aus erneuerbaren Energien erzeugt und Raumwärme wird mit Wärmepumpen produziert. Bei den Themen Ernährung und Mobilität hat sich die Gruppe bereits informiert und die Emissionsmengen mit den 3 t in Relation gesetzt. Dabei ist herausgekommen, dass die beiden Bereiche zusammen ca. die Hälfte des Budgets benötigen. Das bedeutet, dass für den restlichen Konsum noch insgesamt 1,5 t CO2-Äq zur Verfügung stehen. Um Informationen über elektronische Geräte zu bekommen, schreiben sie nun verschiedene Elektronikfirmen an. So liest auch IT-Systemelektronikerin Karina die Anfrage und beschließt ihrer Auszubildenden Victoria und Mascha die folgenden Aufgaben zu übertragen. Sie schreibt ihnen einen Auftragsschein:
- Auftrag: Bilanzierung des CO2-Budgets für einen Haushalt mit vier Personen
- Ziel: Das Gesamtjahresbudget sowohl für IT-Geräte als auch den sonstigen Konsum (Kleidung, Schuhe, andere Geräte, Mobiliar etc.) sollte nicht mehr als 1,5 THG-Äquivalente pro Jahr und Person betragen.
- Rahmen: Das Jahresbudget des Haushalts beträgt 12 t, da die Kinder schon älter als 15 Jahre sind. Also pro Person 3 t CO2-Äq.
Eure Aufgaben
- Schätzt bitte ab: Wie groß ist der THG Anteil der elektronischen Geräte im Konsumbereich?
- Für den Konsumbereich sind in unserem Gedankenspiel insgesamt 1,5 t CO2-Äq/a vorgesehen. Wie viel CO2-Äq/a stehen demnach für elektronische Geräte zur Verfügung?
- Welche digitalen Endgeräte gehören Euren Einschätzung nach heutzutage in jeden Haushalt?
- Wie viele Geräte finden sich in einem vierköpfigen Musterhaushalt!
- Recherchiert, wie lange diese Geräte im Durchschnitt verwendet werden!
- Berechnet aus den Daten der unten angegebenen Geräte, welche davon die größten Emissionen – verteilt auf die Nutzungsdauer – verursachen. Die Daten in der Tabelle beziehen sich nur auf die Produktion – nicht auf die Nutzung.
- Vergleicht diesen Wert eurer Abschätzung mit Nr. 1 dieser Aufgabe.
Wie hoch ist der Anteil der einzelnen Geräte an dem Familien-Budget für elektronische Geräte? - Weshalb ist der Energieverbrauch von Fernsehern in den letzten Jahren gestiegen? Ist das wirklich nötig? (Tipp: Das Gleiche gilt auch für Computer-Displays.)
- Welche Möglichkeiten gibt es zusätzlich bei den folgenden Geräten, um jeweils ihre Emissionen zu reduzieren?
Materialien zur Bearbeitung der Projektaufgabe
Tabelle - THG-Emissionen von IT-Technik
Smartphone durchschnittl. Lebensdauer | 2,5 Jahre | |
Herstellung | Fairphone 1 | 16,04 kg CO2-Äq. |
IPhone 5s | 65 kg CO2-Äq. | |
IPhone 6 Plus | 110 kg CO2-Äq. | |
Computer durchschnittl. Lebensdauer | ca. 5 Jahre | |
Herstellung | Desktop Computer (mit HDD) | 347 kg CO2-Äq. |
Laptop (mit SSD) | 311 kg CO2-Äq. | |
Fernseher durchschnittlich. Nutzungsdauer | 6 Jahre | |
Herstellung | 42 Zoll | 637 Co2-Äq. |
55 Zoll | ca. 1.000 kg CO2-Äq. | |
Tablet durchschnittl. Lebensdauer | 4 Jahre | |
Herstellung | iPad mini 2/4 | 120 kg CO2-Äq. |
iPad Pro | 240 kg CO2-Äq. | |
Surface Pro 5 | 87 kg CO2-Äq. | |
Spielekonsole durchschnittlich. Lebensdauer | 5 Jahre | |
Herstellung | Xbox One X | 149 kg CO2-Äq. |
Xbox One S | 130 kg CO2-Äq. | |
Router durchschnittlich. Lebensdauer | 7 Jahre | |
Herstellung | 77 kg CO2-Äq. | |
Smart Speaker | ||
Herstellung | 100 kg CO2-Äq. |
Literatur
Bundesministerium für Justiz BMJ (2020): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2020 Teil I Nr. 9, ausgegeben zu Bonn am 5. März 2020, S. 268ff: Verordnung über die Berufsausbildung zum IT-System-Elektroniker*in vom 28. Februar 2020. Online: https://www.bgbl.de/
Das Erste (2023): Das Klima und die Reichen. Online: https://daserste.ndr.de/panorama/archiv/2023/Das-Klima-und-die-Reichen,klimareiche100.html
Öko-Institut (2020): Digitaler CO2- Fußabdruck. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf
Berufsprofil
Berufenet (o. J.): IT-System-Elektroniker/in – Aufgaben und Tätigkeiten kompakt. Online: https://web.arbeitsagentur.de/berufenet/beruf/2927
IT-Systemelektroniker/innen entwerfen, installieren und konfigurieren Systeme, Komponenten und Netzwerke der Informationstechnologie (IT). Hierzu beschaffen sie Hard- und Software, passen diese an und installieren sie. Anschließend binden sie IT-Geräte und -Systeme an die Stromversorgung an und prüfen die elektrische Sicherheit, konfigurieren die Geräte und Systeme und nehmen diese in Betrieb. Sie informieren und beraten Kunden über die Nutzungsmöglichkeiten von informations- und kommunikationstechnischen Geräten wie Computer, Telefonanlage, Drucker oder Scanner, aber auch zu Netzwerkinfrastrukturen und zu Themen wie IT-Sicherheit und Datenschutz. Außerdem warten sie die Kommunikationsinfrastruktur und beheben auftretende Störungen.
Quellenverzeichnis
ambosa (o. J.): Vom Personalschlüssel in der Altenpflege zur Schichtbesetzung. Online: https://www.anbosa.de/vom-personalschluessel-in-der-altenpflege-zur-schichtbesetzung/
ARD Tagesschau (2022): Wettlauf um Batterien von morgen. Online: https://www.tagesschau.de/wissen/technologie/lithium-ionen-batterien-autobatterien-e-autos-lfp-nickel-kobalt-lithium-101.html
BMJ BBG Maschinen-Antrieb (2021e): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbbbigausbv/BJNR071400021.html
BMJ BBG Maschinen-Antrieb (2021e): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in: (2021e): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker:in für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz: Artikel 5, S. 714ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbbbigausbv/BJNR071400021.html
BMJ HW Gebäudeintegration (2021c): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker für Gebäudesystemintegration*in. Online: http://www.gesetze-im-internet.de/gsiausbv/BJNR068700021.html
BMJ HW Maschinen-Antrieb (2021a): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbhwoausbv/BJNR066210021.html
BMJ IH Automatisierung (2018c): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Automatisierungstechnik: Teil 4. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Betriebstechnik (2018b): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Betriebstechnik: Teil 3. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Elektro – Bundesministerium für Justiz BMJ (2018): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2018 Teil I Nr. 23, ausgegeben zu Bonn am 5. Juli 2018, S. 897 ff): Verordnung über die Berufsausbildung in den industriellen Elektroberufen. Online:https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav?
BMJ IH Elektro – Bundesministerium für Justiz BMJ (2018): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2018 Teil I Nr. 23, ausgegeben zu Bonn am 5. Juli 2018, S. 897 ff): Online:https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
BMJ IH Elektro Gebäude-Infrastruktur (2018a): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Gebäude- und Infrastruktursysteme: Teil 2, S. 898ff
BMJ IH Geräte-Systeme (2018d): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Geräte und Systeme: Teil 4, S. 904ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/
bpb Bundeszentrale für politische Bildung (2019): Demokratische Republik Kongo. Online: https://www.bpb.de/themen/kriege-konflikte/dossier-kriege-konflikte/54628/demokratische-republik-kongo/
Bundesministerium für Justiz BMJ (2020): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2020 Teil I Nr. 9, ausgegeben zu Bonn am 5. März 2020, S. 268ff: Verordnung über die Berufsausbildung zum IT-System-Elektroniker*in vom 28. Februar 2020. Online: https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav#__bgbl__%2F%2F*%5B%40attr_id%3D%27bgbl120s0268.pdf%27%5D__1678726674892
Chip.de (2016): Schwimmende Riesen: Die 3 größten Containerschiffe der Welt. Online: https://www.chip.de/news/Schwimmende-Riesen-Die-3-groessten-Containerschiffe-der-Welt_90836453.html
CO2-online (2023): Photovoltaik -Kosten, Förderung& Rechner 2023. Online: https://www.co2online.de/modernisieren-und-bauen/photovoltaik/#c143457
Computerwoche / Volker Gruhn (2022): Es gibt nicht die eine künstliche Intelligenz. Online: www.computerwoche.de/a/es-gibt-nicht-die-eine-kuenstliche-intelligenz,3545708
Das Erste (2023): Das Klima und die Reichen. Online: https://daserste.ndr.de/panorama/archiv/2023/Das-Klima-und-die-Reichen,klimareiche100.html
datasolut (o. J.): Anwendungsgebiete von künstlicher Intelligenz. Online: https://datasolut.com/anwendungsgebiete-von-kuenstlicher-intelligenz/
DeinHandy.Magazin / Julia Hubert (o. J.): Telekom Smart Speaker (Mini) – Alles, was Du wissen musst. https://blog.deinhandy.de/telekom-smart-speaker-mini-alles-was-du-wissen-musst
DERA Deutsche Rohstoffagentur (2018): Rohstoffrisikobewertung – Tantal. Online: https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/DERA_Rohstoffinformationen/rohstoffinformationen-31.pdf
DERA Deutsche Rohstoffagentur (2021): Rohstoffe für Zukunftstechnologien. Online: https://www.deutsche-rohstoffagentur.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/DERA_Rohstoffinformationen/rohstoffinformationen-50.pdf
Destatis (o. J.): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: https://sdg-indikatoren.de/
DESTATIS Statistisches Bundesamt (o. J.): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: https://sdg-indikatoren.de/
Deutsche Umwelthilfe (2020): Kriterienkatalog – Umweltverträglichkeit akkubetriebener handgeführter Maschinen im Gartenbereich. Online: https://www.duh.de/fileadmin/user_upload/download/Projektinformation/Handgefuehrte_Maschinen/200117_Kriterienkatalog_Umweltfreundlichkeit_Akku-Gartenger%C3%A4te_FINAL.pdf
Deutschlandfunk (2022): Der neue Rohstoffrausch. Online: https://www.deutschlandfunk.de/rohstoffe-energiewende-recycling-umwelt-ressourcen-100.html
enviropack (o. J.): Verpackungschips. Online: https://www.enviropack.de/verpackungschips.html
EURACTIV (2023): Kritische Rohstoffe: Recycling laut Industrie „kein Allheilmittel“. Online: https://www.euractiv.de/section/energie-und-umwelt/news/kritische-rohstoffe-recycling-laut-industrie-kein-allheilmittel/
Europäisches Parlament (2021): Nachhaltige Versorgung mit kritischen Rohstoffen ist entscheidend für die EU-Industrie. Online: https://www.sunnydesignweb.com/sdweb/#/QuickMode/PlantConfiguration/bae15a60-6626-4dca-9a9a-b85e8d491cac
Europäisches Parlament (2022): Elektro- und Elektronikschrott in der EU. Online: https://www.europarl.europa.eu/news/de/headlines/priorities/kreislaufwirtschaft/20201208STO93325/elektroschrott-in-der-eu-zahlen-und-fakten-infografik
Flash-Batterie / Rate, C. (o. J.): WELCHE CHEMIE EIGNET SICH AM BESTEN FÜR DIE ELEKTRIFIZIERUNG IHRES FAHRZEUGS? Online;: https://www.flashbattery.tech/de/lithium-batterien-arten-welche-chemie-verwenden/
FNB Fachagengtur Nachhaltiges Bauen (o. J.): Energieverbrauch im Vergleich – PVC und PE-Kabel. Online: https://nachhaltiges-bauen.de/baustoffe/PVC+-+Kabel
Franke, Yara-Alessandra, Yanik, Baher (Jugend forscht 2011): Online: https://www.fosberlin.eu/fileadmin/daten/projekte/jugend_forscht/2011/dokumente/Laubbl.pdf
Home&Smart / Mariella Wendel (2023): Alexa Befehle: Die 303 wichtigsten Sprachbefehle für Alexa. Online: https://www.homeandsmart.de/amazon-alexa-alle-wichtigen-sprachbefehle
Home&Smart / Mariella Wendel (2023): Hallo Siri – die 175 nützlichsten Siri Sprachbefehle. Online: https://www.homeandsmart.de/praktische-siri-befehle-im-alltag
Hottenroth, Heidi (2004): Vergleich der signifikanten potenziellen Umweltbelastungen von Netzwerkinfrastrukturen – Eine Gegenüberstellung von Fast Ethernet und WLAN für die Anwendung im Local Area networking. Online: https://www.oeko.de/oekodoc/215/2004-014-de.pdf
ISE (o. J.): Tantal. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/tantal/
ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Seltene Erden und strategische Metalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/
IZT und adelphi (2011): Kritische Rohstoffe für Deutschland. Online: www.kfw.de/PDF/Download-Center/Konzernthemen/Research/PDF-Dokumente-Sonderpublikationen/Kritische-Rohstoffe-LF.pdf
Media Smart (2021): KINDER UND JUGENDLICHE ALS NUTZER VON SMART SPEAKERN UND SPRACHASSISTENTEN. Online: https://mediasmart.de/2021/02/smart-speaker-und-sprachassistenten-teil-ii-der-einfluss-auf-den-alltag-von-kindern-und-jugendlichen/
Media Smart (2021): RISIKEN UND CHANCEN VON SMART SPEAKERN UND SPRACHASSISTENTEN. Online: https://mediasmart.de/2021/03/smart-speaker-und-sprachassistenten-teil-iii-chancen-und-gefahren-erkennen-risiken-vorbeugen/
Mindsquare / Max-Ludwig Stadler (2022): Künstliche Intelligenz. Online: https://mindsquare.de/knowhow/kuenstliche-intelligenz/
Misereor (o. J.): Rohstoff Coltan: High Tech zu Lasten der Armen. Online-Video: https://www.misereor.de/informieren/rohstoffe/coltan
Mixed / Josef Erl (2021): OK Google: Die besten Sprachbefehle für den Google Assistant. Online: https://mixed.de/ok-google-die-besten-sprachbefehle-fuer-google-assistant/
Öko-Institut (2020): Digitaler CO2-Fußabdruck. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf
poworks / Huang, Jerry (2022): Ein Vergleich von NMC / NCA Lithium-Ionen-Akku und LFP-Batterie. Online: https://poworks.com/de/ein-vergleich-von-nmc-nca-lithium-ionen-akku-und-lfp-batterie
Pro Carton (2023a): The Carbon Footprint of Carton Packaging 2023. Online: www.procarton.com/wp-content/uploads/2023/03/2023-Carbon-Footprint-Summary-slides.pdf
RP-Energielexikon (o. J.): Diesel. Online: https://www.energie-lexikon.info/dieselkraftstoff.html
RP-Energielexikon (o. J.): Schweröl. Online: https://www.energie-lexikon.info/schweroel.html
sachsen.de (o. J.): Pflegefachkraft. Online: https://www.karriere.sachsen.de/pflegefachkraft-6468.html
Statista (2023): Neuzulassungen von Elektroautos in Deutschland bis Januar 2023. Online: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/244000/umfrage/neuzulassungen-von-elektroautos-in-deutschland/
Steinbeiß Transferzentrum / Aktiv Plus e.V (2019): Graue Energie im Ordnungsrecht/Förderung. Online: www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/forschung/programme/zb/Auftragsforschung/5EnergieKlimaBauen/2017/graue-energie/Endbericht.html
Stromrechner (o. J.): Wie viel Strom verbraucht ein WLAN-Repeater? Online: https://stromrechner.com/stromverbrauch-wlan-repeater/
SWP Stiftung Wissenschaft und Politik (2012): Online: https://www.swp-berlin.org/publications/products/zeitschriftenschau/2012zs01_haeussler_mdn.pdf
SycoTec (o. J.): Synchronmotoren: Erklärung, Funktion, Anwendung. Online: https://info.sycotec.eu/synchronm
THG-Äquivalente Elektrokabel nach Steinbeiß Transferzentrum / Aktiv Plus e.V.: Kabel 3-Adrig: 0,47 kg CO2-Äq/m Kabel; Kabel 5-Adrig: 0,61 kg CO2-Äq/m Kabel; Netzwerkkabel (geschätzt): 0,3 kg CO2-Äq.
U.S. Geological Survey (2018): Mineral Yearbook. Online: https://pubs.usgs.gov/myb/vol1/2018/myb1-2018-tantalum.pdf
U.S. Geological Survey (2023): Mineral Commodity Summaries, January 2023: Tantalum. Online: https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2023/mcs2023-tantalum.pdf
UBA (2022): Wohin mit dem Laub? Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/wohin-dem-laub
UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
UBA Umweltbundesamt (2017): Recyclingpotenzial strategischer Metalle. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-08-21_texte_68-2017_restra_0.pdf
UBA Umweltbundesamt (2019): Substitution als Strategie zur Minderung der Kritikalität von Rohstoffen für Umwelttechnologien. Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2019-01-08_texte_03-2019_subskrit_abschlussbericht.pdf
UBA Umweltbundesamt (2019): Wie energieeffizient ist ein Schiff?. Online: https://www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/wie-energieeffizient-ist-ein-schiff
UBA Umweltbundesamt (2021/22): Ökobilanzrechner für Photovoltaikanlagen. Online: https://public.tableau.com/app/profile/umweltbundesamt/viz/OekobilanzrechnerfuerPhotovoltaikanlagen/PVScreeningTool
UBA Umweltbundesamt (2022): Aktualisierte Ökobilanz von Grafik- und Hygienepapier. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/publikationen/texte_123-2022_aktualisierte_oekobilanz_von_grafik-_und_hygienepapier.pdf
UBA Umweltbundesamt (2022): Aktualisierung und Bewertung der Ökobilanzen von Windenergie- und Photovoltaikanlagen unter Berücksichtigung aktueller Technologieentwicklungen. Online: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/aktualisierung-bewertung-der-oekobilanzen-von
UBA Umweltbundesamt / Detzel, Andreas; Kauertz, Benedikt und Derreza-Greeven, Cassandra (2012): Untersuchung der Umweltwirkungen von Verpackungen aus biologisch abbaubaren Kunststoffen. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/461/publikationen/3986.pdf
Umweltbundesamt (2007): Seltene Metalle. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3182.pdf
USGS.gov (o. J.): Zusammenfassungen von Mineralrohstoffen. Online: https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/mineral-commodity-summaries
Webfleet (o. J.): So viel Kraftstoff verbraucht Lkw. Online: https://www.webfleet.com/de_de/webfleet/blog/so-viel-kraftstoff-verbrauchen-Lkw/
SDGs für Elektroniker*innen
Die Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) meint eine Bildung, die Menschen zu zukunftsfähigem Denken und Handeln befähigt. Sie ermöglicht jedem Einzelnen, die Auswirkungen des eigenen Handelns auf die Welt zu verstehen (BMBF o. J.). BBNE ist somit nur ein Teil von BNE, der an alle Bürger*innen adressiert ist. Eine Entwicklung ist dann nachhaltig, wenn Menschen weltweit, gegenwärtig und in Zukunft würdig leben und ihre Bedürfnisse und Talente unter Berücksichtigung planetarer Grenzen entfalten können. … BNE ermöglicht es allen Menschen, die Auswirkungen des eigenen Handelns auf die Welt zu verstehen und verantwortungsvolle, nachhaltige Entscheidungen zu treffen. (ebd. o. J.).
Grundlage für BNE ist heutzutage die Agenda 2030 mit ihren 17 SDG Sustainable Development Goals. Die 17 Ziele bilden den Kern der Agenda und fassen zusammen, in welchen Bereichen nachhaltige Entwicklung gestärkt und verankert werden muss (ebd. o. J.). Diese Materialien der Projektagentur sollen Lehrkräften an Berufsschulen und Ausbildende dabei helfen, die Ideen der SDG in die Bildungspraxis einzubringen. Sie sind somit ein wichtiges Element insbesondere für das Ziel 4 “Hochwertige Bildung”: “Bis 2030 sicherstellen, dass alle Lernenden die notwendigen Kenntnisse und Qualifikationen zur Förderung nachhaltiger Entwicklung erwerben, unter anderem durch Bildung für nachhaltige Entwicklung und nachhaltige Lebensweisen, …” (ebd. o. J.).
Die Agenda 2030 wurde im Jahr 2015 von der Weltgemeinschaft beschlossen und ist ein Fahrplan in die Zukunft (Bundesregierung o. J.). Sie umfasst die sogenannten 17 Sustainable Development Goals (SDGs), die jeweils spezifische Herausforderungen der Nachhaltigkeit benennen (vgl. Destatis 2022). Hierzu haben wir ein Hintergrundmaterial (HGM) im Sinne der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) erstellt, das spezifisch für unterschiedliche Berufe ist (siehe das Dokument “Elektroniker*in HGM IZT2 auf dieser Webseite).
Inwieweit können Elektroniker und Elektronikerinnen die Nachhaltigkeit fördern? Hierzu zwei Beispiele:
SDG 2 Kein Hunger und Elektronik
Für die Ernährungssicherheit ist Elektronik auf der ganzen Welt von größter Bedeutung. Ohne sie ist eine Nahrungsversorgung von 8 Milliarden Menschen nicht möglich. Im Ernährungssektor werden Traktoren, Mähdrescher, Melkmaschinen, Agro-Flugzeuge und landwirtschaftliche Aufbereitungstechnik benötigt. Die Produktion von Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln ist ohne Elektronik in Fabriken nicht möglich. Schiffe und Lastkraftwagen machen es überhaupt erst möglich, 8 Milliarden Menschen weltweit zu ernähren. Ohne Futtermittelimporte aus Brasilien oder Argentinien könnten wir uns unsere fleischlastige Ernährung nicht leisten. Die Nahrungsmittelindustrie benötigt vielfältige Antriebe für die Herstellung von Lebensmitteln wie z. B. Elektromotoren für die Kältetechnik oder Fließbänder, für die Flaschenabfüllung, für die Befüllung und das Schließen von Gemüsekonserven. Auch die effiziente, landwirtschaftliche Bewässerung ist auf Elektronik für Maschinen und Antriebe angewiesen (UBA 2020). Ohne sie wäre nur eine sehr eingeschränkte Wasserversorgung möglich, Grundwasser kann nicht gefördert werden, aus Brunnen könnte nur mit Muskelkraft oder mechanisch mit Windenergie Wasser gepumpt werden. Eine Bewässerung der Felder z. B. für den Gemüseanbau (wie in Europa häufig) wäre im großtechnischen Maßstab kaum möglich.
SDG 6 Sauberes Wasser und Elektroniker
Eine Wasserversorgung ohne eine Gefährdung der Gesundheit ist ohne Elektronik nicht möglich. In Pumpwerken, Regenrückhaltebecken und Kläranlagen regeln vielfältige elektrotechnische Systeme die Gewinnung, die Säuberung und die Rückhaltung von Wasserkreisläufen. Nur durch Grundwasser- oder Brunnenpumpen können wir den Wasserbedarf von Milliarden von Menschen decken. Ohne die Elektronik von Pumpen und Maschinen kann Abwasser nicht aufbereitet werden. Aber gleichzeitig ermöglicht es die Elektronik auch, Pumpen anzutreiben, die ungereinigte oder nur notdürftig gereinigte Industrieabwässer in Oberflächengewässer einzuleiten oder verschmutztes Ballastwasser aus Schiffen ins Meer zu pumpen. Aber all dies ist nur möglich durch die Nutzung der Rohstoffe, den Bergbau und die Verhüttung (deren Verfahren natürlich nicht ohne Elektronik industriell betrieben werden könnten). Indirekt führt deshalb die bergbauliche Gewinnung und die Verhüttung der notwendigen Ressourcen für die Elektronik zu großen lokalen oder sogar regionalen Wasserproblemen , wenn die Umweltvorschriften oder deren Umsetzung zur Wassergewinnung und zur Abwasserbehandlung nur unzureichend oder überhaupt nicht beachtet werden (UBA 2021). Dies ist in vielen rohstoffreichen Ländern in Südamerika oder Asien häufig der Fall.
Im Folgenden werden die wichtigsten SDG mit ihren Unterzielen dargestellt.
SDG 2 Kein Hunger
“Den Hunger beenden, Ernährungssicherheit und eine bessere Ernährung erreichen und eine nachhaltige Landwirtschaft fördern”
Das SDG 2 zielt primär auf die Welternährung im Kampf gegen den Hunger vor allem durch eine nachhaltigere Landwirtschaft ab. Das Unterziel (Destatis 2022):
2.4 Bis 2030 die Nachhaltigkeit der Systeme der Nahrungsmittelproduktion sicherstellen und resiliente landwirtschaftliche Methoden anwenden, die die Produktivität und den Ertrag steigern, zur Erhaltung der Ökosysteme beitragen, die Anpassungsfähigkeit an Klimaänderungen, extreme Wetterereignisse, Dürren, Überschwemmungen und andere Katastrophen erhöhen und die Flächen- und Bodenqualität schrittweise verbessern.
Elektroniker und Elektronikerinnen sind von den SDGs zumeist nur indirekt betroffen. Sie können das SDG aber vielfältig fördern durch die Entwicklung von agro technischen Systemen, Elektronik zur automitisierten Detektion von Pflanzenkrankheiten und Düngemittelbedarf oder einfache elektronische Steuerungen, die auch unter schwierigen Bedingungen und vollkommen wartungsfrei in den Ländern des Südens genutzt werden können. Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
- Flächenkonkurrenzen zwischen Bergbau und Landwirtschaft
- Wasserkonkurrenz zwischen Bergbau und Landwirtschaft
- Digitalisierung und Ertragssteigerung
- Minderung von Düngung Pestizide durch Elektronik
SDG 3 Gesundheit und Wohlergehen
“Ein gesundes Leben für alle Menschen jeden Alters gewährleisten und ihr Wohlergehen fördern”
Das SDG hat zum Ziel, ein gesundes Leben für alle Menschen jeden Alters zu gewährleisten und ihr Wohlergehen zu fördern. Wie schon bereits erwähnt betrifft auch dieses SDG Elektroniker und Elektronikerinnen einerseits indirekt über die Wertschöpfungskette der notwendigen Ressourcen zur Herstellung von Ressourcen bei folgendem Unterziel:
3.9 Bis 2030 die Zahl der Todesfälle und Erkrankungen aufgrund gefährlicher Chemikalien und der Verschmutzung und Verunreinigung von Luft, Wasser und Boden erheblich verringern
Alle Elektroniker und Elektronikerinnen, die mit Maschinen und Anlagen arbeiten, können hier Beiträge leisten durch eine Verhinderung von Emissionen dieser Maschinen und Anlagen, durch eine höhere Effizienz (Minderung des Energieverbrauchs) oder eine Sensorik zur besseren Maschinen- und Anlagensteurunng mit dem Ziel, die Emissionen zu mindern. Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
- Umweltrisiken bei der Kupferherstellung
- PVC und Weichmacher
- Gesundheitsschutz durch elektronische Systeme
- Gesundheitsgefährdung durch Schrottexporte
SDG 4 Hochwertige Bildung
“Inklusive, gleichberechtigte und hochwertige Bildung gewährleisten und Möglichkeiten lebenslangen Lernens für alle fördern”
Das SDG zielt primär auf die globale Entwicklung von guten Bildungssystemen ab. Im Berufsbildungssystem ist Deutschland weltweit führend – trotz einiger Defizite wie Personalausstattung, Digitalisierung oder knappe Investitionsbudgets – und viele Länder versuchen ein ähnliches Berufsbildungssystem wie in Deutschland aufzubauen. Insofern ist vor allem das Unterziel 4.7 relevant:
4.7. Bis 2030 sicherstellen, dass alle Lernenden die notwendigen Kenntnisse und Qualifikationen zur Förderung nachhaltiger Entwicklung erwerben, unter anderem durch Bildung für nachhaltige Entwicklung und nachhaltige Lebensweisen, ….
Das SDG 4 richtet sich vor allem an das Berufsbildungspersonal. Durch die Vermittlung von Kompetenzen der Nachhaltigkeit fördert es die zukünftigen Elektroniker und Elektronikerinnen, an der Agenda 2030 im Sinne der Nachhaltigkeit mitzuarbeiten. Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
10 “Goldene Handlungsregeln” für eine BBNE
SDG 6 Sauberes Wasser
“Verfügbarkeit und nachhaltige Bewirtschaftung von Wasser und Sanitärversorgung für alle gewährleisten”
Das SGD 6 “Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen” verfolgt im Prinzip fünf Ziele, von denen drei direkt und eines indirekt mit dem Berufsbild der Elektroniker und Elektronikerinnen zusammenhängen können:
6.1 Die Versorgung der Menschen mit Trinkwasser (indirekt durch Nutzungskonkurrenzen);
6.3 die Verringerung der Verschmutzung der Wasserressourcen;
6.4 eine effiziente Nutzung von Wasser
6.5 den Schutz der Ökosysteme.
Elektroniker und Elektronikerinnen aller Fachrichtungen haben die Grundqualifikation an diesem SDG sowohl direkt als auch indirekt mitzuwirken, denn weder die Wassergewinnung als auch die Abwasserentsorgung ist ohne Elektronik nicht auf dem Niveau, wie wir es heute kennen, möglich. Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
- Elektronik, Wasser und Kupfergewinnung
- Zielkonflikte durch die Ressourcennutzung
SDG 7 Bezahlbare und saubere Energie
“Zugang zu bezahlbarer, verlässlicher, nachhaltiger und moderner Energie für alle sichern”
Das SDG 7 beinhaltet soziale und ökologische Anforderungen an den Klimaschutz. Für Elektroniker und Elektronikerinnen aller Fachrichtungen sind daher vor allem drei Unterziele wichtig (Destatis o. J.):
SDG 7.1 “Bis 2030 den allgemeinen Zugang zu bezahlbaren, verlässlichen und modernen Energiedienstleistungen sichern.”
SDG 7.2 “Bis 2030 den Anteil erneuerbarer Energie am globalen Energiemix deutlich erhöhen.”
SDG 7.3 “Bis 2030 die weltweite Steigerungsrate der Energieeffizienz verdoppeln.”
Beim SDG 7 “Bezahlbare und saubere Energie” geht es im wesentlichen um den “allgemeinen Zugang zu bezahlbaren, verlässlichen und modernen Energiedienstleistungen” sowie darum den “Anteil erneuerbarer Energie zu erhöhen” (Destatis o. J.), da ökologische und das Klima schützende Anforderungen schon durch andere SDGs (insbesondere 13, 14 und 15) abgedeckt werden. Energiesysteme sowohl für erneuerbare Energien als auch die Nutzung fossiler Energieträger in Kraftwerken, Heizungen oder in Kraftfahrzeugen sind eine besonders wichtige Domäne für die Elektroniker und Elektronikerinnen. Nur durch eine effiziente Steuerung von Verbrennungsprozessen oder von EE-Anlagen ist es möglich, einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
- Erneuerbare Energien
- Fotovoltaik
- Windkraft
- Solarwärme
- Bioenergie für Strom und Wärme
- Erd- und Umgebungswärme
- Mobilität
- Beleuchtung
- Rationelle Energienutzung
- Energiespeicherung
- Umweltschutz und Rohstoffgewinnung
- Rohstoffbedarfe für erneuerbare Energien
SDG 8 Menschenwürdige Arbeit und Wirtschaftswachstum
“Dauerhaftes, inklusives und nachhaltiges Wirtschaftswachstum, produktive Vollbeschäftigung und menschenwürdige Arbeit für alle fördern”
Der Zusammenhang des SDG 8 “Menschenwürdige Arbeit und Wirtschaftswachstum“ und der Standardberufsbildposition ist nicht unmittelbar, sondern nur mittelbar, da die Elektronikbranche Produkte einer langen und globalisierten Wertschöpfungskette nutzt. Relevant für Deutschland sind die folgenden Unterziele:
8.5 Bis 2030 produktive Vollbeschäftigung und menschenwürdige Arbeit für alle Frauen und Männer, einschließlich junger Menschen und Menschen mit Behinderungen, sowie gleiches Entgelt für gleichwertige Arbeit erreichen
8.6 Bis 2020 den Anteil junger Menschen, die ohne Beschäftigung sind und keine Schul- oder Berufsausbildung durchlaufen, erheblich verringern
8.b Bis 2020 eine globale Strategie für Jugendbeschäftigung erarbeiten und auf den Weg bringen und den GLOBALEN BESCHÄFTIGUNGSPAKT DER INTERNATIONALEN ARBEITSORGANISATION umsetzen (ILO o. J.; Destatis o. J.)
Die Schnittstellen zur neuen Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ ergeben sich über die Beachtung der gesellschaftlichen Folgen des beruflichen sowie der zu entwickelnden Beiträge für ein nachhaltiges Handeln (BMBF 2022).
- Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
- unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren
Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
- DGB Index Gute Arbeit
- Die Position der Arbeitgeber
- Prekäre Beschäftigungsverhältnisse
- Kinderarbeit
- Gender Pay Gap
- Deutsches Sorgfaltspflichtengesetz
- Arbeitsbedingungen bei Elektronikherstellern
SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur
“Eine widerstandsfähige Infrastruktur aufbauen, inklusive und nachhaltige Industrialisierung fördern und Innovationen unterstützen”
In SDG 9 geht es um die Etablierung nachhaltiger und widerstandsfähiger Infrastrukturen und die Förderung einer inklusiven und nachhaltigen Industrialisierung. Industrien sollen nachhaltiger werden – mit einem effizienteren Ressourceneinsatz und unter vermehrter Nutzung sauberer und umweltverträglicher Technologien und Industrieprozesse. Exemplarisch sollen hier zwei Unterziele betrachtet werden: (Destatis o. J.):
9.2 Eine inklusive und nachhaltige Industrialisierung fördern und bis 2030 den Anteil der Industrie an der Beschäftigung und am Bruttoinlandsprodukt entsprechend den nationalen Gegebenheiten erheblich steigern und den Anteil in den am wenigsten entwickelten Ländern verdoppeln.
9.4 Bis 2030 die Infrastruktur modernisieren und die Industrien nachrüsten, um sie nachhaltig zu machen, mit effizienteren Ressourceneinsatz und unter vermehrter Nutzung sauberer und umweltverträglicher Technologien und Industrieprozesse, wobei alle Länder Maßnahmen entsprechend ihren jeweiligen Kapazitäten ergreifen
Sowohl bei der Nachrüstung der Industrie für eine verbesserte nachhaltige Produktion als auch bei der Modernisierung der Infrastruktur ist die Digitalisierung von größter Bedeutung (Unterziel 9.4). Die Steuerung der Infrastrukturnetze, die Strom-, Gas- und Wasserversorgung, Bahnen und Flugzeuge (und zukünftig auch Pkws), die Produktion in Industrie und Gewerbe, das Gebäudemanagement und die Logistik – all dies sind Bereiche, die auf Digitalisierung angewiesen sind. In Politik und Forschung haben hierbei der Begriff Industrie 4.0 geprägt (BMWK o. J.): “Industrie 4.0 bezeichnet die intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie.” Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
- Globale Wertschöpfungsketten
- EU-Ecodesign in Konstruktion und Herstellung
- Versorgungssicherheit mit “kritischen” Rohstoffen
- Kritische Rohstoffe
- Digitale Zwillinge
- Digitale Landwirtschaft
- Cloud Computing
- Elektroaltgeräte und Recycling
- Beschaffung und Gütesiegel
SDG 12 Nachhaltige/r Konsum und Produktion
“Nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster sicherstellen”
Dieses SDG 12 zielt auf die nachhaltige und effiziente Nutzung der Ressourcen ab aus der Perspektive der Produzenten und der Konsumenten. Ressourcen sind alle Stoffe der Natur (Mineralien und Metalle, biotische Ressourcen wie Holz oder Baumwolle), aber auch Luft, Wasser und Boden (vgl. ProgRess 2016). Abfälle sollen vermieden oder recycelt und gefährliche Abfälle sicher entsorgt werden.
12.2 Bis 2030 die nachhaltige Bewirtschaftung und effiziente Nutzung der natürlichen Ressourcen erreichen
12.3 Bis 2020 einen umweltverträglichen Umgang mit Chemikalien und allen Abfällen während ihres gesamten Lebenszyklus in Übereinstimmung mit den vereinbarten internationalen Rahmenregelungen erreichen und ihre Freisetzung …. auf ein Mindestmaß beschränken
12.3 Bis 2030 das Abfallaufkommen durch Vermeidung, Verminderung, Wiederverwertung und Wiederverwendung deutlich verringern
Für die Elektroniker und die Elektronikerin aller Fachrichtungen sind fast alle, aber besonders die obigen drei Unterziele relevant. Wie schon bei den anderen SDG ist dies vor allem damit begründet, dass jegliche industrielle und gewerbliche Produktion immer auf einer effizienten Elektronik basiert. Aber gleichzeitig ist es auch die Elektronik, die zu immer noch nicht gut recycelbaren Elektroschrott führt. Es ist die Elektronik, die in ihren Bauteilen verschwindend geringe Mengen an wichtigen Metallen verwendet, so dass diese nie aufgearbeitet und recycelt werden können. Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
- Rohstoffverbrauch der Elektronik und Elektrotechnik
- Biobasierte Kunststoffe
- Verpackungen von Elektro- und Elektronikprodukten
- Lithium- Ionen-Batterien und Ressourcen
- Mikrokondensatoren und Ressourcen
- Leuchtdioden und Ressourcen
- Leitungen und Ressourcen
- Obsoleszenz von Elektro- und Elektronikgeräten
SDG 13 Maßnahmen zum Klimaschutz
“Umgehend Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner Auswirkungen ergreifen”
Das SDG 13, gehört zu den besonders zentralen Nachhaltigkeitszielen und zielt darauf ab den Klimawandel als globale Bedrohung, die bereits heute jedes Land auf allen Kontinenten betrifft und sich negativ auf die Volkswirtschaften und das Leben jedes Einzelnen auswirkt, zu begrenzen. Für jedes Berufsbild ist insbesondere das folgende Unterziel von Relevanz (Destatis 2022):
13.3 Die Aufklärung und Sensibilisierung sowie die personellen und institutionellen Kapazitäten im Bereich der Abschwächung des Klimawandels, der Klimaanpassung, der Reduzierung der Klimaauswirkungen sowie der Frühwarnung verbessern.
Das SDG fordert von allen Akteuren, daran mitzuwirken, den Klimawandel zu verhindern oder abzuschwächen. Dies ist jedoch nicht sehr einfach. Einerseits können Elektroniker und Elektronikerinnen durch Effizienzsteigerungen in energetischen Systemen, in der Industrie- und in der gewerblichen Produktion Beiträge zur Minderung von Emissionen leisten. Aber andererseits entwickeln sie Produkte, die einen steigenden Energieverbrauch fördern. Ein Beispiel hierfür sind Klimaanlagen, die in heißen Ländern genutzt werden, ohne dass diese Länder einen hohen Anteil an erneuerbaren Energien haben. Folgende Themen mit Relevanz für Elektroniker und Elektronikerinnen gibt es zu diesem SDG:
- Energieeinsparung durch Energieeffizienz
- Energieeinsparung durch Energieeffizienz
- Lebenszyklus und Kreislauffähigkeit
- Klimaschutz durch digitale Suffizienz
Unterrichts- und Ausbildungsmodul
Auf dem Weg zur Erreichung der angestrebten 17 Ziele nachhaltiger Entwicklung leistet Bildung die wichtigsten Beiträge. Allen Menschen den Zugang zu Faktenwissen und Informationen zu ermöglichen, ist als Ziel in SDG 4 formuliert. Dies ist eine Grundlage, um sie in die Lage zu versetzen, den Herausforderungen gerecht werdende Entscheidungen zu treffen. Weiterhin ermöglicht Bildung methodische Vorgehensweisen und Wege der Transformation zu erkunden, zu reflektieren und in geplante Handlungen zu übersetzen. Es liegt demnach an jedem und jeder Einzelnen, entsprechend der beruflichen Tätigkeit und der Lebenssituation relevante Informationen und Netzwerke zu nutzen, um die ökologischen, sozio-kulturellen, wirtschaftlichen und politischen Wechselwirkungen des Handeln mit den Herausforderungen zum Erhalt des Lebensraumes Erde zu verknüpfen.
Bildung für nachhaltige Entwicklung kann als Querschnittsaufgabe im Unterricht der Berufsschule verstanden werden. Anhand der Auseinandersetzung mit den 17 Zielen sollen junge Menschen (aber auch Mitarbeiter*innen in Betrieben) zu zukunftsfähigem Denken und Handeln eingeladen und befähigt werden, die Auswirkungen ihres eigenen Handelns auf die Welt zu verstehen. Die 17 Ziele berühren alle Lebensbereiche und fokussieren jeweils auf unterschiedliche Teilbereiche von Gesellschaft, Umwelt und Wirtschaft; sie stehen untereinander in Wechselbeziehung bzw. überlappen sich wechselseitig. Alle Themen der Berufstätigkeit und des Unterrichts können in Beziehung zu einem oder mehreren Zielen betrachtet werden, wodurch im Verlauf der Ausbildung das komplexe Bild der Nachhaltigkeit in seiner Ganzheit und Komplexität sichtbar wird.
Einordnung - Umsetzung der SDGs
Im Rahmen der Standardberufsbildposition A1 in Verbindung mit den geforderten Fähigkeiten Fertigkeiten und Kenntnissen gemäß Rahmenlehrplan Lernfeld 1
“Sie respektieren gesellschaftliche, ökonomische und ökologische Anforderungen und leiten daraus eigene Wertvorstellungen ab,”
setzen sich die Schülerinnen und Schüler damit auseinander: Inwieweit hat die Umsetzung der SDG´s Einfluss auf Ihre Lebens-, Umwelt- und Arbeitsbedingungen. Daraus wird folgende Fertigkeit, Kenntnis und Kompetenz generiert:
„Nachvollziehen“ können, inwieweit die Verwirklichung der SDG Einfluss auf die Umwelt und das Berufsleben der SuS haben.
Eingrenzung des Themas
Die Schülerinnen und Schüler sollen am Ende dieser Unterrichtsstunde in der Lage sein, SDGs zu benennen und ihre Bedeutung für ihren Beruf nachvollziehen können. Dabei sollen Bezüge zu ihren persönlichen Lebensumständen hergestellt werden und Vergleiche mit den entsprechenden Bedingungen von Menschen von ausgewählten Standorten in der Welt angestellt werden. Dabei erfahren sie, dass das Erreichen eines Zieles immer Konflikte zwischen Interessen, Eigenschaften etc. mit sich bringt.
Begründete methodische Entscheidungen
Einstieg (schülerbezug, Motivation)
Als Einstieg wird ein Poster/Bild gezeigt mit Menschen, die auf den Bahngleisen gehen (Material s. u.). Hiermit soll das Interesse der SuS geweckt werden und sie werden aufgefordert, spontan zu äußern, was sie mit dem Bild verbinden. Erwartungsgemäß werden sie darauf kommen, dass es sich um Flüchtlinge handelt, die auf dem Weg nach Europa sind. Damit soll eine Motivation geweckt werden, weil die Folgen von Migration einen hohen Schülerbezug haben.
Information/Planung (Erkennen)
Die Lehrkraft fordert die SuS auf Metaplankarten jeweils drei Schlagworte zu skizzieren, die einen Grund nennen, warum die Menschen aus ihrer Heimat zu uns kommen. Mit dieser Methode soll erreicht werden, dass sich die SuS differenziert mit dem Thema auseinandersetzen. Unter Anleitung sollten die Nennungen nach den Faktoren:
- Demografische und wirtschaftliche Faktoren
- Sozialpolitische Faktoren
- Umweltfaktoren
geclustert werden, um die Ursachen von Flucht nach den o. ä. Grundsätzen einteilen zu können. Um die Begriffe Pull- und Push-Faktoren kennenzulernen, werden die SuS aufgefordert, auf den von ihnen verfassten Karten zu vermerken, ob es sich bei dem Argument um einen Push-oder Pull-Faktor handelt. Nach einer kurzen Phase der Abstimmung und Klärung von Fragen kann zur Verdeutlichung, dass Flucht und Migration zu jeder Zeit gegenwärtig war, der Film Geschichte der Migration gezeigt werden. Im abschließend Plenum, geführt als Diskussion, sollte herausgearbeitet werden, dass die Ursachen von Migrationsbewegungen differenziert zu betrachten sind und unterschiedliche Lebensumstände der Menschen die Motivation zur Flucht bilden. Die SuS erkennen, dass die Lebensumstände der Menschen einen bestimmten Standard erfüllen müssen.
Durchführung
Die Lehrkraft stellt den SuS die SDGs vor in Form eines Erklärvideos, das die 17 Ziele beschreibt. Hiermit soll den SuS ein Lösungsansatz zur Verbesserung der Lebensumständen aufgezeigt werden.
Mit der Methode des Gruppenpuzzles werden Stammgruppen gebildet, wo jedes Mitglied ein Experte für einen bestimmten Aspekt, unter dem die Ziele der SDGs abgehandelt werden, ist. Von den Stammgruppen aus werden die jeweiligen ausgewählten Mitglieder zu den Expertengruppen gesandt, die folgende Themen behandeln:
- Welche Ziele/Unterziele der SDGs verhindern in der Umsetzung Migration aus demografischen und wirtschaftlichen Faktoren.(1) Welchen persönlichen Beitrag kann ich leisten, damit die SDG umgesetzt werden können.
- Welche Ziele/Unterziele der SDGs verhindern in der Umsetzung Migration aus Sozialpolitische Faktoren.(2).Welchen persönlichen Beitrag kann ich leisten, damit die SDG umgesetzt werden können
- Welche Ziele/Unterziele der SDGs verhindern in der Umsetzung Migration aus Umweltfaktoren.(3) Welchen persönlichen Beitrag kann ich leisten, damit die SDG umgesetzt werden können
Dadurch setzen sich die SuS differenziert mit den SDGs auseinander.
Nach der Arbeit in den Expertengruppen kehren die Experten zu ihren jeweiligen Stammgruppen zurück und stellen sicher, dass alle Mitglieder den gleichen Kenntnisstand erhalten.
Anhand von Aufträgen werden die Lebensbedingungen in ausgewählten Regionen aufgezeigt und ermittelt, welche Ziele/Unterziele der SDGs umgesetzt werden müssen, damit keine Migrationsbewegung erfolgt. Somit wird der Fokus auf die Differenzierung der SDGs in Hinsicht auf die Faktoren der Migrationsbewegungen getätigt. Der jeweilige Wechsel der Perspektive, lässt die SuS erkennen, dass Zielkonflikte mit der Umsetzung einhergehen.
- Ermittle die Gründe, warum so viele Menschen aus Bulgarien und Rumänien in Deutschland leben. Benenne die Ziele/Unterziele der SDGs, die umgesetzt werden müssten, damit sie in Ihrem Heimatland besser leben können
- Ermittle Gründe, warum so viele Menschen aus Afghanistan und Iran in Deutschland leben. Benenne die Ziele/Unterziele der SDGs, die umgesetzt werden müssten, damit sie in Ihrem Heimatland besser leben können.
- Ermittle Gründe, warum so viele Menschen aus Somalia und Sudan in Deutschland leben. Benenne die Ziele/Unterziel der SDGs, die umgesetzt werden müssten, damit sie in Ihrem Heimatland besser leben können.
Diese Methode gewährleistet eine aktive Auseinandersetzung mit den Zielen der SDGs und fördert die Sozialkompetenz, Verantwortung für den Wissenstransfer zu übernehmen.
Bewertung
Im Plenum werden die einzelnen Gruppen bezüglich Ihrer Erkenntnisse befragt und ggf. neue Aspekte für alle gesichert. In Bezug auf die Frage, inwieweit ein persönliches Engagement zur Umsetzung der SDGs beitragen kann, wird deutlich, dass man zu schätzen weiß in einer Gesellschaft zu leben, in der Hunger kein Thema ist, aber bei der Bekämpfung von Armut durchaus noch Nachbesserungsbedarf besteht. Dabei besteht der Zielkonflikt darin, wie die Umverteilung von Reich nach Arm erfolgen soll, ohne dass bestimmte Gruppen in der Bevölkerung Nachteile erfahren. Wenn in diesem Fall das eigene Engagement sich darauf beschränkt, auf die öffentliche Hand zu verweisen, so ist dies bei grenzübergreifenden Phänomenen für Migrationsbewegungen, wie dem Klimawandel, nicht mehr möglich, die Verantwortung weiterzureichen. Die SuS erkennen, dass eigene Anstrengungen und Entscheidungen vonnöten sind, um mitzuwirken, die Lebensumstände von Menschen zu verbessern. Auch dann, wenn sie im Moment nicht persönlich betroffen sind.
Quellenverzeichnis und Materialien
BMBF (o. J.): Was ist BNE. Online: https://www.bne-portal.de/bne/de/einstieg/was-ist-bne/was-ist-bne.html
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (2022): Digitalisierung und Nachhaltigkeit – was müssen alle Auszubildenden lernen? Online: www.bmbf.de/bmbf/de/bildung/berufliche-bildung/rahmenbedingungen-und-gesetzliche-grundlagen/gestaltung-von-aus-und-fortbildungsordnungen/digitalisierung-und-nachhaltigkeit/digitalisierung-und-nachhaltigkeit
BMWK Bundesministerium für Wirtschaft und Klima (o.J): Außenwirtschaftsrecht. Online: www.bmwk.de/Redaktion/DE/Artikel/Aussenwirtschaft/aussenwirtschaftsrecht.html
Bundesregierung (o. J.): Globale Nachhaltigkeitsstrategie – Nachhaltigkeitsziele verständlich erklärt. Online: www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/nachhaltigkeitsziele-verstaendlich-erklaert-232174
destatis (o. J.): Internationale Arbeitsorganisation (ILO)-Arbeitsmarktstatistik. Online: https://www.destatis.de/DE/Themen/Arbeit/Arbeitsmarkt/Erwerbstaetigkeit/Methoden/Erlaeuterungen/erlaeterungen-arbeitsmarktstatistik-ilo.html
Destatis Statistisches Bundesamt (2022): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: http://sdg-indikatoren.de/
Erklärvideo: Umweltbildungsstätte Oberelsbach (2021): 17 Ziele für eine nachhaltige Entwicklung (SDGs). Online: https://www.youtube.com/watch?v=arANz7bRxCA
Foto mit Bahngleisen: Europäisches Parlament (2020): Was sind die Ursachen von Migration. Online: www.europarl.europa.eu/news/de/headlines/world/20200624STO81906/was-sind-die-ursachen-von-migration
ILO Internationale Arbeitsorganisation (o. J.): Erholung von der Krise: Ein globaler Beschäftigungspakt. Online: https://www.ilo.org/wcmsp5/groups/public/—ed_norm/—relconf/documents/publication
Institut Bauen und Umwelt e.V. (o. J.): Veröffentlichte EPDs. Online: https://ibu-epd.com/veroeffentlichte-epds/
Migrationsgeschichte: Arte (2022): Migration: eine lange Geschichte; Mit offenen Karten. Online: https://www.youtube.com/watch?v=_-7d9s1eYRQ
ProgRess (2016): Deutsches Ressourceneffizienzprogramm: Forschungsbericht. Online: https://www.bmuv.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Ressourceneffizienz/progress_II_broschuere_de_bf.pdf
SDGs mit Unterzielen und länderspezifischen Problemen, Materialien zu SDG`s:RENN Regionale Netzstellen Nachhaltigkeitsstrategien (o. J.): Materialien. Online: https://www.renn-netzwerk.de/nord/materialien
UBA Umweltbundesamt (2021): Ressourcennutzung und ihre Folgen. Online: www.umweltbundesamt.de/themen/abfall-ressourcen/ressourcennutzung-ihre-folgen
Videoclip über Arbeitsbedingungen: TheMechanic (2022): Rebuilding CAT 966E Wheel Loader Full Engine; Repairing CAT 6 Cylinder Engine in Local Workshop. Online: https://www.youtube.com/watch?v=HSTGIrdkE_k
WissensWerte (2012): Migration. Online: https://www.youtube.com/watch?v=UL0zIh8eUdM
Anhang - SDGs der Agenda 2023
Tabelle: Bewertung eines Produktes oder einer Technologie in der sozialen und der ökonomischen Dimension
Unterziele | Pro-Argumente | Contra-Argumente |
---|---|---|
SDG 1: KEINE ARMUT – “Armut in allen ihren Formen und überall beenden” | ||
1.1 Bis 2030 die extreme Armut – gegenwärtig definiert als der Anteil der Menschen, die mit weniger als 1.25 US-Dollar pro Tag auskommen müssen – für alle Menschen überall auf der Welt beseitigen | ||
1.2 Bis 2030 den Anteil der Männer, Frauen und Kinder jeden Alters, die in Armut in all ihren Dimensionen nach der jeweiligen nationalen Definition leben, mindestens um die Hälfte senken | ||
1.3 Den nationalen Gegebenheiten entsprechende Sozialschutzsysteme und -maßnahmen für alle umsetzen, einschließlich eines Basisschutzes, und bis 2030 eine breite Versorgung der Armen und Schwachen erreichen | ||
1.4 Bis 2030 sicherstellen, dass alle Männer und Frauen, insbesondere die Armen und Schwachen, die gleichen Rechte auf wirtschaftliche Ressourcen sowie Zugang zu grundlegenden Diensten, Grundeigentum und Verfügungsgewalt über Grund und Boden und sonstigen Vermögensformen, Erbschaften, natürlichen Ressourcen, geeigneten neuen Technologien und Finanzdienstleistungen einschließlich Mikrofinanzierung haben | ||
1.5 Bis 2030 die Widerstandsfähigkeit der Armen und der Menschen in prekären Situationen erhöhen und ihre Exposition und Anfälligkeit gegenüber klimabedingten Extremereignissen und anderen wirtschaftlichen, sozialen und ökologischen Schocks und Katastrophen verringern | ||
1.a Eine erhebliche Mobilisierung von Ressourcen aus einer Vielzahl von Quellen gewährleisten, einschließlich durch verbesserte Entwicklungszusammenarbeit, um den Entwicklungsländern und insbesondere den am wenigsten entwickelten Ländern ausreichende und berechenbare Mittel für die Umsetzung von Programmen und Politiken zur Beendigung der Armut in all ihren Dimensionen bereitzustellen | ||
1.b Auf nationaler, regionaler und internationaler Ebene solide politische Rahmen auf der Grundlage armutsorientierter und geschlechtersensibler Entwicklungsstrategien schaffen, um beschleunigte Investitionen in Maßnahmen zur Beseitigung der Armut zu unterstützen | ||
SDG 2: KEIN HUNGER – “Den Hunger beenden, Ernährungssicherheit und eine bessere Ernährung erreichen und eine nachhaltige Landwirtschaft fördern” | ||
2.1 Bis 2030 den Hunger beenden und sicherstellen, dass alle Menschen, insbesondere die Armen und Menschen in prekären Situationen, einschließlich Kleinkindern, ganzjährig Zugang zu sicheren, nährstoffreichen und ausreichenden Nahrungsmitteln haben | ||
2.2 Bis 2030 alle Formen der Fehlernährung beenden, einschließlich durch Erreichung der international vereinbarten Zielvorgaben in Bezug auf Wachstumshemmung und Auszehrung bei Kindern unter 5 Jahren bis 2025, und den Ernährungs Bedürfnissen von heranwachsenden Mädchen, schwangeren und stillenden Frauen und älteren Menschen Rechnung tragen | ||
2.3 Bis 2030 die landwirtschaftliche Produktivität und die Einkommen von kleinen Nahrungsmittelproduzenten, insbesondere von Frauen, Angehörigen indigener Völker, landwirtschaftlichen Familienbetrieben, Weidetierhaltern und Fischern, verdoppeln, unter anderem durch den sicheren und gleichberechtigten Zugang zu Grund und Boden, anderen Produktionsressourcen und Betriebsmitteln, Wissen, Finanzdienstleistungen, Märkten sowie Möglichkeiten für Wertschöpfung und außerlandwirtschaftliche Beschäftigung | ||
2.4 Bis 2030 die Nachhaltigkeit der Systeme der Nahrungsmittelproduktion sicherstellen und resiliente landwirtschaftliche Methoden anwenden, die die Produktivität und den Ertrag steigern, zur Erhaltung der Ökosysteme beitragen, die Anpassungsfähigkeit an Klimaänderungen, extreme Wetterereignisse, Dürren, Überschwemmungen und andere Katastrophen erhöhen und die Flächen und Bodenqualität schrittweise verbessern | ||
2.5 Bis 2020 die genetische Vielfalt von Saatgut, Kulturpflanzen sowie Nutz und Haustieren und ihren wildlebenden Artverwandten bewahren, unter anderem durch gut verwaltete und diversifizierte Saatgut und Pflanzenbanken auf nationaler, regionaler und internationaler Ebene, und den Zugang zu den Vorteilen aus der Nutzung der genetischen Ressourcen und des damit verbundenen traditionellen Wissens sowie die ausgewogene und gerechte Aufteilung dieser Vorteile fördern, wie auf internationaler Ebene vereinbart | ||
2.a Die Investitionen in die ländliche Infrastruktur, die Agrarforschung und landwirtschaftliche Beratungsdienste, die Technologieentwicklung sowie Genbanken für Pflanzen und Nutztiere erhöhen, unter anderem durch verstärkte internationale Zusammenarbeit, um die landwirtschaftliche Produktionskapazität in den Entwicklungsländern und insbesondere den am wenigsten entwickelten Ländern zu verbessern | ||
2.b Handelsbeschränkungen und -verzerrungen auf den globalen Agrarmärkten korrigieren und verhindern, unter anderem durch die parallele Abschaffung aller Formen von Agrarexportsubventionen und aller Export Maßnahmen mit gleicher Wirkung im Einklang mit dem Mandat der DOHA-ENTWICKLUNGSRUNDE | ||
2.c Maßnahmen zur Gewährleistung des reibungslosen Funktionierens der Märkte für Nahrungsmittelrohstoffe und ihre Derivate ergreifen und den raschen Zugang zu Marktinformationen, unter anderem über Nahrungsmittelreserven, erleichtern, um zur Begrenzung der extremen Schwankungen der Nahrungsmittelpreise beizutragen | ||
SDG 3: GESUNDHEIT UND WOHLBEFINDEN – “Ein gesundes Leben für alle Menschen jeden Alters gewährleisten und ihr Wohlergehen fördern” | ||
3.1 Bis 2030 die weltweite Müttersterblichkeit auf unter 70 je 100 000 Lebendgeburten senken | ||
3.2 Bis 2030 den vermeidbaren Todesfällen bei Neugeborenen und Kindern unter 5 Jahren ein Ende setzen, mit dem von allen Ländern zu verfolgenden Ziel, die Sterblichkeit bei Neugeborenen mindestens auf 12 je 1 000 Lebendgeburten und bei Kindern unter 5 Jahren mindestens auf 25 je 1.000 Lebendgeburten zu senken | ||
3.3 Bis 2030 die Aids-, Tuberkulose und Malaria Epidemien und die vernachlässigten Tropenkrankheiten beseitigen und Hepatitis, durch Wasser übertragene Krankheiten und andere übertragbare Krankheiten bekämpfen | ||
3.4 Bis 2030 die vorzeitige Sterblichkeit aufgrund von nichtübertragbaren Krankheiten durch Prävention und Behandlung um ein Drittel senken und die psychische Gesundheit und das Wohlergehen fördern | ||
3.5 Die Prävention und Behandlung des Substanzmissbrauchs, namentlich des Suchtstoffmissbrauchs und des schädlichen Gebrauchs von Alkohol, verstärken | ||
3.6 Bis 2020 die Zahl der Todesfälle und Verletzungen infolge von Straßenverkehrsunfällen weltweit halbieren | ||
3.7 Bis 2030 den allgemeinen Zugang zu sexual und reproduktionsmedizinischer Versorgung, einschließlich Familienplanung, Information und Aufklärung, und die Einbeziehung der reproduktiven Gesundheit in nationale Strategien und Programme gewährleisten | ||
3.8 Die allgemeine Gesundheitsversorgung, einschließlich der Absicherung gegen finanzielle Risiken, den Zugang zu hochwertigen grundlegenden Gesundheitsdiensten und den Zugang zu sicheren, wirksamen, hochwertigen und bezahlbaren unentbehrlichen Arzneimitteln und Impfstoffen für alle erreichen | ||
3.9 Bis 2030 die Zahl der Todesfälle und Erkrankungen aufgrund gefährlicher Chemikalien und der Verschmutzung und Verunreinigung von Luft, Wasser und Boden erheblich verringern | ||
3.a Die Durchführung des RAHMENÜBEREINKOMMENS DER WELTGESUNDHEITSORGANISATION ZUR EINDÄMMUNG DES TABAKGEBRAUCHS in allen Ländern in geeigneter Weise stärken | ||
3.b Forschung und Entwicklung zu Impfstoffen und Medikamenten für übertragbare und nichtübertragbare Krankheiten, von denen hauptsächlich Entwicklungsländer betroffen sind, unterstützen, den Zugang zu bezahlbaren unentbehrlichen Arzneimitteln und Impfstoffen gewährleisten, im Einklang mit der ERKLÄRUNG VON DOHA ÜBER DAS TRIPS-ÜBEREINKOMMEN UND DIE ÖFFENTLICHE GESUNDHEIT, die das Recht der Entwicklungsländer bekräftigt, die Bestimmungen in dem ÜBEREINKOMMEN ÜBER HANDELSBEZOGENE ASPEKTE DER RECHTE DES GEISTIGEN EIGENTUMS über Flexibilitäten zum Schutz der öffentlichen Gesundheit voll auszuschöpfen, und insbesondere den Zugang zu Medikamenten für alle zu gewährleisten | ||
3.c Die Gesundheitsfinanzierung und die Rekrutierung, Aus und Weiterbildung und Bindung von Gesundheitsfachkräften in den Entwicklungsländern und insbesondere in den am wenigsten entwickelten Ländern und den kleinen Inselentwicklungsländern deutlich erhöhen | ||
3.d Die Kapazitäten aller Länder, insbesondere der Entwicklungsländer, in den Bereichen Frühwarnung, Risikominderung und Management nationaler und globaler Gesundheitsrisiken stärken | ||
SDG 4: HOCHWERTIGE BILDUNG – “Inklusive, gleichberechtigte und hochwertige Bildung gewährleisten und Möglichkeiten lebenslangen Lernens für alle fördern” | ||
4.1 Bis 2030 sicherstellen, dass alle Mädchen und Jungen gleichberechtigt eine kostenlose und hochwertige Grund und Sekundarschulbildung abschließen, die zu brauchbaren und effektiven Lernergebnissen führt | ||
4.2 Bis 2030 sicherstellen, dass alle Mädchen und Jungen Zugang zu hochwertiger frühkindlicher Erziehung, Betreuung und Vorschulbildung erhalten, damit sie auf die Grundschule vorbereitet sind | ||
4.3 Bis 2030 den gleichberechtigten Zugang aller Frauen und Männer zu einer erschwinglichen und hochwertigen fachlichen, beruflichen und tertiären Bildung einschließlich universitärer Bildung gewährleisten | ||
4.4 Bis 2030 die Zahl der Jugendlichen und Erwachsenen wesentlich erhöhen, die über die entsprechenden Qualifikationen einschließlich fachlicher und beruflicher Qualifikationen für eine Beschäftigung, eine menschenwürdige Arbeit und Unternehmertum verfügen | ||
4.5 Bis 2030 geschlechtsspezifische Disparitäten in der Bildung beseitigen und den gleichberechtigten Zugang der Schwachen in der Gesellschaft, namentlich von Menschen mit Behinderungen, Angehörigen indigener Völker und Kindern in prekären Situationen, zu allen Bildungs und Ausbildungs Ebenen gewährleisten | ||
4.6 Bis 2030 sicherstellen, dass alle Jugendlichen und ein erheblicher Anteil der männlichen und weiblichen Erwachsenen lesen, schreiben und rechnen lernen | ||
4.7 Bis 2030 sicherstellen, dass alle Lernenden die notwendigen Kenntnisse und Qualifikationen zur Förderung nachhaltiger Entwicklung erwerben, unter anderem durch Bildung für nachhaltige Entwicklung und nachhaltige Lebensweisen, Menschenrechte, Geschlechtergleichstellung, eine Kultur des Friedens und der Gewaltlosigkeit, Weltbürgerschaft und die Wertschätzung kultureller Vielfalt und des Beitrags der Kultur zu nachhaltiger Entwicklung | ||
4.a Bildungseinrichtungen bauen und ausbauen, die kinder-, behinderten und geschlechtergerecht sind und eine sichere, gewaltfreie, inklusive und effektive Lernumgebung für alle bieten | ||
4.b Bis 2020 weltweit die Zahl der verfügbaren Stipendien für Entwicklungsländer, insbesondere für die am wenigsten entwickelten Länder, die kleinen Inselentwicklungsländer und die afrikanischen Länder, zum Besuch einer Hochschule, einschließlich zur Berufsbildung und zu Informations und Kommunikationstechnik-, Technik-, Ingenieurs und Wissenschaftsprogrammen, in entwickelten Ländern und in anderen Entwicklungsländern wesentlich erhöhen | ||
4.c Bis 2030 das Angebot an qualifizierten Lehrkräften unter anderem durch internationale Zusammenarbeit im Bereich der Lehrerausbildung in den Entwicklungsländern und insbesondere in den am wenigsten entwickelten Ländern und kleinen Inselentwicklungsländern wesentlich erhöhen | ||
SDG 5: GESCHLECHTERGERECHTIGKEIT – “Geschlechtergleichstellung erreichen und alle Frauen und Mädchen zur Selbstbestimmung befähigen” | ||
5.1 Alle Formen der Diskriminierung von Frauen und Mädchen überall auf der Welt beenden | ||
5.2 Alle Formen von Gewalt gegen alle Frauen und Mädchen im öffentlichen und im privaten Bereich einschließlich des Menschenhandels und sexueller und anderer Formen der Ausbeutung beseitigen | ||
5.3 Alle schädlichen Praktiken wie Kinderheirat, Frühverheiratung und Zwangsheirat sowie die Genitalverstümmelung bei Frauen und Mädchen beseitigen | ||
5.4 Unbezahlte Pflege und Hausarbeit durch die Bereitstellung öffentlicher Dienstleistungen und Infrastrukturen, Sozial Schutzmaßnahmen und die Förderung geteilter Verantwortung innerhalb des Haushalts und der Familie entsprechend den nationalen Gegebenheiten anerkennen und wertschätzen | ||
5.5 Die volle und wirksame Teilhabe von Frauen und ihre Chancengleichheit bei der Übernahme von Führungsrollen auf allen Ebenen der Entscheidungsfindung im politischen, wirtschaftlichen und öffentlichen Leben sicherstellen | ||
5.6 Den allgemeinen Zugang zu sexueller und reproduktiver Gesundheit und reproduktiven Rechten gewährleisten, wie im Einklang mit dem AKTIONSPROGRAMM DER INTERNATIONALEN KONFERENZ ÜBER BEVÖLKERUNG UND ENTWICKLUNG, der AKTIONSPLATTFORM VON BEIJING und den Ergebnisdokumenten ihrer Überprüfungskonferenzen vereinbart | ||
5.a Reformen durchführen, um Frauen die gleichen Rechte auf wirtschaftliche Ressourcen sowie Zugang zu Grundeigentum und zur Verfügungsgewalt über Grund und Boden und sonstige Vermögensformen, zu Finanzdienstleistungen, Erbschaften und natürlichen Ressourcen zu verschaffen, im Einklang mit den nationalen Rechtsvorschriften | ||
5.b Die Nutzung von Grundlagentechnologien, insbesondere der Informations und Kommunikationstechnologien, verbessern, um die Selbstbestimmung der Frauen zu fördern | ||
5.c Eine solide Politik und durchsetzbare Rechtsvorschriften zur Förderung der Gleichstellung der Geschlechter und der Selbstbestimmung aller Frauen und Mädchen auf allen Ebenen beschließen und verstärken | ||
SDG 6: SAUBERE WASSER UND SANITÄREINRICHTUNGEN – “Verfügbarkeit und nachhaltige Bewirtschaftung von Wasser und Sanitärversorgung für alle gewährleisten” | ||
6.1 Bis 2030 den allgemeinen und gerechten Zugang zu einwandfreiem und bezahlbarem Trinkwasser für alle erreichen | ||
6.2 Bis 2030 den Zugang zu einer angemessenen und gerechten Sanitärversorgung und Hygiene für alle erreichen und der Notdurftverrichtung im Freien ein Ende setzen, unter besonderer Beachtung der Bedürfnisse von Frauen und Mädchen und von Menschen in prekären Situationen | ||
6.3 Bis 2030 die Wasserqualität durch Verringerung der Verschmutzung, Beendigung des Einbringens und Minimierung der Freisetzung gefährlicher Chemikalien und Stoffe, Halbierung des Anteils unbehandelten Abwassers und eine beträchtliche Steigerung der Wiederaufbereitung und gefahrlosen Wiederverwendung weltweit verbessern | ||
6.4 Bis 2030 die Effizienz der Wassernutzung in allen Sektoren wesentlich steigern und eine nachhaltige Entnahme und Bereitstellung von Süßwasser gewährleisten, um der Wasserknappheit zu begegnen und die Zahl der unter Wasserknappheit leidenden Menschen erheblich zu verringern | ||
6.5 Bis 2030 auf allen Ebenen eine integrierte Bewirtschaftung der Wasserressourcen umsetzen, gegebenenfalls auch mittels grenzüberschreitender Zusammenarbeit | ||
6.6 Bis 2020 wasserverbundene Ökosysteme schützen und wiederherstellen, darunter Berge, Wälder, Feuchtgebiete, Flüsse, Grundwasserleiter und Seen | ||
6.a Bis 2030 die internationale Zusammenarbeit und die Unterstützung der Entwicklungsländer beim Kapazitätsaufbau für Aktivitäten und Programme im Bereich der Wasser und Sanitärversorgung ausbauen, einschließlich der Wassersammlung und -speicherung, Entsalzung, effizienten Wassernutzung, Abwasserbehandlung, Wiederaufbereitungs und Wiederverwendungstechnologien | ||
6.b Die Mitwirkung lokaler Gemeinwesen an der Verbesserung der Wasserbewirtschaftung und der Sanitärversorgung unterstützen und verstärken | ||
SDG 7: BEZAHLBARE UND SAUBERE ENERGI – “Zugang zu bezahlbarer, verlässlicher, nachhaltiger und moderner Energie für alle sichern” | ||
7.1 Bis 2030 den allgemeinen Zugang zu bezahlbaren, verlässlichen und modernen Energiedienstleistungen sichern | ||
7.2 Bis 2030 den Anteil erneuerbarer Energie am globalen Energiemix deutlich erhöhen | ||
7.3 Bis 2030 die weltweite Steigerungsrate der Energieeffizienz verdoppeln | ||
7.a Bis 2030 die internationale Zusammenarbeit verstärken, um den Zugang zur Forschung und Technologie im Bereich saubere Energie, namentlich erneuerbare Energie, Energieeffizienz sowie fortschrittliche und saubere Technologien für fossile Brennstoffe, zu erleichtern, und Investitionen in die Energieinfrastruktur und saubere Energietechnologien fördern | ||
7.b Bis 2030 die Infrastruktur ausbauen und die Technologie modernisieren, um in den Entwicklungsländern und insbesondere in den am wenigsten entwickelten Ländern, den kleinen Inselentwicklungsländern und den Binnenentwicklungsländern im Einklang mit ihren jeweiligen Unterstützungsprogrammen moderne und nachhaltige Energiedienstleistungen für alle bereitzustellen | ||
SDG 8: MENSCHENWÜRDIGE ARBEIT UND WIRTSCHAFTSWACHSTUM – “Dauerhaftes, inklusives und nachhaltiges Wirtschaftswachstum, produktive Vollbeschäftigung und menschenwürdige Arbeit für alle fördern” | ||
8.1 Ein Pro-Kopf-Wirtschaftswachstum entsprechend den nationalen Gegebenheiten und insbesondere ein jährliches Wachstum des Bruttoinlandsprodukts von mindestens 7 Prozent in den am wenigsten entwickelten Ländern aufrechterhalten | ||
8.2 Eine höhere wirtschaftliche Produktivität durch Diversifizierung, technologische Modernisierung und Innovation erreichen, einschließlich durch Konzentration auf mit hoher Wertschöpfung verbundene und arbeitsintensive Sektoren | ||
8.3 Entwicklungsorientierte Politiken fördern, die produktive Tätigkeiten, die Schaffung menschenwürdiger Arbeitsplätze, Unternehmertum, Kreativität und Innovation unterstützen, und die Formalisierung und das Wachstum von Kleinst-, Klein und Mittelunternehmen unter anderem durch den Zugang zu Finanzdienstleistungen begünstigen | ||
8.4 Bis 2030 die weltweite Ressourceneffizienz in Konsum und Produktion Schritt für Schritt verbessern und die Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Umweltzerstörung anstreben, im Einklang mit dem ZEHNJAHRES-PROGRAMMRAHMEN FÜR NACHHALTIGE KONSUM UND PRODUKTIONSMUSTER, wobei die entwickelten Länder die Führung übernehmen | ||
8.5 Bis 2030 produktive Vollbeschäftigung und menschenwürdige Arbeit für alle Frauen und Männer, einschließlich junger Menschen und Menschen mit Behinderungen, sowie gleiches Entgelt für gleichwertige Arbeit erreichen | ||
8.6 Bis 2020 den Anteil junger Menschen, die ohne Beschäftigung sind und keine Schul oder Berufsausbildung durchlaufen, erheblich verringern | ||
8.7 Sofortige und wirksame Maßnahmen ergreifen, um Zwangsarbeit abzuschaffen, moderne Sklaverei und Menschenhandel zu beenden und das Verbot und die Beseitigung der schlimmsten Formen der Kinderarbeit, einschließlich der Einziehung und des Einsatzes von Kindersoldaten, sicherstellen und bis 2025 jeder Form von Kinderarbeit ein Ende setzen | ||
8.8 Die Arbeitsrechte schützen und sichere Arbeitsumgebungen für alle Arbeitnehmer, einschließlich der Wanderarbeitnehmer, insbesondere der Wanderarbeitnehmerinnen, und der Menschen in prekären Beschäftigungsverhältnissen, fördern | ||
8.9 Bis 2030 Politiken zur Förderung eines nachhaltigen Tourismus erarbeiten und umsetzen, der Arbeitsplätze schafft und die lokale Kultur und lokale Produkte fördert | ||
8.10 Die Kapazitäten der nationalen Finanzinstitutionen stärken, um den Zugang zu Bank-, Versicherungs und Finanzdienstleistungen für alle zu begünstigen und zu erweitern | ||
8.a Die im Rahmen der HANDELSHILFE gewährte Unterstützung für die Entwicklungsländer und insbesondere die am wenigsten entwickelten Länder erhöhen, unter anderem durch den ERWEITERTEN INTEGRIERTEN RAHMENPLAN FÜR HANDELSBEZOGENE TECHNISCHE HILFE FÜR DIE AM WENIGSTEN ENTWICKELTEN LÄNDER | ||
8.b Bis 2020 eine globale Strategie für Jugendbeschäftigung erarbeiten und auf den Weg bringen und den GLOBALEN BESCHÄFTIGUNGSPAKT DER INTERNATIONALEN ARBEITSORGANISATION umsetzen | ||
SDG 9: INDUSTRIE, INNOVATION UND INFRASTRUKTUR – “Eine widerstandsfähige Infrastruktur aufbauen, inklusive und nachhaltige Industrialisierung fördern und Innovationen unterstützen” | ||
9.1 Eine hochwertige, verlässliche, nachhaltige und widerstandsfähige Infrastruktur aufbauen, einschließlich regionaler und grenzüberschreitender Infrastruktur, um die wirtschaftliche Entwicklung und das menschliche Wohlergehen zu unterstützen, und dabei den Schwerpunkt auf einen erschwinglichen und gleichberechtigten Zugang für alle legen | ||
9.2 Eine inklusive und nachhaltige Industrialisierung fördern und bis 2030 den Anteil der Industrie an der Beschäftigung und am Bruttoinlandsprodukt entsprechend den nationalen Gegebenheiten erheblich steigern und den Anteil in den am wenigsten entwickelten Ländern verdoppeln | ||
9.3 Insbesondere in den Entwicklungsländern den Zugang kleiner Industrie und anderer Unternehmen zu Finanzdienstleistungen, einschließlich bezahlbaren Krediten, und ihre Einbindung in Wertschöpfungsketten und Märkte erhöhen | ||
9.4 Bis 2030 die Infrastruktur modernisieren und die Industrien nachrüsten, um sie nachhaltig zu machen, mit effizienteren Ressourceneinsatz und unter vermehrter Nutzung sauberer und umweltverträglicher Technologien und Industrieprozesse, wobei alle Länder Maßnahmen entsprechend ihren jeweiligen Kapazitäten ergreifen | ||
9.5 Die wissenschaftliche Forschung verbessern und die technologischen Kapazitäten der Industriesektoren in allen Ländern und insbesondere in den Entwicklungsländern ausbauen und zu diesem Zweck bis 2030 unter anderem Innovationen fördern und die Anzahl der im Bereich Forschung und Entwicklung tätigen Personen je 1 Million Menschen sowie die öffentlichen und privaten Ausgaben für Forschung und Entwicklung beträchtlich erhöhen | ||
9.a Die Entwicklung einer nachhaltigen und widerstandsfähigen Infrastruktur in den Entwicklungsländern durch eine verstärkte finanzielle, technologische und technische Unterstützung der afrikanischen Länder, der am wenigsten entwickelten Länder, der Binnenentwicklungsländer und der kleinen Inselentwicklungsländer erleichtern | ||
9.b Die einheimische Technologieentwicklung, Forschung und Innovation in den Entwicklungsländern unterstützen, einschließlich durch Sicherstellung eines förderlichen politischen Umfelds, unter anderem für industrielle Diversifizierung und Wertschöpfung im Rohstoffbereich | ||
9.c Den Zugang zur Informations und Kommunikationstechnologie erheblich erweitern sowie anstreben, in den am wenigsten entwickelten Ländern bis 2020 einen allgemeinen und erschwinglichen Zugang zum Internet bereitzustellen | ||
SDG 10: WENIGER UNGLEICHHEITEN – “Ungleichheit in und zwischen Ländern verringern” | ||
Bis 2030 nach und nach ein über dem nationalen Durchschnitt liegendes Einkommenswachstum der ärmsten 40 Prozent der Bevölkerung erreichen und aufrechterhalten | ||
10.2 Bis 2030 alle Menschen unabhängig von Alter, Geschlecht, Behinderung, Rasse, Ethnizität, Herkunft, Religion oder wirtschaftlichem oder sonstigem Status zu Selbstbestimmung befähigen und ihre soziale, wirtschaftliche und politische Inklusion fördern | ||
10.3 Chancengleichheit gewährleisten und Ungleichheit der Ergebnisse reduzieren, namentlich durch die Abschaffung diskriminierender Gesetze, Politiken und Praktiken und die Förderung geeigneter gesetzgeberischer, politischer und sonstiger Maßnahmen in dieser Hinsicht | ||
10.4 Politische Maßnahmen beschließen, insbesondere fiskalische, lohnpolitische und den Sozialschutz betreffende Maßnahmen, und schrittweise größere Gleichheit erzielen | ||
10.5 Die Regulierung und Überwachung der globalen Finanzmärkte und -institutionen verbessern und die Anwendung der einschlägigen Vorschriften verstärken | ||
10.6 Eine bessere Vertretung und verstärkte Mitsprache der Entwicklungsländer bei der Entscheidungsfindung in den globalen internationalen Wirtschafts und Finanzinstitutionen sicherstellen, um die Wirksamkeit, Glaubwürdigkeit, Rechenschaftslegung und Legitimation dieser Institutionen zu erhöhen | ||
10.7 Eine geordnete, sichere, reguläre und verantwortungsvolle Migration und Mobilität von Menschen erleichtern, unter anderem durch die Anwendung einer planvollen und gut gesteuerten Migrationspolitik | ||
SDG 11:NACHHALTIGE STÄDTE UND GEMEINDEN – ”Städte und Siedlungen inklusiv, sicher, widerstandsfähig und nachhaltig gestalten” | ||
11.1 Bis 2030 den Zugang zu angemessenem, sicherem und bezahlbarem Wohnraum und zur Grundversorgung für alle sicherstellen und Slums sanieren | ||
11.2 Bis 2030 den Zugang zu sicheren, bezahlbaren, zugänglichen und nachhaltigen Verkehrssystemen für alle ermöglichen und die Sicherheit im Straßenverkehr verbessern, insbesondere durch den Ausbau des öffentlichen Verkehrs, mit besonderem Augenmerk auf den Bedürfnissen von Menschen in prekären Situationen, Frauen, Kindern, Menschen mit Behinderungen und älteren Menschen | ||
11.3 Bis 2030 die Verstädterung inklusiver und nachhaltiger gestalten und die Kapazitäten für eine partizipatorische, integrierte und nachhaltige Siedlungsplanung und -steuerung in allen Ländern verstärken | ||
11.4 Die Anstrengungen zum Schutz und zur Wahrung des Weltkultur und -naturerbes verstärken | ||
11.5 Bis 2030 die Zahl der durch Katastrophen, einschließlich Wasserkatastrophen, bedingten Todesfälle und der davon betroffenen Menschen deutlich reduzieren und die dadurch verursachten unmittelbaren wirtschaftlichen Verluste im Verhältnis zum globalen Bruttoinlandsprodukt wesentlich verringern, mit Schwerpunkt auf dem Schutz der Armen und von Menschen in prekären Situationen | ||
11.6 Bis 2030 die von den Städten ausgehende Umweltbelastung pro Kopf senken, unter anderem mit besonderer Aufmerksamkeit auf der Luftqualität und der kommunalen und sonstigen Abfallbehandlung | ||
11.7 Bis 2030 den allgemeinen Zugang zu sicheren, inklusiven und zugänglichen Grünflächen und öffentlichen Räumen gewährleisten, insbesondere für Frauen und Kinder, ältere Menschen und Menschen mit Behinderungen | ||
11.a Durch eine verstärkte nationale und regionale Entwicklungsplanung positive wirtschaftliche, soziale und ökologische Verbindungen zwischen städtischen, stadtnahen und ländlichen Gebieten unterstützen | ||
11.b Bis 2020 die Zahl der Städte und Siedlungen, die integrierte Politiken und Pläne zur Förderung der Inklusion, der Ressourceneffizienz, der Abschwächung des Klimawandels, der Klimaanpassung und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Katastrophen beschließen und umsetzen, wesentlich erhöhen und gemäß dem SENDAI-RAHMEN FÜR KATASTROPHENVORSORGE 2015-2030 ein ganzheitliches Katastrophenrisikomanagement auf allen Ebenen entwickeln und umsetzen | ||
11.c Die am wenigsten entwickelten Länder unter anderem durch finanzielle und technische Hilfe beim Bau nachhaltiger und widerstandsfähiger Gebäude unter Nutzung einheimischer Materialien unterstützen | ||
SDG 12:NACHHALTIGE/R KONSUM UND PRODUKTION – “Nachhaltige Konsum und Produktionsmuster sicherstellen” | ||
12.1 Den ZEHNJAHRES-PROGRAMMRAHMEN FÜR NACHHALTIGE KONSUM UND PRODUKTIONSMUSTER umsetzen, wobei alle Länder, an der Spitze die entwickelten Länder, Maßnahmen ergreifen, unter Berücksichtigung des Entwicklungsstands und der Kapazitäten der Entwicklungsländer | ||
12.2 Bis 2030 die nachhaltige Bewirtschaftung und effiziente Nutzung der natürlichen Ressourcen erreichen | ||
12.3 Bis 2030 die weltweite Nahrungsmittelverschwendung pro Kopf auf Einzelhandels und Verbraucherebene halbieren und die entlang der Produktions und Lieferkette entstehenden Nahrungsmittelverluste einschließlich Nachernteverlusten verringern | ||
12.4 Bis 2020 einen umweltverträglichen Umgang mit Chemikalien und allen Abfällen während ihres gesamten Lebenszyklus in Übereinstimmung mit den vereinbarten internationalen Rahmenregelungen erreichen und ihre Freisetzung in Luft, Wasser und Boden erheblich verringern, um ihre nachteiligen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt auf ein Mindestmaß zu beschränken | ||
12.5 Bis 2030 das Abfallaufkommen durch Vermeidung, Verminderung, Wiederverwertung und Wiederverwendung deutlich verringern | ||
12.6 Die Unternehmen, insbesondere große und transnationale Unternehmen, dazu ermutigen, nachhaltige Verfahren einzuführen und in ihre Berichterstattung Nachhaltigkeitsinformationen aufzunehmen | ||
12.7 In der öffentlichen Beschaffung nachhaltige Verfahren fördern, im Einklang mit den nationalen Politiken und Prioritäten | ||
12.8 Bis 2030 sicherstellen, dass die Menschen überall über einschlägige Informationen und das Bewusstsein für nachhaltige Entwicklung und eine Lebensweise in Harmonie mit der Natur verfügen | ||
12.a Die Entwicklungsländer bei der Stärkung ihrer wissenschaftlichen und technologischen Kapazitäten im Hinblick auf den Übergang zu nachhaltigeren Konsum und Produktionsmustern unterstützen | ||
12.b Instrumente zur Beobachtung der Auswirkungen eines nachhaltigen Tourismus, der Arbeitsplätze schafft und die lokale Kultur und lokale Produkte fördert, auf die nachhaltige Entwicklung entwickeln und anwenden | ||
12.c Die ineffiziente Subventionierung fossiler Brennstoffe, die zu verschwenderischen Verbrauch verleitet, durch Beseitigung von Marktverzerrungen entsprechend den nationalen Gegebenheiten rationalisieren, unter anderem durch eine Umstrukturierung der Besteuerung und die allmähliche Abschaffung dieser schädlichen Subventionen, um ihren Umweltauswirkungen Rechnung zu tragen, wobei die besonderen Bedürfnisse und Gegebenheiten der Entwicklungsländer in vollem Umfang berücksichtigt und die möglichen nachteiligen Auswirkungen auf ihre Entwicklung in einer die Armen und die betroffenen Gemeinwesen schützenden Weise so gering wie möglich gehalten werden | ||
SDG 13: MAßNAHMEN ZUM KLIMASCHUTZ – “Umgehend Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner Auswirkungen ergreifen” | ||
13.1 Die Widerstandskraft und die Anpassungsfähigkeit gegenüber klimabedingten Gefahren und Naturkatastrophen in allen Ländern stärken | ||
13.2 Klimaschutzmaßnahmen in die nationalen Politiken, Strategien und Planungen einbeziehen | ||
13.3 Die Aufklärung und Sensibilisierung sowie die personellen und institutionellen Kapazitäten im Bereich der Abschwächung des Klimawandels, der Klimaanpassung, der Reduzierung der Klimaauswirkungen sowie der Frühwarnung verbessern | ||
13.a Die Verpflichtung erfüllen, die von den Vertragsparteien des RAHMENÜBEREINKOMMENS DER VEREINTEN NATIONEN ÜBER KLIMAÄNDERUNGEN, die entwickelte Länder sind, übernommen wurde, bis 2020 gemeinsam jährlich 100 Milliarden Dollar aus allen Quellen aufzubringen, um den Bedürfnissen der Entwicklungsländer im Kontext sinnvoller Klimaschutzmaßnahmen und einer transparenten Umsetzung zu entsprechen, und den GRÜNEN KLIMAFONDS vollständig zu operationalisieren, indem er schnellstmöglich mit den erforderlichen Finanzmitteln ausgestattet wird | ||
13.b Mechanismen zum Ausbau effektiver Planungs und Managementkapazitäten im Bereich des Klimawandels in den am wenigsten entwickelten Ländern und kleinen Inselentwicklungsländern fördern, unter anderem mit gezielter Ausrichtung auf Frauen, junge Menschen sowie lokale und marginalisierte Gemeinwesen | ||
SDG 14: LEBEN UNTER WASSER – “Ozeane, Meere und Meeresressourcen im Sinne nachhaltiger Entwicklung erhalten und nachhaltig nutzen” | ||
14.1 Bis 2025 alle Arten der Meeresverschmutzung, insbesondere durch vom Lande ausgehende Tätigkeiten und namentlich Meeresmüll und Nährstoffbelastung, verhüten und erheblich verringern – | ||
14.2 Bis 2020 die Meeres und Küstenökosysteme nachhaltig bewirtschaften und schützen, um unter anderem durch Stärkung ihrer Resilienz erhebliche nachteilige Auswirkungen zu vermeiden, und Maßnahmen zu ihrer Wiederherstellung ergreifen, damit die Meere wieder gesund und produktiv werden | ||
14.3 Die Versauerung der Ozeane auf ein Mindestmaß reduzieren und ihre Auswirkungen bekämpfen, unter anderem durch eine verstärkte wissenschaftliche Zusammenarbeit auf allen Ebenen | ||
14.4 Bis 2020 die Fangtätigkeit wirksam regeln und die Überfischung, die illegale, ungemeldete und unregulierte Fischerei und zerstörerische Fangpraktiken beenden und wissenschaftlich fundierte Bewirtschaftungspläne umsetzen, um die Fischbestände in kürzestmöglicher Zeit mindestens auf einen Stand zurückzuführen, der den höchstmöglichen Dauerertrag unter Berücksichtigung ihrer biologischen Merkmale sichert | ||
14.5 Bis 2020 mindestens 10 Prozent der Küsten und Meeresgebiete im Einklang mit dem nationalen Recht und dem Völkerrecht und auf der Grundlage der besten verfügbaren wissenschaftlichen Informationen erhalten | ||
14.6 Bis 2020 bestimmte Formen der Fischereisubventionen untersagen, die zu Überkapazitäten und Überfischung beitragen, Subventionen abschaffen, die zu illegaler, ungemeldeter und unregulierter Fischerei beitragen, und keine neuen derartigen Subventionen einführen, in Anerkennung dessen, dass eine geeignete und wirksame besondere und differenzierte Behandlung der Entwicklungsländer und der am wenigsten entwickelten Länder einen untrennbaren Bestandteil der im Rahmen der Welthandelsorganisation geführten Verhandlungen über Fischereisubventionen bilden sollte | ||
14.7 Bis 2030 die sich aus der nachhaltigen Nutzung der Meeresressourcen ergebenden wirtschaftlichen Vorteile für die kleinen Inselentwicklungsländer und die am wenigsten entwickelten Länder erhöhen, namentlich durch nachhaltiges Management der Fischerei, der Aquakultur und des Tourismus | ||
14.a Die wissenschaftlichen Kenntnisse vertiefen, die Forschungskapazitäten ausbauen und Meerestechnologien weitergeben, unter Berücksichtigung der KRITERIEN UND LEITLINIEN DER ZWISCHENSTAATLICHEN OZEANOGRAPHISCHEN KOMMISSION FÜR DIE WEITERGABE VON MEERESTECHNOLOGIE, um die Gesundheit der Ozeane zu verbessern und den Beitrag der biologischen Vielfalt der Meere zur Entwicklung der Entwicklungsländer, insbesondere der kleinen Inselentwicklungsländer und der am wenigsten entwickelten Länder, zu verstärken | ||
14.b Den Zugang der handwerklichen Kleinfischer zu den Meeresressourcen und Märkten gewährleisten | ||
14.c Die Erhaltung und nachhaltige Nutzung der Ozeane und ihrer Ressourcen verbessern und zu diesem Zweck das Völkerrecht umsetzen, wie es im Seerechtsübereinkommen der Vereinten Nationen niedergelegt ist, das den rechtlichen Rahmen für die Erhaltung und nachhaltige Nutzung der Ozeane und ihrer Ressourcen vorgibt, worauf in Ziffer 158 des Dokuments DIE ZUKUNFT, DIE WIR WOLLEN hingewiesen wird | ||
SDG 15: LEBEN AN LAND – “Landökosysteme schützen, wiederherstellen und ihre nachhaltige Nutzung fördern, Wälder nachhaltig bewirtschaften, Wüstenbildung bekämpfen, Bodendegradation beenden und umkehren und dem Verlust der biologischen Vielfalt ein Ende setzen” | ||
15.1 Bis 2020 im Einklang mit den Verpflichtungen aus internationalen Übereinkünften die Erhaltung, Wiederherstellung und nachhaltige Nutzung der Land und Binnen Süßwasser Ökosysteme und ihrer Dienstleistungen, insbesondere der Wälder, der Feuchtgebiete, der Berge und der Trockengebiete, gewährleisten | ||
15.2 Bis 2020 die nachhaltige Bewirtschaftung aller Waldarten fördern, die Entwaldung beenden, geschädigte Wälder wiederherstellen und die Aufforstung und Wiederaufforstung weltweit beträchtlich erhöhen | ||
15.3 Bis 2030 die Wüstenbildung bekämpfen, die geschädigten Flächen und Böden einschließlich der von Wüstenbildung, Dürre und Überschwemmungen betroffenen Flächen sanieren und eine bodendegradationsneutrale Welt anstreben | ||
15.4 Bis 2030 die Erhaltung der Berg Ökosysteme einschließlich ihrer biologischen Vielfalt sicherstellen, um ihre Fähigkeit zur Erbringung wesentlichen Nutzens für die nachhaltige Entwicklung zu stärken | ||
15.5 Umgehende und bedeutende Maßnahmen ergreifen, um die Verschlechterung der natürlichen Lebensräume zu verringern, dem Verlust der biologischen Vielfalt ein Ende zu setzen und bis 2020 die bedrohten Arten zu schützen und ihr Aussterben zu verhindern | ||
15.6 Die ausgewogene und gerechte Aufteilung der sich aus der Nutzung der genetischen Ressourcen ergebenden Vorteile und den angemessenen Zugang zu diesen Ressourcen fördern, wie auf internationaler Ebene vereinbart | ||
15.7 Dringend Maßnahmen ergreifen, um der Wilderei und dem Handel mit geschützten Pflanzen und Tierarten ein Ende zu setzen und dem Problem des Angebots illegaler Produkte aus wildlebenden Pflanzen und Tieren und der Nachfrage danach zu begegnen | ||
15.8 Bis 2020 Maßnahmen einführen, um das Einbringen invasiver gebietsfremder Arten zu verhindern, ihre Auswirkungen auf die Land und Wasserökosysteme deutlich zu reduzieren und die prioritären Arten zu kontrollieren oder zu beseitigen | ||
15.9 Bis 2020 Ökosystem und Biodiversität Werte in die nationalen und lokalen Planungen, Entwicklungsprozesse, Armutsbekämpfungsstrategien und Gesamtrechnungssysteme einbeziehen | ||
15.a Finanzielle Mittel aus allen Quellen für die Erhaltung und nachhaltige Nutzung der biologischen Vielfalt und der Ökosysteme aufbringen und deutlich erhöhen | ||
15.b Erhebliche Mittel aus allen Quellen und auf allen Ebenen für die Finanzierung einer nachhaltigen Bewirtschaftung der Wälder aufbringen und den Entwicklungsländern geeignete Anreize für den vermehrten Einsatz dieser Bewirtschaftungsform bieten, namentlich zum Zweck der Walderhaltung und Wiederaufforstung | ||
15.c Die weltweite Unterstützung von Maßnahmen zur Bekämpfung der Wilderei und des Handels mit geschützten Arten verstärken, unter anderem durch die Stärkung der Fähigkeit lokaler Gemeinwesen, Möglichkeiten einer nachhaltigen Existenzsicherung zu nutzen | ||
SDG 16:FRIEDEN, GERECHTIGKEIT UND STARKE INSTITUTIONEN – “Friedliche und inklusive Gesellschaften für eine nachhaltige Entwicklung fördern, allen Menschen Zugang zur Justiz ermöglichen und leistungsfähige, rechenschaftspflichtige und inklusive Institutionen auf allen Ebenen aufbauen” | ||
16.1 Alle Formen der Gewalt und die gewaltbedingte Sterblichkeit überall deutlich verringern | ||
16.2 Missbrauch und Ausbeutung von Kindern, den Kinderhandel, Folter und alle Formen von Gewalt gegen Kinder beenden | ||
16.3 Die Rechtsstaatlichkeit auf nationaler und internationaler Ebene fördern und den gleichberechtigten Zugang aller zur Justiz gewährleisten | ||
16.4 Bis 2030 illegale Finanz und Waffenströme deutlich verringern, die Wiedererlangung und Rückgabe gestohlener Vermögenswerte verstärken und alle Formen der organisierten Kriminalität bekämpfen | ||
16.5 Korruption und Bestechung in allen ihren Formen erheblich reduzieren | ||
16.6 Leistungsfähige, rechenschaftspflichtige und transparente Institutionen auf allen Ebenen aufbauen | ||
16.7 Dafür sorgen, dass die Entscheidungsfindung auf allen Ebenen bedarfsorientiert, inklusiv, partizipatorisch und repräsentativ ist | ||
16.8 Die Teilhabe der Entwicklungsländer an den globalen Lenkungsinstitutionen erweitern und verstärken | ||
16.9 Bis 2030 insbesondere durch die Registrierung der Geburten dafür sorgen, dass alle Menschen eine rechtliche Identität haben | ||
16.10 Den öffentlichen Zugang zu Informationen gewährleisten und die Grundfreiheiten schützen, im Einklang mit den nationalen Rechtsvorschriften und völkerrechtlichen Übereinkünften | ||
16.a Die zuständigen nationalen Institutionen namentlich durch internationale Zusammenarbeit beim Kapazitätsaufbau auf allen Ebenen zur Verhütung von Gewalt und zur Bekämpfung von Terrorismus und Kriminalität unterstützen, insbesondere in den Entwicklungsländern 16.b Nichtdiskriminierende Rechtsvorschriften und Politiken zugunsten einer nachhaltigen Entwicklung fördern und durchsetzen | ||
SDG 17: PARTNERSCHAFTEN ZUR ERREICHUNG DER ZIELE – Umsetzungsmittel stärken und die Globale Partnerschaft für nachhaltige Entwicklung mit neuem Leben erfüllen | ||
17.1 Die Mobilisierung einheimischer Ressourcen verstärken, einschließlich durch internationale Unterstützung für die Entwicklungsländer, um die nationalen Kapazitäten zur Erhebung von Steuern und anderen Abgaben zu verbessern | ||
17.2 Sicherstellen, dass die entwickelten Länder ihre Zusagen im Bereich der öffentlichen Entwicklungshilfe voll einhalten, einschließlich der von vielen entwickelten Ländern eingegangenen Verpflichtung, die Zielvorgabe von 0,7 Prozent ihres Bruttonationaleinkommens für öffentliche Entwicklungshilfe zugunsten der Entwicklungsländer und 0,15 bis 0,20 Prozent zugunsten der am wenigsten entwickelten Länder zu erreichen; den Gebern öffentlicher Entwicklungshilfe wird nahegelegt, die Bereitstellung von mindestens 0,20 Prozent ihres Bruttonationaleinkommens zugunsten der am wenigsten entwickelten Länder als Zielsetzung zu erwägen | ||
17.3 Zusätzliche finanzielle Mittel aus verschiedenen Quellen für die Entwicklungsländer mobilisieren | ||
17.4 Den Entwicklungsländern dabei behilflich sein, durch eine koordinierte Politik zur Förderung der Schuldenfinanzierung, der Entschuldung beziehungsweise der Umschuldung die langfristige Tragfähigkeit der Verschuldung zu erreichen, und das Problem der Auslandsverschuldung hochverschuldeter armer Länder angehen, um die Überschuldung zu verringern | ||
17.5 Investitionsförderungs Systeme für die am wenigsten entwickelten Länder beschließen und umsetzen | ||
17.6 Die regionale und internationale Nord-Süd und Süd-Süd-Zusammenarbeit und Dreieckskooperation im Bereich Wissenschaft, Technologie und Innovation und den Zugang dazu verbessern und den Austausch von Wissen zu einvernehmlich festgelegten Bedingungen verstärken, unter anderem durch eine bessere Abstimmung zwischen den vorhandenen Mechanismen, insbesondere auf Ebene der Vereinten Nationen, und durch einen globalen Mechanismus zur Technologieförderung | ||
17.7 Die Entwicklung, den Transfer, die Verbreitung und die Diffusion von umweltverträglichen Technologien an die Entwicklungsländer zu gegenseitig vereinbarten günstigen Bedingungen, einschließlich Konzessions und Vorzugsbedingungen, fördern | ||
17.8 Die Technologie Bank und den Mechanismus zum Kapazitätsaufbau für Wissenschaft, Technologie und Innovation für die am wenigsten entwickelten Länder bis 2017 vollständig operationalisieren und die Nutzung von Grundlagentechnologien, insbesondere der Informations und Kommunikationstechnologien, verbessern | ||
17.9 Die internationale Unterstützung für die Durchführung eines effektiven und gezielten Kapazitätsaufbaus in den Entwicklungsländern verstärken, um die nationalen Pläne zur Umsetzung aller Ziele für nachhaltige Entwicklung zu unterstützen, namentlich im Rahmen der Nord-Süd und Süd-Süd-Zusammenarbeit und der Dreieckskooperation | ||
17.10 Ein universales, regel gestütztes, offenes, nicht diskriminierendes und gerechtes multilaterales Handelssystem unter dem Dach der Welthandelsorganisation fördern, insbesondere durch den Abschluss der Verhandlungen im Rahmen ihrer ENTWICKLUNGSAGENDA VON DOHA | ||
17.11 Die Exporte der Entwicklungsländer deutlich erhöhen, insbesondere mit Blick darauf, den Anteil der am wenigsten entwickelten Länder an den weltweiten Exporten bis 2020 zu verdoppeln | ||
17.12 Die rasche Umsetzung des zoll und kontingent freien Marktzugangs auf dauerhafter Grundlage für alle am wenigsten entwickelten Länder im Einklang mit den Beschlüssen der Welthandelsorganisation erreichen, unter anderem indem sichergestellt wird, dass die für Importe aus den am wenigsten entwickelten Ländern geltenden präferenziellen Ursprungsregeln transparent und einfach sind und zur Erleichterung des Marktzugangs beitragen | ||
17.13 Die globale makroökonomische Stabilität verbessern, namentlich durch Politikkoordinierung und Politikkohärenz | ||
17.14 Die Politikkohärenz zugunsten nachhaltiger Entwicklung verbessern | ||
17.15 Den politischen Spielraum und die Führungsrolle jedes Landes bei der Festlegung und Umsetzung von Politiken zur Armutsbeseitigung und für nachhaltige Entwicklung respektieren | ||
17.16 Die Globale Partnerschaft für nachhaltige Entwicklung ausbauen, ergänzt durch Multi-Akteur-Partnerschaften zur Mobilisierung und zum Austausch von Wissen, Fachkenntnissen, Technologie und finanziellen Ressourcen, um die Erreichung der Ziele für nachhaltige Entwicklung in allen Ländern und insbesondere in den Entwicklungsländern zu unterstützen | ||
17.17 Die Bildung wirksamer öffentlicher, öffentlich-privater und zivilgesellschaftlicher Partnerschaften aufbauend auf den Erfahrungen und Mittel Beschaffungsstrategien bestehender Partnerschaften unterstützen und fördern | ||
17.18 Bis 2020 die Unterstützung des Kapazitätsaufbaus für die Entwicklungsländer und namentlich die am wenigsten entwickelten Länder und die kleinen Inselentwicklungsländer erhöhen, mit dem Ziel, über erheblich mehr hochwertige, aktuelle und verlässliche Daten zu verfügen, die nach Einkommen, Geschlecht, Alter, Rasse, Ethnizität, Migrationsstatus, Behinderung, geografischer Lage und sonstigen im nationalen Kontext relevanten Merkmalen aufgeschlüsselt sind | ||
17.19 Bis 2030 auf den bestehenden Initiativen aufbauen, um Fortschritts Maße für nachhaltige Entwicklung zu erarbeiten, die das Bruttoinlandsprodukt ergänzen, und den Aufbau der statistischen Kapazitäten der Entwicklungsländer unterstützen |