Schnell, präzise, skalierbar: in drei Monaten zum Product Carbon Footprint

Mit zunehmend globalem Fokus auf Nachhaltigkeit und einer Vielzahl entsprechender Regularien rückt der CO₂-Fußabdruck auch im Maschinenbau in den Fokus. Doch während viele Maschinenbauer ihren unternehmensweiten Corporate Carbon Footprint (CCF) mit Hinblick auf kommende EU-Regularien schon jetzt jährlich bilanzieren, befassen sich nur wenige auch mit dem Product Carbon Footprint (PCF) – dem Fußabdruck aller Treibhausgasemissionen, die über den gesamten Lebenszyklus eines spezifischen Produkts hinweg entstehen. Zwar ist in der Europäischen Union die Berechnung des PCFs nur in wenigen Branchen wie der Batterieproduktion verpflichtend vorgesehen, dennoch führt auch im Maschinenbau langfristig kein Weg daran vorbei – schon allein, weil viele Maschinenkunden den PCF der Anlagen für ihre eigenen CCFs anfragen.

Dem gegenüber stehen etliche Herausforderungen, die die Berechnung des PCFs für das gesamte Produktportfolio schnell zur Mammutaufgabe machen – insbesondere für Mittelständler. Eines der größten Probleme stellt die mangelnde Verfügbarkeit und Genauigkeit der benötigten Daten dar. Denn um einen PCF präzise zu berechnen, müssen die Treibhausgasemissionen jedes einzelnen Maschinenteils von der Rohstoffgewinnung über den Transport bis zur Produktion, oder je nach gewählter Systemgrenze sogar darüber hinaus, berechnet und zusammengeführt werden. Dafür benötigen Unternehmen entweder die Emissionsdaten von Zulieferern in der gesamten Lieferkette als Primärdaten oder zumindest korrekte und gepflegte Stammdaten, um Sekundärdaten sinnvoll nutzen zu können. Gerade im Maschinenbau mit seinen hochkomplexen Anlagen und hoher Stücklistenkomplexität kann allein diese Datensammlung Wochen oder gar Monate dauern.

Doch selbst wenn all diese Daten vorliegen, bleibt die manuelle Berechnung des PCFs für das gesamte Maschinenportfolio komplex, zeitaufwendig und kostenintensiv – nicht zuletzt dank einer Vielzahl unterschiedlicher Berechnungsgrundlagen und -ansätze: Werden nachgelagerte Prozesse in der Nutzung und Entsorgung berücksichtigt (Cradle-to-Grave) oder endet die Berechnung des PCFs mit Fertigstellung des Produkts an den Werksgrenzen (Cradle-to-Gate)? Nach welcher Richtlinie soll berechnet und berichtet werden? Und wie kann eine Skalierung vom Einzelprodukt zum Produktportfolio gelingen, ohne händisch die Emissionen jedes einzelnen Produkts berechnen zu müssen?

Die Grundlage: der passende Skalierungsansatz

Dass der PCF trotz dieser Herausforderungen auch für Maschinenbauer mit breitem Produktportfolio präzise und gleichzeitig wirtschaftlich umsetzbar ist, zeigt die Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH (SW). Um proaktiv für künftige Kundenanfragen gewappnet zu sein und Einsparpotenziale in den eigenen Treibhausgasemissionen zu identifizieren, entwickelte das Unternehmen eine Berechnungs- und Skalierungsmöglichkeit für den Product Carbon Footprint der eigenen Maschinen. Das Ergebnis nach nur 10 Wochen ist ein modularer PCF-Rechner, der für fast jede Maschinenkonfiguration den CO₂-Fußabdruck für die Cradle-to-Gate-Emissionen ausgibt.

Den ersten Schritt auf dem Weg zu dieser Lösung stellte der passende Skalierungsansatz dar. Aus dutzenden in der Wissenschaft gängigen Berechnungsgrundlagen wählte SW den Ansatz, der am besten zu den eigenen Anforderungen an Genauigkeit und Effizienz passte: den parametrischen PCF. Dabei werden Schlüsselparameter definiert, durch die sich die einzelnen Produkte des Portfolios im Wesentlichen voneinander unterscheiden. Anschließend werden der PCF eines Ausgangsprodukts sowie der PCF mit angepassten Parametern berechnet, um einen Zusammenhang zwischen den betrachteten Einflussgrößen und dem CO₂-Fußabdruck herstellen zu können. Dieser Vergleich dient schließlich als Grundlage, um jedes weitere Produkt anhand der festgelegten Parameter beschreiben und berechnen zu können.

Eine Maschine als Ausgangspunkt

Die wichtigsten Einflussgrößen auf die PCFs der SW-Maschinen wurden schnell identifiziert: Antriebsart, Spindelanzahl, Baureihe sowie Anzahl der Bearbeitungsplätze. Als Ausgangsmaschine für die Berechnung wurde die BA W06-22 gewählt – eine der meistverkauften Maschinen des Unternehmens. Die initiale Berechnung erfolgte auf Basis der Produktkategorieregeln „Werkzeugmaschinen und Maschinen für die additive Fertigung“ (VDMA 34178) des Verbands deutscher Maschinenbauer. Dieser Ansatz betrachtet Kernelemente mit besonders hoher CO₂-Intensität – wie den Schaltschrank und die Elektromotoren – gesondert vom Rest der Maschine. Die Emissionsberechnung der Restmaschine erfolgt dann vereinfacht über das Gewicht und die entsprechenden Werkstoffe. Mangels verfügbarer Primärdaten zog SW überwiegend Sekundärdaten zu den entsprechenden Emissionsfaktoren heran und addierte gemäß Vorgabe des VDMA zusätzlich eine Umlage des Corporate Carbon Footprints.

Langfristige Optimierung und Erweiterung geplant

Für SW ist die PCF-Berechnung nicht nur auf dem Papier von Vorteil: Durch den neuen PCF-Rechner kann SW Kundenanfragen zu Treibhausgasemissionen auf Produktebene schnell und datenbasiert beantworten. Gleichzeitig ist das Unternehmen frühzeitig auf regulatorische Vorgaben vorbereitet und kann Risiken minimieren. Zudem ermöglicht die PCF-Berechnung die Identifikation von CO₂-Hotspots in den eigenen Produkten und somit die Ableitung gezielter Maßnahmen zur Emissionsreduktion. Dafür soll der PCF-Rechner künftig weiter optimiert werden – etwa durch Hinzufügen neuer Baureihen und weiterer Zusatzoptionen sowie durch die zunehmende Verwendung von Primärdaten aus PCFs der Lieferanten. Auch eine Betrachtung über die Produktion hinaus hin zu einem Cradle-to-Grave-Ansatz ist langfristig denkbar. Für die Beteiligten hat das Projekt jedoch bereits heute gezeigt, dass eine Berechnung von PCFs auch für Maschinenbauer mit breitem Portfolio sowohl umsetzbar als auch lohnend ist – und mit dem richtigen Ansatz in kurzer Zeit gelingen kann.