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Mit Automatisierung und Digitalisierung in Richtung Klimaneutralität

Mit Automatisierung und Digitalisierung in Richtung Klimaneutralität


Main Navigation 27.01.2022

Überall werden wir damit konfrontiert – ob beim Kauf von Haushaltsgroßgeräten oder eines neuen Fahrzeugs, in Industrie und Politik – die Themen Energieeffizienz und Klimaneutralität sind die wohl alles bestimmende Aufgabe dieser Zeit. Im November erst ging die Weltklimakonferenz COP26 im schottischen Glasgow zu Ende, wo erneut Vertreter aus ca. 200 Staaten zusammentrafen und über Ziele und Wege verhandelten, ihre Treibhausgasemissionen deutlich zu verringern, um die Beschlüsse des Pariser Klimaabkommens zu erreichen. Doch nicht nur politische Vorgaben, auch gesellschaftlicher Druck, wirtschaftliche Interessen, veränderte Kundenerwartungen, neue Erkenntnisse aus Forschung und Entwicklung – sie alle haben Einfluss auf die klimatische Trendwende. Die meisten großen Industrien haben die Notwendigkeit zum Handeln längst verstanden und entwerfen bereits Maßnahmen- und Investitionspläne, wie sie den Weg zur klimaneutralen Produktion beschreiten können.


Wir sprechen mit Dr.-Ing. Gunther Kegel, CEO der Pepperl+Fuchs Gruppe sowie Präsident des ZVEI e. V. (Verband der Elektro- und Digitalindustrie), über Nachhaltigkeit und Klimaneutralität sowie die aktuellen Entwicklungen und Herausforderungen für die Automatisierungsindustrie und Pepperl+Fuchs in den kommenden Jahren.

Herr Dr. Kegel, Sie sagten einmal, es sei noch nicht gelungen, allen gesellschaftlichen Gruppen zu vermitteln, dass die Elektrotechnik wie keine andere Disziplin für die Lösung der allermeisten großen Aufgaben der mit Abstand wichtigste „Enabler“ ist. Welche sehen Sie neben dem Klimawandel als die größten Herausforderungen der kommenden Jahre?
Kegel: Zunächst muss man klarstellen, dass der Umbau unserer Wirtschaft und Gesellschaft hin zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft mit erneuerbarem Strom als dominanter Energiequelle nicht nur für den Erhalt eines lebensfreundlichen Klimas notwendig ist. Wir werden Experten zufolge im Jahr 2050 etwa zehn bis elf Milliarden Menschen auf diesem Globus sein. Wohlstand und Lebensqualität für all diese Menschen lässt sich nicht mehr durch den Verbrauch nicht-erneuerbarer Ressourcen erreichen. Für die Mehrheit der Menschen, die in wirtschaftlichen Entwicklungsräumen wie Indien, Afrika oder China leben, ist das Narrativ des Verzichts auch keine zukunftsfähige Vision. Diese Menschen wollen alle erst einmal den Wohlstand westlicher Länder erreichen. Verzicht bedeutet auch immer nachlassende Bruttowertschöpfung und somit nachlassende Sozialprodukte. Die Kosten des Umbaus von Gesellschaft und Wirtschaft können aber nur durch wachsenden Wohlstand, also wachsende Wirtschaftsleistung bezahlt werden. Die Lösung kann deshalb nur lauten: durch Innovation Wachstum und Wohlstand in einer nachhaltigen Gesellschaft und Wirtschaft zu sichern. Unterstellen wir einmal, dass die zehn Milliarden Menschen in 2050 individuell so mobil wie die heutige Gesellschaft in den Industrieländern sein wollen. Dann fahren im Jahr 2050 auf diesem Erdball gut fünf Milliarden Fahrzeuge, im Vergleich zu heute ca. 1,3 Milliarden. Diese Fahrzeuge müssen dann zu annähernd 100 % aus recyceltem Material bestehen und ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen tanken. Dabei hat der Elektromotor einen zweieinhalb Mal besseren Wirkungsgrad als ein Verbrennungsmotor – wir erhöhen also die Energieeffizienz der Mobilität dramatisch. Und genau das ist die Aufgabe auch für alle anderen Sektoren: Industrie, Gebäude, Landwirtschaft, Handel und Dienstleistungen, etc. – Elektrifizierung und Energieeffizienz sind die Hebel der „All-Electric-Society“.

UN-Nachhaltigkeitsziele 2021
UN-Nachhaltigkeitsziele 2021

Der Umbau von Gesellschaft und Wirtschaft hin zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft kann nur durch wachsenden Wohlstand und wachsende Wirtschaftsleistung erreicht werden. Die 17 Indikatoren für Nachhaltigkeit und Wohlstand: Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen, 2021.


Sie sind in der Automatisierungsbranche allgemeinhin bekannt als großer Verfechter der Ingenieurskunst und der Elektrotechnik, die uns dem Ziel der Klimaneutralität ein großes Stück näher bringen können. Für welche Bereiche hätte die Industrie heute schon die technischen Möglichkeiten?
Kegel: Lassen Sie mich das anhand von ein paar Beispielen verdeutlichen. Unsere Dienstfahrzeugflotte mit Verbrennungsmotor verbrauchte in 2019 allein in Deutschland etwa 500 Terawattstunden (TWh) fossiler Brennstoffe. Die gleiche Fahrleistung hätte auch mit nur 220 TWh Strom erreicht werden können. Im Gebäude hat eine Luftwärmepumpe einen fünf Mal höheren Wirkungsgrad. 500 TWh verbranntes Gas könnten also durch 100 TWh Strom ersetzt werden. Auch in der Industrie können Energieverbräuche durch den Einsatz entsprechender Technologien massiv gesenkt werden. In der Fertigungsindustrie werden 40 % der Energie in Elektromotoren, Maschinen, Förderbändern etc. verbraucht. Würde man alle installierten Motoren durch neueste, energieeffiziente Servoantriebe austauschen und in intelligente Automatisierungslösungen einbetten, könnte man mehr als 80 % des Energieverbrauchs der Motoren einsparen. Auf die Fertigungsindustrie bezogen wären das immer noch 32 % Einsparung. Denken Sie an eine herkömmliche Förderstrecke, auf der sich wenige Fördergüter bewegen und trotzdem das gesamte, gegebenenfalls hunderte Meter lange Förderband bewegt wird. Teilt man die Strecke in kleine autonome Teilabschnitte, bewegen sich nur die Teile, die gerade auch ein Fördergut zu transportieren haben. Energieeinsparungen von bis zu 90 % sind so möglich. Um die kleinen Förderabschnitte zu synchronisieren und Transportgut zu identifizieren, setzen Fördertechnikhersteller bereits heute z. B. unsere RFID- und AS-Interface-Systemlösungen ein.

Weltweiter Stromverbrauch nach Sektoren, Quelle Statista 2021
Weltweiter Stromverbrauch nach Sektoren, Quelle Statista 2021

Der Anteil am weltweiten Stromverbrauch nach Sektoren im Jahr 2019 (Quelle: Statista 2021)


Das bedeutet also, dass bezogen auf die Automatisierung bereits umfassende technische Möglichkeiten für energieeffiziente Anlagen gegeben sind?
Kegel: Unsere Innovationen sind schon heute Teil nachhaltiger, energiesparender Lösungen in allen Bereichen der Industrie. Dabei tragen unsere Produkte selbst nur in einem verschwindend kleinen Anteil zum Energieverbrauch bei. Wir reden bei unseren Sensoren und Trennbausteinen über 24 Volt und einige Milliampere. Das Design leistungsarmer Elektronik liegt quasi in unserer DNA. Wir tragen schon immer sehr wenig zum Problem, aber sehr viel zur Lösung bei. Die Herausforderung besteht darin, bei unseren Kunden neue Maschinen und Anlagen zu automatisieren, die zum einen elektrisch und digital und zum anderen energieeffizient sind. Unseren Anwendern, sei es der Chemie-, Metall-, Lebensmittel-, Intralogistik- oder Automobilindustrie, die passenden Produkte für deren Elektrifizierung und Energieeffizienz zu liefern, ist der größte und direkte Hebel, den wir haben.

Wie sieht der Hebel für energieeffiziente Anlagen und Produktionsprozesse aus?
Kegel: Die Produkte und Systeme, die wir in energieeffiziente Anlagen unserer Kunden integrieren dürfen, heben sich durch eine generell verbesserte Funktionalität, Effizienz und Zuverlässigkeit ab, sind aber ansonsten eher eine „enabling technology“ für energieeffiziente und ressourcenschonende Produktionsprozesse. Es macht aber z. B. keinen Sinn, in einer alten, unveränderten Anlage nur die Sensorik auszutauschen, um so eine höhere Energieeffizienz zu erreichen. Man muss die Anlage und ihre Automatisierung schon ganzheitlich überarbeiten, wenn man Effizienzpotenziale heben will.

CO2-Emissionen pro industriellen Sektor Deutschland, Quelle: Destatis und ZVEI
CO2-Emissionen pro industriellen Sektor Deutschland, Quelle: Destatis und ZVEI

CO2-Emissionen aufgeteilt nach industriellen Sektoren in Deutschland (Quelle: Destatis und ZVEI). Der Anteil der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie an CO2-Emissionen ist verschwindend gering im Vergleich zur Metall- oder Chemieindustrie.


Welche Rolle spielen Industrie 4.0 und IIoT beim Ziel der Klimaneutralität?
Kegel: Klimaneutralität wird sich nur durch drei wesentliche Ausbaupfade erreichen lassen: umfassende Elektrifizierung, den Ausbau erneuerbarer Energieträger und eine erhöhte Energieeffizienz. Um Anlagen energieeffizienter zu machen, braucht man Automatisierung und Digitalisierung. Wenn Sie beispielsweise Energieerzeugung und Energieverbrauch intelligent koppeln wollen, die sogenannte Sektorkopplung, müssen beide Welten zunächst einmal digitalisiert sein. Dann kann der Verbraucher seinen Energiebedarf automatisch mit dem Erzeuger verhandeln und somit könnten z. B. Verbrauchsspitzen deutlich geglättet werden. Dazu ist Industrie 4.0 unerlässlich.

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Klimaneutralität wird sich nur durch drei wesentliche Ausbaupfade erreichen lassen: umfassende Elektrifizierung, den Ausbau erneuerbarer Energieträger und eine erhöhte Energieeffizienz.

Dr. Gunther Kegel, CEO Pepperl+Fuchs

Inwiefern wirft uns das weltweite und branchenübergreifende Problem der Lieferengpässe im Halbleiterbereich in der digitalen und klimaneutralen Transformation zurück?
Kegel: Noch hat die Transformation der Energieerzeugung vorrangig ein ganz anderes Problem: Die Planungs- und Genehmigungsverfahren dauern, vor allem hier in Deutschland, viel zu lange. Wir kommen gar nicht dazu, die geplante Windkapazität und den Leitungsausbau voranzutreiben, weil die entsprechenden Zulassungen teilweise mehrere Jahre dauern.

Automatisierungslösungen für die Prozessindustrie gehören seit jeher zum Geschäftsfeld von Pepperl+Fuchs. Wie steht es um weitreichende Veränderungen in der Öl- und Gasindustrie? Welche grundlegenden Veränderungen sehen Sie bereits heute in diesen Bereichen?
Kegel: Man sollte mit dem Abgesang auf Öl und Gas erst beginnen, wenn ausreichend Alternativen zur Verfügung stehen. Sonst werden die Kapazitäten zu schnell reduziert und wir erleben – so wie im Moment – eine regelrechte Explosion der Öl- und Gaspreise. In den Klimazielen der deutschen Bundesregierung spielen Wasserstoff und Power-to-Liquid-Verfahren eine große Rolle – allesamt potenzielle Applikationen für unsere Explosionsschutzlösungen, aber auch Sensorik wie Ventilstellungsrückmeldung und Identifikationssysteme werden dort gebraucht. Das Geschäft für die Prozessautomation wird auch im Bereich der üblichen Ex-Trennbausteine noch sehr lange wachsen. Je mehr Wasserstoff-Elektrolyseure und Raffinerien für synthetischen Brennstoff gebaut werden, desto mehr Geschäft kommt für uns hinzu.

Kann Pepperl+Fuchs mit seinen Produkten und Technologien dazu beitragen, dass die Öl- und Gasindustrie als ein wesentlicher Baustein in der heutigen Energieversorgung Teil der klimaneutralen Transformation ist?
Kegel: Öl und Gas sind Brückentechnologien, die als Energieträger Zug um Zug durch elektrische Energieträger Wasserstoff, Biogas und synthetische Brennstoffe abgelöst werden. Bei diesem Umbau werden unsere Produkte in wachsendem Ausmaß gebraucht. Dabei brauchen wir kein eigens dafür entwickeltes „grünes“ Produkt. Dem Sensor oder der 2-Draht-Ethernet-Technologie ist es egal, ob sie in einer konventionellen Anlage mit hohem CO2-Ausstoß oder beispielsweise in einer Anlage zur Wasserstoff-Elektrolyse eingesetzt werden. Die Anforderungen der neuen, klimaschonenden Maschinen, Anlagen und Prozesse werden zukünftig aber auch neue Anforderungen an die Funktionalität unserer Produkte, Systeme und Lösungen hervorbringen. Der eigene „Carbon-Footprint“ unserer Produkte spielt dabei eine absolut untergeordnete Rolle.

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Die Anforderungen der neuen, klimaschonenden Maschinen, Anlagen und Prozesse werden zukünftig auch neue Anforderungen an die Funktionalität unserer Produkte, Systeme und Lösungen hervorbringen. Der eigene „Carbon-Footprint“ unserer Produkte spielt dabei eine absolut untergeordnete Rolle.

Dr. Gunther Kegel, CEO

Die Chemieindustrie zählt mit ihren anfallenden Treibhausgasemissionen mit zu den energieintensivsten Industrien. Der Verband der Chemischen Industrie e.V. (VCI) analysierte bereits 2019 in der sogenannten „Roadmap 2050“ die technologischen Voraussetzungen, wie die chemisch-pharmazeutische Industrie ihr Ziel, vollständig CO2-neutral zu werden, erreichen kann. Nötig seien dazu neue Prozesstechnologien in der Basischemie und viel Strom aus erneuerbaren Energien. Von welchen neuen Prozesstechnologien sprechen wir und wie kann Pepperl+Fuchs diese Transformation mitgestalten?
Kegel: In der chemischen Industrie werden fast die Hälfte der fossilen Brennstoffe als Grundstoff zur Produktherstellung genutzt, in der der Kohlenstoff in der Regel gebunden bleibt. Die fossilen Grundprodukte durch nachwachsende, organische Rohstoffe zu ersetzen, ist technisch möglich, aber noch nicht auf dem Niveau von Großanlagen verfügbar. Es erscheint im Moment aber lohnenswerter, die entstehenden Produkte vollständig zu recyceln und so den Bedarf an Gas und Öl als Rohmaterial weiter zu reduzieren. Diese fossilen Energieträger vollständig zu substituieren, kann über viele Wege erfolgen. Die thermischen Prozesse lassen sich z. B. direkt elektrifizieren. Das Gas kann durch grünen Wasserstoff ersetzt werden oder die erneuerbare Energie wird in Power-to-Liquid-Verfahren genutzt, um synthetische Brennstoffe zu erzeugen. All das ist möglich, aber in Großanlagen noch wenig umgesetzt, auch weil der Strom noch viel zu teuer ist. Für diese Industrien sind also die Transformationsaufwendungen und Herausforderungen viel größer als bei uns in der Elektronikindustrie, aber wir brauchen die enge Zusammenarbeit zwischen uns Automatisierungsspezialisten und unseren Kunden, um zusammen neue energieeffiziente Lösungen zu entwickeln. Ohne unsere großen Anwender werden wir allein keinen messbaren Beitrag zum Klimaschutz erzeugen können. Die Nähe zu den großen Unternehmen wie der Chemie ist für unsere Innovationkraft von entscheidender Bedeutung.

Als wesentlicher Punkt der Klimaneutralität wird der Ausbau der erneuerbaren Energien angesehen. Pepperl+Fuchs ist mit seinen Sensorlösungen in den Bereichen Windenergie und der automatisierten Herstellung von Photovoltaikanlagen seit Jahren präsent. Welches Potenzial sehen Sie in den kommenden 10 Jahren?
Kegel: Egal ob in direkter Form, als Wasserstoff oder als Power-to-Liquid – der erneuerbare elektrische Strom ist ein wichtiger Faktor auf dem Weg zur Klimaneutralität. In Deutschland sollen bis 2050 etwa 2.000 TWh aus erneuerbaren Quellen stammen, das ist genau acht Mal so viel wie heute. Zusätzlich wollen wir aber aus dem Ausland 600 TWh in Form von Wasserstoff und Power-to-Liquid einkaufen. Das setzt entsprechende erneuerbare Stromkapazitäten überall auf der Welt voraus. Für uns ist das eine riesige Chance. Unsere Geschäfte werden entlang der Ausbauszenarien mitwachsen. Wir können unsere Umsätze im Bereich Windenergie und Photovoltaik also sicher verdreifachen. Großes Potenzial sehen wir mit unseren Produkten entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette, angefangen bei der Energieerzeugung über Elektrolyse, Speicherung und Transport bis hin zur Wasserstoff-Tankstelle und dem industriellen Einsatz.

Wasserstoff Applikationen
Wasserstoff Applikationen

Erneuerbare Energien, Wasserstoff und Power-to-X-Verfahren sind die Bausteine der ökologischen Transformation – und allesamt potenzielle Applikationen für unsere Explosionsschutz- und Sensoriklösungen.


Pepperl+Fuchs trägt als Markenfarbe ein charakteristisches Grün. Inwieweit spiegelt sich das beim Thema Effizienz und ökologischer Nachhaltigkeit in der Unternehmensgruppe wider? Welche Konsequenzen haben die Nachhaltigkeitsziele für Pepperl+Fuchs?
Kegel: Wir sind – Gottseidank – viel mehr Teil der Lösung als Teil des Problems. Unsere weltweiten Fertigungsstätten und Distribution Center sind auf dem neuesten technischen Stand und mit effizienten Automatisierungslösungen ausgestattet. Der Großteil der Treibhausgase, die in den Emissionskategorien (Scopes) 1 und 2 des Greenhouse Gas Protocols aufgelistet sind, entfällt bei Pepperl+Fuchs auf den Dieselkraftstoff unserer Dienstfahrzeugflotte und die gasbetriebenen Heizungsanlagen. Hier haben wir einige wenige mögliche Handlungsfelder. In Zukunft werden wir eher mehr Beiträge bei der Rücknahme und dem Recycling unserer Produkte leisten müssen. Alle Komponenten, die wir in unseren Produkten verbauen, sind werthaltig und sollten wiederverwertet werden. Hier bauen wir die Dokumentation der Materialverwendung auf. Die Möglichkeit des Recyclings wird in Zukunft auch in unseren Entwicklungs- und Konstruktionsprozessen Berücksichtigung finden müssen.

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In Zukunft werden wir eher mehr Beiträge bei der Rücknahme und dem Recycling unserer Produkte leisten müssen. Alle Komponenten, die wir in unseren Produkten verbauen, sind werthaltig und sollten wiederverwertet werden.

Dr. Gunther Kegel, CEO

Immerwährender digitaler und technologischer Wandel hatten bereits Einfluss auf die Ausrichtung der Unternehmensziele. Pepperl+Fuchs erarbeitete hierfür eigens eine „Digitale Agenda“. Sollte es nicht auch eine „Klimaagenda“ geben, wie Pepperl+Fuchs selbst klimaneutral wird?
Kegel: Ja, wir entwickeln zurzeit nicht nur eine „Digitale Agenda 2.0“ sondern auch eine „Nachhaltigkeitsagenda 1.0“, die unter anderem auch CO2-Emissionsziele ausweist. Ende des Jahres wollen wir unseren ersten Nachhaltigkeitsbericht erstellen. Dabei ist die Agenda recht schnell definiert: Dazu zählen die Umstellung aller Stromverträge auf „grünen“ Strom, die Einrichtung von Ladesäulen auf den Werksgeländen, genauso wie die Anpassung von Leasingverträgen für Dienstfahrzeuge auf E-Mobilität. Die wenigen positiven Auswirkungen, die uns die Corona-Krise gebracht hat, nämlich dass Web-Meetings viele Flug- und Geschäftsreisen ersetzen können, möchten wir auch zukünftig beibehalten. Unsere Gasheizungen sollten, wo immer möglich, auf Wärmepumpen umgestellt werden und natürlich wird auch die energetische Sanierung der Liegenschaften eine Rolle spielen. Ich bin sicher, dass wir schon in den nächsten 15 Jahren einen guten Teil unserer Ziele erfüllt haben werden.

Gibt es bereits konkrete Schritte bei Pepperl+Fuchs in Richtung Klimaneutralität?
Kegel: Die gibt es in der Tat. Ein Beispiel sind die Beipackzettel, die jedem einzelnen Produkt beiliegen. Im letzten Jahr haben wir begonnen bei der ersten Produktlinie diese durch einen gelaserten QR-Code auf dem Sensor und auf dem Verpackungslabel zu ersetzen, sodass alle Informationen digital abgerufen werden können. Wenn ein Kunde einhundert Geräte dieser Baureihe für seine Anlage bestellt, braucht er die Bedienungsanleitung im Normalfall nur einmal und nicht hundert Mal, der Rest des Papiers landet im Müll. Damit konnten wir im Jahr 2021 allein bei einer einzigen Produktlinie etwa acht Tonnen Papier einsparen – und für die Herstellung einer Tonne Papier braucht es im Schnitt 24 Bäume und große Mengen Wasser. Außerdem reduzieren wir auf Kundenseite eine nicht unerhebliche Menge Papiermüll. Unser Ziel ist es, nach und nach die Beipackzettel aller Produktlinien nur noch digital bereitzustellen.

Digitales Typenschild
Digitales Typenschild

Über das digitale Typenschild, einem gelaserten QR-Code auf dem Sensor, kann der Nutzer digital alle Sensorinformationen wie Datenblatt und Bedienungsanleitung aufrufen.


Wird Pepperl+Fuchs bis 2045 weltweit klimaneutral produzieren können?
Kegel: Ja, das werden wir. Die Herausforderungen für uns sind vergleichsweise klein und der viel größere Hebel liegt allemal in der Zusammenarbeit mit unseren Kunden. Aber auch wir werden unseren Beitrag leisten.