Technik für die Umwelt – Produktentwicklung
Grün mit System
Umweltschutz ist am lohnendsten, wenn alle ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen bereits bei der Planung eines Produktes systematisch berücksichtigt werden. Solche Produkte sind ein Gewinn für die Natur wie für den Geschäftserfolg – was Siemens mit vielen Beispielen beweist.
Umweltfreundlichen Produkten sieht man es eher selten an, dass sie Mensch und Natur weniger belasten. Ihre wahren Werte stecken im Inneren – oder manchmal auch nicht: So enthält der neue Computertomograph Somatom Definition ganze 80 % weniger von dem Schwermetall Blei als ein herkömmliches Gerät. Zudem sind umweltfreundliche Produkte inzwischen oftmals die wirtschaftlich erfolgreicheren – und daher nachhaltig im doppelten Sinn. Kein Wunder, dass der Trend bei Planung und Fertigung von Produkten eindeutig in Richtung Grün weist, egal, ob es sich um Industriegüter, Motoren, Fahrzeuge, medizinische Geräte oder um Haushalts- und Kommunikationstechnik handelt.
Siemens will auch mit umweltfreundlichen Produkten langfristig profitables Wachstum erreichen. "Damit dies keine Lippenbekenntnisse bleiben, haben wir eine Norm für die Entwicklung umweltfreundlicher Produkte geschaffen und in allen Bereichen verpflichtend eingeführt", erklärt Dr. Ferdinand Quella, zuständig für den produktbezogenen Umweltschutz bei Siemens. Das Regelwerk SN 36350 berücksichtigt alle Aspekte wie Energieeffizienz, Verringerung der Emissionen für die Reinhaltung der Luft und des Wassers sowie die Vermeidung gefährlicher Stoffe und den schonenden Umgang mit natürlichen Ressourcen durch neue Materialien und Fertigungsprozesse. Es betrachtet den Lebenslauf eines Produkts ganzheitlich von der Planungsphase bis zur Entsorgung. Nur so lässt sich der größte ökonomische und ökologische Nutzen erzielen.
Egal, welches Siemens-Produkt das Licht der Welt erblicken soll: Die Norm gilt für alle Entwicklungen. Erweist sich darüber hinaus ein Produkt als besonders umweltfreundlich, kann es nach einem gründlichen Prüfungsverfahren, das Siemens derzeit erarbeitet, eine Auszeichnung als Eco-Excellence-Produkt erhalten. Die Voraussetzung dafür ist, dass die neue Lösung die Anforderungen der Normen und die Eigenschaften der besten auf dem Markt verfügbaren Produkte deutlich übertrifft und damit dem Ziel der Nachhaltigkeit besonders gut entspricht.
Darüber hinaus werden alle drei Jahre Teams und Mitarbeiter für besonders umweltgerechte Produkte, Lösungen und Prozesse mit dem Siemens-internen Umweltpreis geehrt. 2006 verlieh eine Jury aus externen Wissenschaftlern und Siemens-Experten zum Beispiel Umweltpreise an den Computertomographen Somatom Definition, an den diesel-elektrischen Hybridantrieb für Container-Kräne, an energiesparende U-Bahn-Züge (siehe Beitrag Verkehr) sowie an den Bereich Power Generation wegen seines Engagements für umweltverträgliche Produkte.
Das Material ist entscheidend."Umweltschutz fängt beim Design umweltschonender Produkte und den Fertigungsprozessen an. Werden hier die entscheidenden Weichenstellungen nicht vorgenommen, kann man später nur schwer gegensteuern und erzielt mit einem größeren Aufwand ein geringeres Ergebnis", sagt Reinhard Kleinert, Experte im Fachzentrum Materials & Microsystems bei Siemens Corporate Technology in Berlin. "Die Materialforschung ist wichtig für die spätere Umweltverträglichkeit eines Produkts". Er und seine Kollegen arbeiten an einem Kunststoff, der aus Pflanzen wie Raps und nicht aus Erdöl gewonnen wird. Dieses Material kann bei der Entsorgung problemlos verbrannt werden. Dabei wird im Wesentlichen nur das CO2 frei, das die Pflanze beim Wachstum aufgenommen hat. Weiterer positiver Effekt: In der Landwirtschaft bleiben Arbeitsplätze erhalten. So wachsen in Deutschland heute auf 13 % der Ackerflächen nachwachsende Rohstoffe.
Allein bei Siemens könnten internen Schätzungen zufolge rund 50 t Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen eingesetzt werden. Doch bevor der Biokunststoff für Haushaltsgeräte, Motorengehäuse oder Kommunikationstechnik einsatzreif ist, müssen noch die Fertigungsprozesse etabliert werden. Dazu kooperiert Siemens im Forschungsvorhaben BioFun eng mit Unternehmen wie der BASF und Instituten wie dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration.
Die Hälfte Treibstoff sparen. Ein bereits wirtschaftlich erfolgreiches Beispiel, das die Eco-Excellence-Kriterien erfüllt, sind die diesel-elektrischen Hybridantriebssysteme ECO-RTG von Automation and Drives (A&D). Im Betrieb sparen sie 50 % Treibstoff ein, im Standby-Zustand sogar bis zu 70 %. Die Abgasemissionen sinken um die Hälfte, und außerdem sind die Systeme deutlich leiser. Sie arbeiten in fahrbaren Container-Kränen, wie sie zunächst bei APM Terminals International im spanischen Algeciras getestet wurden. Für den Produktmanager Alois Recktenwald war die zündende Idee dabei, "das Motormanagement mit einer Energiespeicherung zu kombinieren. Die beim Bremsen und Verlangsamen der Bewegung freiwerdende Energie wird zwischengespeichert, um bei der anschließenden Beschleunigung wieder genutzt zu werden."
Sparsamer Hybridantrieb: Fahrbare Containerkräne reduzieren mit dieselelektrischen Antrieben Treibstoffverbrauch und Abgase um etwa 50 %
Am ECO-RTG-System zeigt sich zugleich, wie fruchtbar eine Zusammenarbeit verschiedener Bereiche sein kann: Die neue Antriebstechnologie, an der Siemens mehrere Patente hält, hat Transportation Systems entwickelt. Industrial Solutions and Services sowie A&D haben die Technik an die speziellen Anforderungen angepasst. Auch der wirtschaftliche Vorteil ist enorm. Die Betriebskosten sinken um durchschnittlich 50 %. APM Terminals hat bereits über 50 ECO-RTG Kräne für Containerterminals in Spanien, Marokko, China und Indien geordert.
Eigene Norm noch übertreffen. Dass Kundenanforderungen, Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit hervorragend zusammenpassen, haben Siemens-Ingenieure von Medical Solutions zudem mit der Entwicklung des Computertomographen Somatom Definition bewiesen. Auch hier hatten die Entwickler das Ziel, die Vorgaben der Siemens-Norm 36350 zu übertreffen und ein Eco-Excellence-Produkt auf den Markt zu bringen. Mit diesem Vorsatz legten sie die ehrgeizigen Kriterien fest: Sie wollten die Dosis der Röntgenstrahlung für den Patienten halbieren, den Energieverbrauch um ein Drittel senken und den Bleianteil um über 80 % reduzieren. "Dieses ambitionierte Ziel war nur mit einem neuen technologischen Ansatz für die Röntgenröhre zu erreichen", sagt Johann Russinger, Koordinator für produktbezogenen Umweltschutz für den Somatom Definition in Forchheim.
Leichter Computertomograph: Der Somatom Definition (auch am Anfang des Beitrags) besitzt statt 110 kg Blei im Inneren nur noch 19 kg – 80 % weniger
Der entscheidende Kniff war der Einbau von zwei um 90 ° versetzten Röntgenröhren und die intelligente Steuerung CARE Dose 4D. Sie regelt die Strahlungsdosis abhängig von der zu untersuchenden Körperregion. Dabei zeichnen zwei Detektoren gleichzeitig mehrere Zeilen in einem Arbeitsgang auf, was eine bessere Nutzung des Röntgenstrahls ermöglicht. Für eine gute Bildqualität benötigt zum Beispiel ein Bild der Schulterregion mit hohem Knochenanteil eine höhere Dosis als die knapp darunter liegende Lungenregion. Ergebnis ist eine Dosisreduktion von bis zu 68 %. Das spart Energie und Kosten und setzt den Patienten keiner unnötigen Belastung aus. Um die Röntgenstrahlung abzuschirmen und um die großen rotierenden Massen eines Computertomographen mit einem Gegengewicht exakt auszubalancieren, wird typischerweise Blei eingesetzt. Auf das Bleigegengewicht konnte nun völlig verzichtet werden, der zur Abschirmung unerlässliche Bleianteil wurde auf ein Minimum reduziert: 19 kg statt wie bisher 110 kg.
Der Hybridmotor ECO-RTG und der Somatom Definition sind nur zwei Beispiele, dass systematisch geplanter Umweltschutz zu messbaren Erfolgen führt – sozusagen zu einer Win-Win-Win-Situation für Mensch, Umwelt und Wirtschaft. Siemens fertigt Produkte, die hohe Umweltstandards eigenständig definieren. Für die besonderen Leistungen bezüglich Nachhaltigkeitsaspekten in den drei Dimensionen Wirtschaft, Umwelt und Soziales wurde das Unternehmen seit 2000 zum siebten Mal in Folge in den Dow Jones Sustainability-Index aufgenommen.
Harald Hassenmüller