Gerechnet, nicht geschätzt: digitale Zwillinge als Schlüssel für den Product Carbon Footprint

Am Thema CO2-Fußabdruck kommen Unternehmen heute schlicht nicht mehr vorbei: In Form des Corporate Carbon Footprints (CCF) und Product Carbon Footprints (PCF) bilden akkurate Berechnungen der Treibhausgasemissionen den Kern wichtiger Nachhaltigkeitsbestrebungen und -gesetze. Das gilt insbesondere in der Europäischen Union, wo der PCF eine Schlüsselrolle im European Green Deal einnimmt. Der Gedanke dahinter: Um Emissionen verringern zu können, muss man zunächst wissen, woher sie stammen. Außerdem lassen sich auf Basis gemeldeter CO2-Fußabdrücke Benchmarks für Treibhausgasemissionen und darauf basierende Anreize oder Auflagen festlegen. Batterien sind als eine der ersten Produktklassen betroffen: Schon ab 2025 müssen Hersteller von neu in den Verkehr gebrachten Batterien den CO2-Fußabdruck ihrer Produkte erheben und melden. Umso dringender wird die Frage: Wie genau berechnet man einen PCF – und was benötigt man dafür?

Einfach erklärt – komplex berechnet

Die Berechnung eines vollständigen, Cradle-to-Grave PCF ist denkbar simpel erklärt: Man nehme die Emissionen aller Einzelteile eines Produkts während ihres gesamten Lebenszyklus und addiere sie:

1. Produktion:

Emissionen für Ressourcenabbau und Energieverbrauch in der Herstellung

2. Transport:

Emissionen für Ressourcenabbau und Energieverbrauch in der Herstellung

3. Nutzung:

Emissionen für Energieverbrauch in Nutzung und Abrieb

4. End-of-Life:

Emissionen für Rücktransport, Rückgewinnung, Verschrottung

Im Gegensatz zu dieser vollständigen Berechnung berücksichtigen Cradle-to-Gate Ansätze nur Emissionen bis zum Verkauf der Produkte. Dazu zählt auch der von der EU für Batterien beschlossene PCF, der die Nutzungsphase aus der Berechnung ausschließt.

Doch ob Cradle-to-Gate oder Cradle-to-Grave, die tatsächliche Berechnung des PCF bleibt in jedem Fall hochkomplex. Einerseits besteht nahezu jedes moderne Produkt aus einer Vielzahl an einzelnen Komponenten, die wiederum aus hunderten oder tausenden kleinen Einzelteilen wie Schrauben bestehen. Gleichzeitig kann kein Produzent alle Emissionen alleine erheben: Scope-3-Emissionen aus externen Quellen (etwa Nutzung beim Kunden, Lieferkette und Transport) machen rund 80 % des durchschnittlichen PCF aus. Der PCF erfordert also Digitalisierung und Transparenz entlang des gesamten Lebenszyklus, inklusive der Lieferkette – wo insbesondere kleinere Unternehmen oftmals noch Aufholbedarf haben.

Datenhomogenisierung dank digitaler Zwillinge

Um die ausgestoßenen Emissionen berechnen oder nach Verlassen der Werkstore zumindest akkurat anhand von Durchschnittswerten schätzen zu können, benötigen Unternehmen vor allem eines: eine große Menge an Daten. Diese müssen für jede der oft tausenden Produktkomponenten erhoben und mit dem Produzenten geteilt werden. Hier kommen digitale Zwillinge ins Spiel: Jedes noch so kleine Teil wird entlang seines gesamten Lebenszyklus von einem digitalen Abbild begleitet, das alle Produkt- und Emissionsdaten zusammenführt und speichert. Von entscheidender Bedeutung ist dabei eine semantische Datenhomogenisierung: Alle digitalen Zwillinge müssen über alle Zulieferer und Unternehmen hinweg die gleiche Semantik verwenden, d. h. Daten sinnvoll kontextualisieren und mit zugehörigen Aspekten speichern.

Diese Aspekte beschreiben den fachlichen Zusammenhang der Daten: Aus welcher Quelle stammen sie, zu welchem Zeitpunkt wurden sie erhoben und in welcher Maßeinheit liegen sie vor? Nur so behalten die Daten im Austausch zwischen Unternehmen ihre Bedeutung. Umso wichtiger sind Industriestandards und Open-Source-Ansätze, mit denen alle Unternehmen auf der gleichen Basis arbeiten. Zudem vereinfachen sie insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen den nicht-invasiven Einstieg in die Datenhomogenisierung.

Open Source und Interoperabilität: Lösungen aus der Praxis

Mit dem Bosch Semantic Stack bietet Bosch Connected Industry ein Portfolio für genau diese Anwendung. Dazu gehört unter anderem die Digital Twin Registry, mit der Unternehmen problemlos zehntausende Zwillinge anlegen und verwalten können, sowie der Aspect Model Catalog für eine einfache Zuordnung der Aspekte der digitalen Zwillinge. Der Bosch Semantic Stack setzt Open-Source-Lösungen ein und bildet dank Interoperabilität aller digitalen Zwillinge die Basis für die Teilnahme an Datenökosystemen wie Catena-X. Diese wiederum liefern in der Regel zentrale Vorgaben für die Berechnung des PCF, was den Prozess für alle Unternehmen vereinfacht und vergleichbar macht.

Wie die Berechnung des PCF mittels Bosch Semantic Stack in der Praxis ablaufen kann, verdeutlicht ein Beispiel von Bosch Rexroth. Der Bereich stellt eine große Vielfalt an industriellem Equipment bis Losgröße eins her. Im PLM Portal werden die Daten all dieser Produkte mithilfe digitaler Zwillinge und dem Bosch Semantik Stack konsolidiert. Darauf lassen sich innerhalb kürzester Zeit weitere Use Cases aufsetzen, so auch den PCF. Sobald alle notwendigen Daten für die Berechnung vorliegen, lassen sich die CO2-Fußabdrücke schnell ermitteln. Kunden können die PCF-Daten von Komponenten, die sie wiederrum in ihren Anlagen verbaut haben, zukünftig bequem über den jeweiligen digitalen Zwilling aufrufen und für die eigene PCF-Berechnung weiterverwenden.

Nächste Ausgabe: Digital Battery Passport

Insbesondere für Batteriehersteller ist der Product Carbon Footprint nicht der einzige nachhaltige Use Case mit hoher Dringlichkeit: Auch der digitale Produktpass wird 2027 für sie verpflichtend. Daher widmen wir unsere nächste Ausgabe von Sustainability Insights ganz dem Digital Battery Passport: Was er ist, wie er umgesetzt werden kann, und welche Rolle digitale Zwillinge auch dabei spielen. Stay tuned!