Umweltmanagement

1. Umweltmanagement • Rainer Züst • Dr. sc. techn., Gastprofessor an der TU Wien, • Schweizerisches Institut für Systems Engineering • E-Mail: rainer.zuest@swissinstitute.ch • Homepage: www.swissinstitute.ch Schweizerisches Institut für Systems Engineering

2. Rainer Züst • Dr. sc. techn., Dipl. Masch. Ing. ETH • 1993 – 1999 Assistenzprofessor für Betriebswissen-schaften an der ETH Zürich, seit 2000 Gastprofessor an der TU Wien • 2001 – 2004 Mitglied der Geschäftsleitung derETHags – Center for Sustainability at ETH Zurich • Mitinhaber „Schweizerisches Institut für Systems Engineering“ (www.swissinstitute.ch) • Autor diverser Bücher Schweizerisches Institut für Systems Engineering

3. Beispiele von aktuellen Projekten • Reorganisation der kantonalen Verwaltung • Ausbildung Gesamtprojektleiter Bereich Haustechnik • Ecodesign für eine Business-Area • Ecodesign sowie WEEE & RoHS-Umsetzung • Ecodesign-Workshops • Ecodesign-Implementierung und Schulung • Umsetzung EUP bei Agfa HealthCare • Diverse Vorlesungen und Kurse Schweizerisches Institut für Systems Engineering

4. Arbeitsbereich „Systems Engineering“ • Systems Engineering ist eine systematische Denkweise und Methodik zur Lenkung von Problemlöseprozessen im Kontext anspruchsvoller sozio- technischer Fragestellungen. • Vorlesung u.a. an der ETH Zürich • Kurse für Wirtschaft, Methodik- beratung in der Wirtschaft • (io Verlag 2004) • (io Verlag 2002) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

5. Arbeitsbereich „Ecodesign“ • ECODESIGN (umwelt- gerechte Produktentwicklung; • - Buch mit CD-ROM, Um- setzungsleitfaden, eLearning; • - Tools auf www.ecodesign.at • Vorlesung ETH Zürich, Kurse für die Wirtschaft, Beratung von Unternehmen • (io Verlag 2001) • (Kluwer 2002) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

6. Arbeitsbereich „Produktentwicklung“ • Produktentwicklung- und Innovationsprozesse, Prozessmanagement, Integration von Ecodesign • Diverse Mandate in der Wirtschaft, Beratung von Unternehmen • (Springer 2004) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

7. Einstieg: Wachstumsfalle • Bevölkerungswachstum • Steigender Ressourcenverbrauch • Zunahme an sozialen und gesellschaftlichen Konflikten Schweizerisches Institut für Systems Engineering

8. Bevölkerungswachstum weltweit Schweizerisches Institut für Systems Engineering

9. Getreideproduktion weltweit Schweizerisches Institut für Systems Engineering

10. Verfügbares Trinkwasser pro Person weltweit Schweizerisches Institut für Systems Engineering

11. Energieverbrauch weltweit [Source: EIA, International Energy Outlook 1999] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

12. Weitere Zahlen • jährlich Ausgaben, damit alle Menschen Zugang zu sauberem Wasser haben: 9‘000‘000‘000 US$ • Jährliche Ausgaben für Zigaretten/Tabak im EU-Raum: 50‘000‘000‘000 US$ • Jährliche Ausgaben für Verteidigung weltweit: 780‘000‘000‘000 US$ • Wert der täglichen Geldtransaktionen an weltweiten Kapitalmärkten: 1‘100‘000‘000‘000 US$ • [Basis: UNDP Development Report 1998] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

13. Ziel einer Nachhaltigen Entwicklung • Nachhaltige Entwicklung hat zum Ziel, mit einem intelligenten Einsatz der verfügbaren Ressourcen einen möglichst großen Nutzen für alle beteiligten Akteure (entlang der Wertschöpfungskette) und Zufriedenheit der Kunden und Konsumenten sowie der Gesellschaft bei minimaler Umweltbelastung und unter sozial fairen Bedingungen zu erzielen. Schweizerisches Institut für Systems Engineering

14. „Die Falle der zu engen Systemgrenzen“ • [Quelle: Luttropp & Züst 1998] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

15. Ziel von Ecodesign • Legalität: Einhaltung relevanter Gesetze / Ver-ordnungen (z.B. WEEE, RoHS, ISPM 15, …) • Legitimität: Firmen-Image, Produkt-Image, .. • Innovation: andere und breitere Sichtweise (Quer-denken), umfassendere Analyse, neue Ideen / umfassendere Lösungssynthese • Kostenstruktur: Umweltmanagement als Ressourcen-management • Motivation Mitarbeitende: Wahrnehmen von Verantwortung, effizientere Prozesse Schweizerisches Institut für Systems Engineering

16. Attraktive Handlungsfelder • Legalität: Einhaltung relevanter Gesetze / Ver-ordnungen (z.B. WEEE, RoHS, ISPM 15, …) • Legitimität: Firmen-Image, Produkt-Image, .. • Innovation: andere und breitere Sichtweise (Quer-denken), umfassendere Analyse, neue Ideen / umfassendere Lösungssynthese • Kostenstruktur: Umweltmanagement als Ressourcen-management • Motivation Mitarbeitende: Wahrnehmen von Verantwortung, effizientere Prozesse • Innovation: andere und breitere Sichtweise(Querdenken), umfassendere Analyse, neue Ideen / umfassendere Lösungssynthese • Kostenstruktur: Umweltmanagement als Ressourcenmanagement Schweizerisches Institut für Systems Engineering

17. Sozialverträgliche und umweltschonende Produkte • Verbesserungsmassnahmen, wie sie im Folgenden diskutiert werden, sollen primär zur Sicherung von Wettbewerbsvorteilen beitragen. • Im Zentrum stehen: • neue (innovativere) Produktideen (d.h. auch „Product-Service-Systems), • Rationalisierungspotenziale und • Kostenreduktionen. Schweizerisches Institut für Systems Engineering

18. Verfügbare Tools / Methoden • ECODESIGN PILOT: Buch, in englisch und deutsch (demnächst in japanisch), mit CD-ROM (inkl. Lern- teil) oder online: www.ecodesign.at/pilot (5 Sprachen) • Assistent – Umweltorientierte Bewertung von Produkten; online: www.ecodesign.at/assistent • Umsetzungsleitfaden (ECODESIGN Implemen- tation, Springer Verlag, 2004) • eLearning-Kurs: Universitätslehrgang der TU Wienwww.ecodesign.at/ulg Schweizerisches Institut für Systems Engineering

19. Ecodesign - Beispiele • - Stellmotoren (Sonnenstoren, Klimaanlagen) • Waschmaschine • Spülkasten Schweizerisches Institut für Systems Engineering

20. Beispiel Belimo [Quelle: Belimo] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

21. Hebelwirkung Ecodesign • Einsparung durch • (Eco-)Design [Quelle: Belimo] • Wärmebedarf am Standort Schweizerisches Institut für Systems Engineering

22. Life-Cycle-Thinking und Bewertung • Lebensphasen eines Produkts: Rohmaterialien, Herstellung, Distribution, Nutzung, Entsorgung • Umweltorientierte Bewertung, z.B. kumulierter Energieanalyse oder „screening LCA“: GAP-Analyse • Einflüsse von Beteiligten und Betroffenen, insbesondere in der Nutzung: Modellierung eines „sozio-technischen“ Systems (Nutzungsszenarien!!) • ausserordentliche Betriebszustände, Ausfälle, Störfälle, Schäden, …: Risiko-Betrachtungen Schweizerisches Institut für Systems Engineering

23. Life-Cycle-Thinking und Bewertung • Lebensphasen eines Produkts: Rohmaterialien, Herstellung, Distribution, Nutzung, Entsorgung • Umweltorientierte Bewertung, z.B. kumulierter Energieanalyse oder „screening LCA“: GAP-Analyse • Einflüsse von Beteiligten und Betroffenen, insbesondere in der Nutzung: Modellierung eines „sozio-technischen“ Systems (Nutzungsszenarien!!) • ausserordentliche Betriebszustände, Ausfälle, Störfälle, Schäden, …: Risiko-Betrachtungen Kostenabschätzungen Schweizerisches Institut für Systems Engineering

24. Life-Cycle-Costing:Beispiel Waschmaschine • Ein Waschmaschine kostet 3‘000.- Sfr. und ermöglicht 10‘000 Waschzyklen (in 15 Jahren). Für einen Wasch-zyklus werden ca. 50 l Wasser, 1 kWh Strom und 50 g Waschpulver benötigt: Schweizerisches Institut für Systems Engineering

25. Life-Cycle-Costing:Beispiel Waschmaschine • Ein Waschmaschine kostet 3‘000.- Sfr. und ermöglicht 10‘000 Waschzyklen (in 15 Jahren). Für einen Wasch-zyklus werden ca. 50 l Wasser, 1 kWh Strom und 50 g Waschpulver benötigt: 500‘000 Liter Wasser, respektive ca. 2‘500.- Sfr. 10‘000 kWh Strom, respektive ca. 2‘000.- Sfr. 500 kg Waschpulver, respektive ca. 2‘000.- Sfr. plus Service / Unterhalt im Umfang von 1‘500.- Sfr.Lösungsansatz: effizienterer Waschprozess Schweizerisches Institut für Systems Engineering

26. Beispiel V ZUG:Waschmaschinen [Quelle: V ZUG] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

27. Life-Cycle-Costing:Beispiel Spülkasten • Ein Spülkasten kostet 400.- Sfr. und ermöglicht Spülvorgänge. Für einen Spülvorgang braucht es 8 Liter Wasser. Schweizerisches Institut für Systems Engineering

28. Life-Cycle-Costing:Beispiel Spülkasten • Ein Spülkasten kostet 400.- Sfr. und ermöglicht 100‘000 Spülvorgänge (20 Spülvorgänge pro Tag über ca. 30 Jahre). Für einen Spülvorgang braucht es 8 Liter Wasser: 1‘600‘000 Liter Wasser, respektive ca. 8‘000.- Sfr.Lösungsansatz: effizienterer Spülvorgang, z.B. 2-Mengen-Spülkasten [Quelle: Geberit] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

29. Frühe Planungsphase entscheidend Schweizerisches Institut für Systems Engineering

30. Erkenntnis daraus • 1. Bedeutung der Produktentwicklung • 2. Frühe Planungsphase entscheidend • 3. Fokus auf Produkte / Product- Sercice-Systems (und nicht nur auf Standort) • Produkte / Dienstleistungen • Produktion / Standort Schweizerisches Institut für Systems Engineering

31. Ein praktisches Beispiel • Zitruspresse: 1.3 kg, Lebensdauer 80 h, 30 W • Materialien: Kunststoff (PP, ABS), Cu and PVC (Kabel), Stahl und Eisen (Motor) • Wo treten die grössten Umweltbelastungen auf? • Und wie würden Sie die Zitruspresse unter ökologischen Aspekten verbessern ? Schweizerisches Institut für Systems Engineering

32. Annahmen • Eine Familie produziert täglich 0.1 Liter Saft; • Für 0.1 Liter Saft werden 0.3 kg Orangen benötigt; • Lebensdauer 4 Jahre: 120 Liter Orangensaft, respektive 360 kg Orangen; • 120 mal Abwaschen: 330 Liter Wasser • 1m3 Wasser für Produktion von 1 kg Orangen, respektive 360‘000 Liter Wasser • Transport: 12'000 km per Schiff, 1'100 km mit LKW Schweizerisches Institut für Systems Engineering

33. Energiewert-Tabelle Niki Bay: „The Oil Point Method – A Tool for Indicative Environmental Evaluation in Material and Process Selection“, ISBN 87-90855-09-4 Schweizerisches Institut für Systems Engineering

34. Energieverbrauch für 1 Liter Orangensaft • 0.8 MJ Material (Zitruspresse) • 0.2 MJ Produktion (Zitruspresse) • 0.003 MJ Distribution (Zitruspresse) • Nutzung: • 5.4 MJ Bewässerung Pflanzen • 14.1 MJ Transport der Orangen • 0.002 MJEnergieverbrauch Presse: • 0.01 MJ Abwaschen Gerät • 0.3 MJ Geräteentsorgung Schweizerisches Institut für Systems Engineering

35. Ecodesign-Massnahme:Optimierung Pressvorgang • Trennen von Frucht und Saft Schweizerisches Institut für Systems Engineering

36. Kettle – Wie verbessern? Schweizerisches Institut für Systems Engineering

37. Ecodesign:Das Vorgehen • Life-Cycle-Thinking; Produktmodell (basierend auf Umweltparametern) / Systemabgrenzung • Umwelt-orientierte Bewertung: ökologische Stärken und Schwächen • Suche und Auswahl von Verbesserungsstrategien / Verbesserungsmassnahmen • Umsetzen der Massnahmen in der Produkt-entwicklung • Kommunikation der Resultate (nach Innen und Aussen) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

38. 1. Schritt: Life-Cycle-Thinking Schweizerisches Institut für Systems Engineering

39. 2. Schritt: Umweltorientierte Bewertung • Umwelt-orientierte Schwachstellen: • ökologie-orientierte Betrachtung (z.B. mittels LCA und LCA-ähnlichen Tools/Methoden) • Stakeholder-orientierte Betrachtung (z.B. umwelt-orientiertem QFD) • Benchmarking (z.B. mittels gezielten Quer-vergleichen) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

40. Umweltbewertung • Global warming (GW) • Ozone layer depletion (OD) • Acidification (AD) • Eutrophication (EU) • Photochemical oxidant creation (POC) • Abiotic resource depletion (ARD) • [Wimmer, Züst, Lee (2004)] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

41. Kumulierte Energieanalyse (KEA) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

42. Environmental Benchmarking • [Wimmer, Züst, Lee (2004)] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

43. Environmental Quality Function Deployment • [Wimmer, Züst, Lee (2004)] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

44. Vorgehen • Life-Cycle-Thinking • Ökologische Schwachstellen aus umwelt-orientierter Analyse, Stakeholder-Analyse sowie Benchmarking ( ökologischer Handlungsbedarf) • Suche und Auswahl von Verbesserungsstrategien und Verbesserungsmassnahmen • Umsetzen der Massnahmen in der Produkt-entwicklung • Kommunikation der Resultate (nach Innen und Aussen) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

45. ECODESIGN PILOT • CD-ROM [www.ecodesign.at/pilot] • [Wimmer, Züst (2002)] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

46. Ecodesign-Assistent [www.ecodesign.at/assistent] Schweizerisches Institut für Systems Engineering

47. Anwendung „Assistent“: Beispiel Alustuhl (l) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

48. Anwendung „Assistent“: Beispiel Alustuhl (ll) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

49. Anwendung „Assistent“: Beispiel Alustuhl (lll) Schweizerisches Institut für Systems Engineering

50. Vorgehen • Life-Cycle-Thinking • Ökologische Schwachstellen aus umwelt-orientierter Analyse, Stakeholder-Analyse sowie Benchmarking ( ökologischer Handlungsbedarf) • Suche und Auswahl von Verbesserungs-strategien und Verbesserungsmassnahmen • Umsetzen der Massnahmen in der Produkt-entwicklung • Kommunikation der Resultate (nach Innen und Aussen) Schweizerisches Institut für Systems Engineering