Digitalisierung

Industrie 4.0: Weder positiver noch negativer Einfluss auf Energieverbrauch

slz — Tue, 28 Nov 2023 08:38:45 +0000

Industrie 4.0: Weder positiver noch negativer Einfluss auf Energieverbrauch slz Di, 11/28/2023 - 09:38

Sabine Letz

Studie

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Digitalisierung

An der globalen Wertschöpfung des verarbeitenden Gewerbes hat China einen Anteil von 30 Prozent und ist damit das Land mit dem größten Anteil an der globalen Industrie-Produktion. Industrie 4.0 – die umfassende Digitalisierung der industriellen Produktion - soll nun dabei helfen, das Wirtschaftswachstum anzukurbeln und gleichzeitig Energiesparziele zu erreichen. Dabei herrscht jedoch Uneinigkeit in der Wissenschaft, ob Industrie 4.0 diese beiden Ziele vereinen kann. Eine Studie des Forschungsinstituts für Nachhaltigkeit (RIFS) hat zehn chinesische Sektoren des verarbeitenden Gewerbes zwischen 2006 und 2019 auf Zusammenhänge zwischen Industrie 4.0 und Energieindikatoren analysiert. Zwar haben bereits einige Studien die Auswirkungen digitaler Technologien auf den Energieverbrauch analysiert, wenige davon jedoch im chinesischen Kontext.

„Darüber hinaus wird das Konzept von Industrie 4.0 in bisherigen Studien kaum anerkannt“, sagt Erstautorin Stefanie Kunkel. „So wurde etwa in einigen Studien das Konzept der Industrie 4.0 stark vereinfacht - beispielsweise sind Roboter mit dem Einsatz von künstlicher Intelligenz gleichgesetzt worden. Dabei ist die Wissens- und Innovationsdimension dieser Technologie unbeachtet geblieben.“ Auch hätten frühere Studien seltener den Gesamt-Energieverbrauch ausgewertet und sich zumeist auf relative Energieverbräuche oder Energieeffizienz konzentriert. Dies könne dazu führen, dass das Ziel einer absoluten Reduktion von Energieverbräuchen aus dem Blick gerate, die jedoch für eine Dekarbonisierung des industriellen Sektors wichtig seien.

Gibt es einen signifikanten Zusammenhang zwischen Industrie 4.0 und Energieverbrauch?

Das Hauptziel der Studie sei es zu verstehen, inwieweit der Grad des Einsatzes von Industrie 4.0 mit dem Gesamtenergieverbrauch und der Energieintensität des verarbeitenden Gewerbes in China zusammenhänge - und ob die These, dass Industrie 4.0 zu Effizienz und damit Energieeinsparungen beitrage, durch statistische Auswertungen gestützt werden könne.

Der Begriff Energieintensität oder auch relativer Energieverbrauch beschreibt, wie viel Energie ein Sektor pro Euro an gefertigtem Gut verbraucht. Das Team um Kunkel hat zur Beantwortung der Forschungsfrage eine Paneldatenanalyse durchgeführt, in die Daten aus zehn Industriesektoren in einem Zeitraum von 14 Jahren (2006 bis 2019) einflossen. Diese Sektoren umfassten unter anderem etwa die Textilindustrie, Kunststoffherstellung oder auch Lebensmittelindustrie.

Digitale Rebound- und Wachstums- versus Effizienz-Effekte

Was den Gesamtenergieverbrauch im verarbeitenden Gewerbe in China betreffe, so zeigten die Ergebnisse, dass es keinen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Grad von Industrie 4.0 und dem Energieverbrauch gebe. „Die Beziehung ist zwar positiv, aber nicht signifikant“, erläutert Kunkel ihre Studie. So könne beispielsweise der Einsatz von Robotern anstelle von Handarbeit in der derzeit weniger digitalisierten Textilherstellung den Energieverbrauch der Textilherstellung erhöhen. Häufig träten sogenannte „digitale Rebound-Effekte“ auf, wenn die durch Digitalisierung erzielten Effizienzgewinne zu Kosteneinsparungen führten. Die eingesparten Ressourcen könnten ganz oder teilweise reinvestiert werden, und einen Teil oder die Gesamtheit der Effizienzgewinne kompensieren. Außerdem habe Digitalisierung generell einen wachstumsfördernden Effekt, der in der Regel ebenso den Energieverbrauch erhöhe.

Es gibt jedoch andere Studien, die den Ergebnissen von Kunkel et al. widersprächen, weil sie eine die Energieintensität der Industrie senkende Wirkung von Robotern und industrieller Digitalisierung festgestellt hätten – also einen effizienzsteigernden Effekt. Kunkels Team konnte eine negative Korrelation zwischen Industrie 4.0 und Energieintensität jedoch lediglich für bereits stark digitalisierte Sektoren belegen. Eine Erklärung hierfür könnte sein, dass in einem bereits stark vom Einsatz digitaler Technologien geprägten Sektor wie etwa dem Transportsektor Innovationen der Industrie 4.0 besser im Fertigungssystem integriert werden können und Effizienzpotenziale stärker zum Vorschein treten.

Die Autorinnen und Autoren geben als Limitation zu Bedenken, dass in bisherigen Studien digitalisierungsbedingtes Offshoring nicht berücksichtigt und Verringerungen der Energieintensität möglicherweise fälschlich der Digitalisierung selbst zugeschrieben worden seien. Um solche Effekte teilweise zu erfassen, haben Kunkel et al. den Indikator „CO2-Importe“ stellvertretend für die Energieintensität der importierten Güter einbezogen. Es zeigten sich signifikante positive Zusammenhänge zwischen CO2-Importen und der Ausprägung von Industrie 4.0, was darauf hindeuten könnte, dass mit steigendem Grad an Industrie 4.0 auch steigende CO2-Importe in die Fertigung assoziiert sind. Jedoch sei weitere Forschung erforderlich, um die zugrunde liegenden Dynamiken zu verstehen.

Schlussfolgerung

Eine Schlussfolgerungen der RIFS-Studie besteht darin, dass ein Fokus auf das Mantra „Energie-Effizienz erhöhen durch Digitalisierung“ für Nachhaltigkeits-Ziele und die Dekarbonisierung der Industrie unwirksam sein kann, wenn dies aufgrund von Wachstums- und Offshoring-Dynamiken zu einem insgesamt steigenden Gesamtenergieverbrauch führe. Es sollten weitere Faktoren berücksichtigt werden, wie etwa Auswirkungen auf Industrieverlagerungen, sektorspezifische Auswirkungen verschiedener digitaler Technologien, menschliche Fähigkeiten, Innovationen zu implementieren und sie in Richtung Nachhaltigkeit zu lenken, als auch die gleichzeitige Integration erneuerbarer Energien in der industriellen Fertigung. Das RIFS-Team empfiehlt ebenso neben Energievariablen künftig weitere Nachhaltigkeitsindikatoren wie Ressourcenverbrauch und Elektroschrott durch digitale Technologien in die Nachhaltigkeitsbewertung der Industrie 4.0 einzubeziehen.

Studienergebnisse auch für andere Staaten relevant

Am weltweiten Energieverbrauch hat die industrielle Fertigung im Jahr 2022 einen Anteil von 37 Prozent. China leistet den größten Beitrag am Anstieg dieses Verbrauchs. Eine Senkung des Energie-Bedarfs und die umweltfreundliche Gestaltung der Industrie-Produktion in China ist somit weltweit für den Klimaschutz von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund hat die Analyse des Zusammenhangs zwischen Energie und Industrie 4.0 für Industrievertreterinnen und -vertreter sowie politische Entscheidungstragende über China hinaus große Relevanz. Denn auch die Europäische Union und Länder in anderen Weltregionen hegen die Hoffnung, die Ziele der nachhaltigen Entwicklung mittels Digitalisierung adressieren zu können. Doch dies wird nicht automatisch gelingen, sondern muss gesteuert werden.

Fazit und Empfehlungen

Erstens sollten durch internationale Zusammenarbeit und Vereinbarungen wie Lieferkettenabkommen Innovationen im Bereich der Industrie 4.0 in der fertigenden Industrie auf die Reduktion des Energie- und Ressourcenbedarfs entlang der gesamten Wertschöpfungskette ausgerichtet werden. So kann verhindert werden, dass Industrie 4.0 zu einer verstärkten Verlagerung energieintensiver Herstellungsprozesse in Länder mit niedrigeren Umweltstandards führt.
Zweitens sollten die Mechanismen, mittels derer bestimmte Technologien den Energieverbrauch der Industrie beeinflussen, durch verstärkte Forschung unter Einbindung von Praxisakteuren besser verstanden werden. Welche Innovationen im Bereich der Industrie 4.0 dazu beitragen, die absolute globale Umweltbelastung zu reduzieren und wie diese durch Politik als auch Industrie gefördert werden kann, wird so entscheidbar.
Drittens kann eine konsequente Orientierung der Industrie 4.0 an Nachhaltigkeitszielen dazu beitragen, die wachstumsfördernde Wirkung von Industrie 4.0 auf Ziele wie die Dekarbonisierung und Förderung der Kreislaufwirtschaft zu richten.

Publikation:

S. Kunkel, P. Neuhäusler, M. Matthess and M.F. Dachrodt: Industry 4.0 and energy in manufacturing sectors in China. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 188, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113712

Ein Fazit der RIFS-Studie: Das oft postulierte Mantra „Energie-Effizienz erhöhen durch Digitalisierung“ stellt sich für Nachhaltigkeits-Ziele und die Dekarbonisierung der Industrie meistens als unwirksam heraus. RIFS/ Kathleen Friedrich

Digitalisierung Inwieweit stimmt es, dass die Digitalisierung in der "Industrie 4.0" die Energieeffizienz verbessert und damit die Energieintensität in der Industrie verringert? Ein Team des Forschungsinstituts für Nachhaltigkeit (RIFS) hat zehn Sektoren der industriellen Fertigung Chinas zwischen 2006 und 2019 daraufhin analysiert. Das Fazit der Studie: Anders als von Politik und Wirtschaft postuliert, scheint die Digitalisierung in China nicht automatisch Energiesparpotenziale in der fertigenden Industrie zu entfalten. 2311_Digitalissierung Stefanie Kunkel

Inwieweit stimmt es, dass die Digitalisierung in der "Industrie 4.0" die Energieeffizienz verbessert und damit die Energieintensität in der Industrie verringert? Ein Team des Forschungsinstituts für Nachhaltigkeit (RIFS) hat zehn Sektoren der industriellen Fertigung Chinas zwischen 2006 und 2019 daraufhin analysiert. Das Fazit der Studie: Anders als von Politik und Wirtschaft postuliert, scheint die Digitalisierung in China nicht automatisch Energiesparpotenziale in der fertigenden Industrie zu entfalten.

Digitalisierung und Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit Digitalisierung und Transformation zur Nachhaltigkeit Globale Implikationen soziotechnischen Wandels 0

Digitalisierte Branchen nicht immer widerstandsfähiger als nicht digitalisierte

slz — Tue, 11 Jul 2023 08:30:03 +0000

Digitalisierte Branchen nicht immer widerstandsfähiger als nicht digitalisierte slz Di, 07/11/2023 - 10:30

Sabine Letz

Datenanalyse

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slz

Die globale Ausbreitung des SARS-CoV-2-Virus im Jahr 2020 hat zu einem Rückgang der globalen Wirtschaftsleistung um 3,5 Prozent im Vergleich zum Vorjahr geführt. Auch in Deutschland gingen die wichtigsten Wirtschaftsindikatoren in allen Branchen während der Krise zurück; allerdings waren nicht alle Sektoren gleichermaßen betroffen. Im Zuge unterschiedlicher Widerstandsfähigkeit von Sektoren wurden vermehrt die Chancen der Digitalisierung für die Wirtschaft, etwa durch Homeoffice und Automatisierung, diskutiert und Rufe nach mehr Digitalisierung laut. Dies werfe jedoch die Frage auf, so das Autorenteam der neuen Studie am RIFS, ob der Grad der Digitalisierung tatsächlich mit der wirtschaftlichen Leistung von Wirtschaftssektoren während der Krise in Verbindung gebracht werden könne. Denn es gebe nur wenig Belege für den Zusammenhang der sozioökonomischen Leistung von Branchen und deren Digitalisierungsgrad.

Die Wissenschaftlerin und die Wissenschaftler analysierten anhand von Aktienmarktperformance, Bruttowertschöpfung (BWS) und Beschäftigungsdaten die Widerstandsfähigkeit (Resilienz) und verglichen sie mit dem Grad der Digitalisierung von Wirtschaftssektoren in Deutschland im Pandemiejahr 2020. Ihre Frage: Welche Unterschiede lassen sich in der sozioökonomischen Widerstandsfähigkeit zwischen mehr und weniger digitalisierten Wirtschaftszweigen in der Covid-19-Krise in Deutschland feststellen?

Dass stark digitalisierte Sektoren in der Covid-19-Krise durchweg resilienter waren als weniger digitalisierte Sektoren, könnten die Studienergebnisse nicht bestätigen, so das RIFS-Team. Branchen mit hoher und mittelhoher digitaler Intensität wiesen zwar eine bessere Aktienmarktperformance auf als solche mit geringer und mittlerer Digitalisierungsintensität. Jedoch sei die hohe Fluktuation und Unsicherheit auf dem Aktienmarkt nachteilig für die Widerstandsfähigkeit der Wirtschaft.

Branchen mit geringer digitaler Intensität schnitten hingegen in Bezug auf Bruttowertschöpfung und Beschäftigung besser ab als diejenigen mit hoher und mittlerer digitaler Intensität, mit Ausnahme des Informations- und Kommunikationssektors. Insbesondere zeigten die Daten, dass Branchen mit geringer und mittlerer digitaler Intensität – wie etwa öffentliche Verwaltung, Bildung, Verteidigung, Gesundheit, Sozialarbeit und Baugewerbe - mit Ausnahme der Informations- und Kommunikationsbranche, die einzigen waren, bei denen die Beschäftigung während der Pandemie zugenommen habe.

„Die Beobachtungen führten schließlich zu der These, dass Digitalisierung möglicherweise kein Allheilmittel ist, um die soziale und wirtschaftliche Resilienz der Wirtschaft in Krisenzeiten zu erreichen“, sagt Erstautorin Stefanie Kunkel. Ein positiver Zusammenhang der Digitalisierung mit Aktienmarktwerten sei für Investorinnen und Investoren relevant. Jedoch schienen gerade ‚menschennahe‘, öffentliche Sektoren wie etwa Gesundheit und Bildung - mit niedrigeren Digitalisierungsgraden - stabiler zur Wertschöpfung und Beschäftigung in der Krise beizutragen.

Die Autoren um Kunkel wiesen in der Studie jedoch darauf hin, dass es sich nicht um eine Analyse von kausalen Zusammenhängen handle. Eine ihrer Schlussfolgerungen: Eine erhebliche Rolle für die Resilienz von Sektoren in der Krise spiele staatliche Unterstützung - einige Studien gehen weiter und folgern, dass staatliche Unterstützung womöglich der Hauptgrund für Resilienz in der Krise sei.

Empfehlungen für die Wirtschaft

Eine Politik, die sich nur auf die Förderung der Digitalisierung konzentriert, um künftige Krisen abzumildern, könnte sich als fehlgeleitet erweisen. Die Digitalisierung führt nicht nur zu veränderten Berufsprofilen, die möglicherweise besser qualifizierte Arbeitskräfte begünstigen und zu einer größeren Lohnungleichheit führen, sondern birgt auch ökologische Risiken wie einen erhöhten Energie- und Ressourcenverbrauch. Stattdessen sollten sich politische Maßnahmen zur Förderung der Widerstandsfähigkeit und finanzielle Unterstützungsprogramme in Krisenzeiten auf die Stärkung der sozialen und ökologischen Widerstandsfähigkeit konzentrieren, indem sie auf Sektoren abzielen, die die Stabilität fördern und eine umfassendere sozial-ökologische Transformation im Einklang mit internationalen Nachhaltigkeitszielen unterstützen, wie etwa an den Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen.

Empfehlungen für Unternehmen

Für Unternehmen wiederum empfiehlt das Team, dass Führungskräfte Arbeitsumgebungen schaffen sollten, in denen Fern- und Vor-Ort-Aufgaben gleichmäßig auf die Mitarbeitenden verteilt sind, um zu vermeiden, dass sich die digitale Kluft zwischen der Belegschaft in Krisenzeiten vergrößere. In Hinblick auf ökologische Ziele sollten digitale Technologien genutzt werden, um Umweltparameter zu messen, Energie- und Materialverbräuche entlang der Lieferkette zu senken, und umweltfreundlichere Geschäftsmodelle beispielsweise im Rahmen der Kreislaufwirtschaft zu identifizieren. Auf diese Weise könnten Beschäftigte in künftigen Krisen gleichmäßiger von der Digitalisierung profitieren, ihre digitalen Kompetenzen verbessern und soziale, wirtschaftliche und ökologische Ziele miteinander in Einklang gebracht werden.

Mit dieser Analyse könnte bereits heute die Frage für künftige Krisen gestellt werden: Welche Faktoren ermöglichen es, dass die Digitalisierung von Branchen das Erreichen von Zielen wie Wohlbefinden und Umweltschutz unterstützt? Jetzt und künftig sollte letztendlich ein Wandel zu höheren ökologischen Standards eingeleitet werden, denn die vergangene Krise allein habe nicht dazu geführt.

Publikation:

Stefanie Kunkel, Simon Terhorst und Grischa Beier: Digitalisation and resilience of industry sectors: a descriptive analysis of the COVID-19 crisis in Germany, Int. J. Technological Learning, Innovation and Development. DOI: 10.1504/IJTLID.2023.10055714.

Digitalisierung führt nicht nur zu veränderten Berufsprofilen, sondern birgt ökologische Risiken wie einen erhöhten Energie- und Ressourcenverbrauch. Shutterstock/ TippaPatt

Digitalisierung Weit verbreitet ist die Annahme, dass die Digitalisierung Unternehmen und Branchen bei der Bewältigung von Krisen helfen kann. Doch inwiefern haben sich stark digitalisierte Sektoren in der Covid-19-Krise als widerstandsfähiger herausgestellt? Dieser Frage hat sich ein Team vom Forschungsinstitut für Nachhaltigkeit (RIFS) anhand von sozioökonomischen Parametern vor und nach der Corona-Krise gewidmet. Das überraschende Ergebnis: Weniger digitalisierte Branchen weisen teilweise eine höhere Widerstandsfähigkeit in der Krise auf. Ein möglicher Erklärungsgrund für diese Resilienz ist staatliche Unterstützung. 2307_Digitalisierung

Weit verbreitet ist die Annahme, dass die Digitalisierung Unternehmen und Branchen bei der Bewältigung von Krisen helfen kann. Doch inwiefern haben sich stark digitalisierte Sektoren in der Covid-19-Krise als widerstandsfähiger herausgestellt? Dieser Frage hat sich ein Team vom Forschungsinstitut für Nachhaltigkeit (RIFS) anhand von sozioökonomischen Parametern vor und nach der Corona-Krise gewidmet. Das überraschende Ergebnis: Weniger digitalisierte Branchen weisen teilweise eine höhere Widerstandsfähigkeit in der Krise auf. Ein möglicher Erklärungsgrund für diese Resilienz ist staatliche Unterstützung.

Digitalisierung und Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit Digitalisierung und Transformation zur Nachhaltigkeit Globale Implikationen soziotechnischen Wandels 0

Wie sozial akzeptiert ist autonomes Fahren?

slz — Fri, 16 Jul 2021 09:32:10 +0000

Wie sozial akzeptiert ist autonomes Fahren? slz Fr, 07/16/2021 - 11:32

Sabine Letz

Studie

Jude Kurniawan

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Der Einsatz von autonomen Fahrzeugen (AF) im öffentlichen Verkehr ist ein Plan für viele Städte, weil AF als integraler Bestandteil von Smart Cities angesehen werden, welche die urbane Mobilität bequemer, effizienter und nachhaltiger machen. Derzeit sind selbstfahrende Varianten weltweit in der Erprobung - von den Niederlanden, den USA, Großbritannien, Schweden, Deutschland bis nach Japan, um nur einige zu nennen (siehe: https://imoveaustralia.com/smart-mobility-projects-trials-list/) . Während jedoch die Weiterentwicklung autonomer Fahrzeuge rasch vorangeschritten ist, hinkt unser Verständnis der sozialen Dimensionen hinterher. Infolgedessen sind Gesellschaften - selbst wenn AF realisierbar wäre - möglicherweise noch nicht bereit, selbstfahrende Fahrzeuge zu akzeptieren und anzunehmen.

„In unserem Artikel werfen wir einen tieferen Blick auf die Wahrnehmung der Bürgerinnen und Bürger von autonomen Fahrzeugen in Singapur“, erklärt Erstautor Jude Kurniawan vom IASS. „Wir wollen besser verstehen, wie AF-Technologien und Mobilitätsplattformen angenommen und erfolgreich eingesetzt werden könnten.“ Und Singapur hat früher als andere Städte mit Tests dieser Technologie begonnen.

Was bedeutet autonomes Fahren?

„Autonomes Fahren“ steht für Technologien, welche die Kontrolle über Fahrzeuge übernehmen, die sonst ein Mensch am Steuer durchführen würde. Dazu gehören nicht nur fahrzeuginterne, sondern ebenso externe Technologien, die dem Fahrzeug helfen, zu navigieren und die Umgebung wahrzunehmen: Lidar- (steht für Light Detection and Ranging und nutzt Lichtwellen zur Abstandsmessung) und Radarsensoren (steht für Radio Detection and Ranging und misst über Frequenzen Geschwindigkeit und Abstände) sowie Videokameras, die die Umgebung überwachen.

Für die Navigation sind autonome Fahrzeuge außerdem mit GPS ausgestattet und zusammen mit weiteren Komponenten des Onboard-Navigationssystems kennen die Fahrzeuge ihre Position. Ein Zentralrechner an Bord verarbeitet alle Sensoreingaben und steuert Fahrfunktionen wie Lenken, Beschleunigen und Bremsen.

Es gibt sechs Automatisierungsstufen: Stufe 0 ist ein vollständig manueller Modus, in dem der oder die Fahrende die Kontrolle über das Fahrzeug hat. Die Stufen 1 und 2 stehen für automatische Funktionen zur Unterstützung der Fahrenden. Beispiele dafür sind der Tempomat und die Spurwechselerkennung.

Bei den Automatisierungsstufen 3 und 4 übernimmt das autonome Fahrzeug in bestimmten Teilen der Fahrt die volle Kontrolle über das Fahrzeug, aber der Eingriff des Fahrenden ist in komplexen Situationen von Zeit zu Zeit erforderlich. Auf Stufe 5 übernimmt das Fahrzeug die volle Kontrolle. Beim vollständig autonomen Fahren sind die Fahrzeuge so programmiert, dass sie die Umgebung scannen, die Verkehrsbedingungen verstehen und Entscheidungen in Bezug aufs Manövrieren und die Route treffen. Hierunter fallen auch Technologien für vernetzte Fahrzeuge. Da diese im vollautonomen Modus viele komplexe Entscheidungen treffen müssen, die eine bessere Kenntnis der Standorte anderer Fahrzeuge sowie der Straßen- und Verkehrsbedingungen anhand der von der Straßeninfrastruktur gesendeten Informationen wie etwa Ampeln und Schildern erfordern, sind sie sowohl von Fahrzeug-zu-Fahrzeug vernetzt als auch von Fahrzeug-zu-Infrastruktur.

Wie bereit sind die Menschen für autonomes Fahren?

Die Studie zitiert einen im Juli 2020 veröffentlichten Index, der eine Handvoll Länder mit einem hohen Grad an Bereitschaft zur Implementierung von AF identifiziert: Singapur belegt den ersten Platz vor den Niederlanden und Norwegen. Singapur liegt ebenso bezüglich Politik und Gesetzgebung sowie Verbraucherakzeptanz an erster Stelle.

Die folgenden Faktoren wurden berücksichtigt: Politik und Gesetzgebung, Technologie und Innovation, Infrastruktur und Verbraucherakzeptanz. KPMG

In Bürgerdialogen wurde mit Einwohnerinnen und Einwohnern verschiedener Städte zur Zukunft der selbstfahrenden Mobilität diskutiert. Die Ergebnisse der Workshops deuten darauf hin, dass die Einwohner Singapurs dem autonomen Fahren sehr positiv gegenüberstehen. Tatsächlich stehen die Singapurer diesem Thema aufgeschlossener gegenüber als die Bevölkerung in Europa und Nordamerika. Die Bürgerinnen und Bürger Singapurs sind optimistischer in Bezug auf autonome Mobilität (74 Prozent) als Europäer (56 Prozent) und Nordamerikaner (60 Prozent).

Was erwarten die Menschen vom autonomen Fahren?

In Fokusgruppendiskussionen fanden Forschende in Singapur heraus, dass sich die Erwartungen aus den aktuellen Herausforderungen der Menschen im Umgang mit bestehenden Verkehrssystemen ableiten lassen. So äußerten die Teilnehmenden etwa, dass der Besitz eines Autos teuer sei und die Fahrt mit öffentlichen Verkehrsmitteln innerhalb der Stadt zu lange dauere. Fazit: In Singapur wünschen sich die Menschen daher kostengünstigere, zuverlässigere und effizientere Verkehrsmittel als die bestehenden. Da das vorhandene öffentliche Verkehrssystem in Singapur bereits einen hohen Standard aufweist, würden die Singapurer entsprechend hohe Erwartungen an selbstfahrende Technologien haben.

Singapur diente als Beispiel, so das Autorenteam der Publikation, um zu verstehen, wie autonomes Fahren in Städten eingeführt werden könne. Die daraus gezogenen Erkenntnisse und Lehren seien anwendbar und zu berücksichtigen, wenn Städte ihre eigenen AF-Einsätze planen. Vor allem die soziale Akzeptanz von selbstfahrenden Fahrzeugen sei zu berücksichtigen, die Fragen zu sozioökonomischen, -technischen, -kulturellen und -politischen Aspekten des täglichen Lebens aufwerfe.

Publikation:
Jude H. Kurniawan, Samuel Chng and Lynette Cheah: The Social Acceptance of Autonomous Vehicles, IEEE Potentials, Vol. 40, no. 4, pp. 39-44, July 2021. DOI: 10.1109/MPOT.2020.2991059.

So könnte das Autonome Fahren künftig aussehen. Shutterstock/ Suwin

Energie Digitalisierung Weltweit wird der Einsatz von autonomen Fahrzeugen erprobt. Neben der Technik geht es jedoch auch darum, ob und wie autonomes Fahren in der Gesellschaft akzeptiert wird. Eine neue Studie von Forschenden des IASS und der Universität für Technologie und Design in Singapur (SUTD) erläutert anhand des Beispiels Singapur, worauf bei Einführung des autonomen Fahrens in Städten geachtet werden sollte. 2107_AutonomesFahren_dt

Weltweit wird der Einsatz von autonomen Fahrzeugen erprobt wie etwa selbstfahrende Mülllaster, städtische Warentransporte oder öffentliche Busse. Neben der Technik geht es jedoch auch darum, ob und wie autonomes Fahren in der Gesellschaft akzeptiert wird. Eine neue Studie von Forschenden des Instituts für transformative Nachhaltigkeitsforschung (IASS) und der Universität für Technologie und Design in Singapur (SUTD) erläutert anhand des Beispiels Singapur, worauf bei Einführung des autonomen Fahrens in Städten geachtet werden sollte.

Die Verkehrswende als sozial-ökologisches Realexperiment (EXPERI) Energiewende und gesellschaftlicher Wandel 0

Die Digitalisierung der Industrie sozial-ökologisch gestalten

Felix Beger — Tue, 11 May 2021 12:39:14 +0000

Die Digitalisierung der Industrie sozial-ökologisch gestalten Felix Beger Di, 05/11/2021 - 14:39

Prof. Dr. Grischa Beier

Die Modernisierung von Produktionsprozessen gemäß Industrie 4.0 könnte zu Effizienzgewinnen führen. Shutterstock/phloxii

Die Digitalisierung in der Wirtschaft ist seit einigen Jahren in vollem Gange. Sie lässt sich durch drei prägnante Veränderungsprozesse charakterisieren: Neben ganzen Wertschöpfungsmodellen verändern sich auch Informations- und Ressourcenflüsse, was in diesem Beitrag näher betrachtet werden soll.

Veränderung von Informationsflüssen

Im Bereich der Informationsflüsse ist die digitale Vernetzung eine Möglichkeit, die Umweltauswirkungen von Unternehmensaktivitäten entlang der Wertschöpfungskette durchgängig zu erfassen und transparent zu machen – für das Management, externe Stakeholder und nicht zuletzt potenzielle Kundinnen und Kunden. Hier kann die Digitalisierung des betrieblichen Nachhaltigkeitsmanagements einen wichtigen Beitrag leisten.

Mit Hilfe von digitalen Technologien könnte dafür die Qualität und Verfügbarkeit von Daten (etwa maschineller Material- und Energieverbrauch) auf Produkt- und Prozessebene verbessert werden. Besonders geeignete digitale Ansätze scheinen hier unter anderem Big Data und Künstliche Intelligenz zu sein (Beier, Kiefer & Knopf 2020).

Einheitliche Standards zur Datenerhebung im Rahmen des Nachhaltigkeitsmanagements können zudem die Vergleichbarkeit von Umweltdaten über Sektoren- und Ländergrenzen hinweg ermöglichen. Eine derart vereinheitlichte Datenlage verbessert nicht nur die Transparenz, sondern kann Berechnungen des ökologischen Fußabdrucks verbessern und damit die Entwicklung neuer ressourcenschonenderer Produkte unterstützen (Agez et al., 2020).

Veränderung von Ressourcenflüssen

Für eine nachhaltige Transformation im Bereich der Ressourcenflüsse sind die Paradigmen von Dekarbonisierung und Dematerialisierung zentral. Bei der Dekarbonisierung steht die Reduktion von klimaschädlichen Gasen, vor allem CO2, im Vordergrund. Schwerpunkt ist hier die nachhaltige Energieversorgung auf der Basis von erneuerbaren Energieträgern. Bei der Dematerialisierung wird das Ziel verfolgt, wirtschaftliche Produkte und Dienstleistungen mit einem Minimum an Materialeinsatz, Abfall und Emissionen zu erzeugen und dort, wo es nicht vermeidbar ist, auf umweltverträgliche Materialien oder Prozesse auszuweichen.

Bei der Implementierung des Industrie 4.0-Konzepts ist zunächst zu beachten, dass dafür alle beteiligten Fertigungssysteme mit Sensorik, Aktuatoren, Prozessoren und Kommunikationstechnik nachgerüstet oder durch moderne Systeme ersetzt werden müssen, um beispielsweise Datenerhebung und -analyse zu ermöglichen und vernetzbar zu werden. Das für Industrie 4.0 notwendige „Upgrading“ ganzer Fertigungssysteme ist also zunächst mit einem erheblichen initialen Ressourcenaufwand verbunden. Andererseits besteht die Hoffnung, dass die Digitalisierung in der Wirtschaft – und hier besonders der industriellen Produktion – durch Effizienzsteigerung und das Ermöglichen von Kreisläufen („Circular Economy“) ressourcenschonendere Wirtschaftsweisen unterstützen kann (Bag et al., 2021; Rajput & Singh, 2020).

Der bekannteste Ansatz zur Materialeinsparung ist die additive Fertigung, mit der auch leichtere Produkte hergestellt werden können, die wiederum weitere Effizienzpotenziale in der Nutzungsphase ermöglichen (Ford & Despeisse 2016; Dilberoglu et al. 2017; Rinaldi et al. 2020). Die Kreislaufwirtschaft kann nur dann als wirtschaftliches Leitparadigma implementiert werden, wenn sie systemisch angelegt ist und den gesamten Produktlebenszyklus berücksichtigt. Im Bereich der Produktentwicklung muss sichergestellt sein, dass das zukünftige Produkt modular und zerlegbar aus gut recycelbaren und sicheren Materialien hergestellt wird. Alle relevanten material- und montagebezogenen Informationen müssen in einem Digital Twin enthalten sein, der in nicht proprietären und weithin anerkannten Datenmodellen dargestellt wird. Diese digitalen Zwillinge können dann als Grundlage für Recycling-, Upcycling- und Reverse-Logistics-Prozesse dienen, die für die Kreislaufwirtschaft von entscheidender Bedeutung sind.

Diese Aktivitäten müssen mit der Einrichtung digitaler Plattformen einhergehen, die eine anwenderfreundliche B2B-Vermittlung und den Handel mit Sekundärrohstoffen ermöglichen. Hierfür könnte der derzeit in der EU entwickelte elektronische Produktpass für elektronische Produkte ein guter Ausgangspunkt sein. Darüber hinaus müssen offene Datenräume geschaffen werden, in denen Best-Practice-Beispiele für die Wiederverwendung von Materialien und Demontagegerechte Gestaltung komplexer Produkte sowie andere relevante Erkenntnisse aus öffentlich finanzierten Projekten der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Diese Bemühungen könnten dazu beitragen, den Materialfluss zwischen verschiedenen Industriesektoren durch digitale Technologien besser zu koppeln und zu integrieren.

Abbildung 1: Prognosen zum Energieverbrauch von IKT und Datenzentren

Eine zunehmend digitalisierte Wirtschaft benötigt auch sehr viel Energie. Wie in der Abbildung dargestellt, prognostizieren einige Studien (leicht) steigende Energiebedarfe für die weltweite Nutzung von IKT bis 2030 (Andrae & Edler, 2015; Andrae, 2019; Hintemann & Clausen, 2016).

Andererseits bestehen auf Prozessebene interessante Effizienzpotentiale für mehr Energieeffizienz. Produktionsprozesse können durch Digitalisierung in energetischer Hinsicht optimiert werden. So wird in der Robotik daran gearbeitet, dass Roboter Aktionen nicht wie bisher so schnell wie möglich, sondern nur so schnell wie nötig durchführen. Dieser Ansatz konnte in einer Untersuchung Energieeinsparungen von bis zu 30 Prozent erzielen (Riazi et al., 2016).

Die Digitalisierung der Wirtschaft ermöglicht es zudem, das Zusammenspiel verschiedener Industrien ökologisch symbiotisch zu gestalten. Eine flächendeckende Integration der Wirtschaft im Sinne der sogenannten Sektorenkopplung ist langfristig wünschenswert, um ein sektorübergreifendes Optimum im energetischen Zusammenspiel verschiedener Industrien zu erreichen. Um den Anteil erneuerbarer Energien am Gesamtenergieverbrauch zu erhöhen und dabei gleichzeitig die Schwankungen in deren Produktion abzufedern, müssen digitale Technologien für die Sektorenkopplung eingesetzt werden. Dabei wird die Industrie zu einem aktiven Akteur in einem dezentralen Energiemanagement. Vielversprechend ist dabei der Ansatz, die produktionsseitige Flexibilität von Industrie 4.0 mit der hohen Volatilität erneuerbarer Energien in Einklang zu bringen, indem Produktionsprozesse gezielt so zeitlich verschoben werden, dass ihr Energiebedarf am größten ist, wenn erneuerbare Energie in hohem Maße verfügbar ist (Ma et al. 2020; Faheem et al. 2018).

Schlussfolgerungen

Ob solche Ansätze den Mehrbedarf an Rohstoffen und Energie für die Ausrüstung mit und den Betrieb von digitalen Technologien in der Wirtschaft kompensieren können, ist wissenschaftlich bisher nicht belegt (Niehoff & Beier, 2018). Studien zeigen, dass die Modernisierung von Produktionsprozessen gemäß Industrie 4.0 zwar zu Effizienzgewinnen führen dürfte, in vielen Fällen jedoch keine signifikante Reduzierung des Material- und Energieverbrauchs nachgewiesen werden kann (Fritzsche, Niehoff & Beier 2018). Die Gründe dafür liegen in einer absoluten Steigerung der Produktion, einer Tendenz, sich im Laufe der Zeit ausschließlich auf die Prozesseffizienz zu konzentrieren, und einem Versäumnis, das Potenzial der Digitalisierung im Umweltmanagement von Unternehmen auszuschöpfen (Beier, Kiefer & Knopf 2020).

Es deutet sich allerdings an, dass ihr Einsatz, insofern er gezielt und mit Augenmaß erfolgt, durchaus positive ökologische Effekte erzielen kann. Die Realisierung von Potenzialen und die Vermeidung negativer Feedbacks, sogenannter Rebound-Effekte, hängen dabei auch von der Schaffung adäquater Anreize, Rahmenbedingungen und Verpflichtungen seitens der Politik ab.

Abbildung 2: Geographische Verteilung der Wertschöpfung bei der IKT-Herstellung [in %] im Jahr 2017, nach UNCTAD (2019)

Zahlreiche Rohstoffe für die Produktion von digitalen Geräten, die überwiegend im Globalen Norden genutzt werden, werden mit hohen Kosten für Mensch und Umwelt in den Ländern des Globalen Südens abgebaut. Es muss dringend verhindert werden, dass die Digitalisierung die existierenden Ungleichgewichte zwischen Globalem Norden und Süden weiter verstärkt.

Die Vereinbarkeit von Umwelt- und Klimaschutzzielen mit der Digitalisierung allein in die Hände von Unternehmen und Konsumentinnen und Konsumenten zu legen, ist nicht ausreichend. Vielmehr braucht es klug gesetzte politische und regulative Rahmenbedingungen für eine nachhaltige Gestaltung der Digitalisierung. Das übergeordnete Ziel der nachhaltigen Entwicklung bietet sich dabei als sozial-ökologisches Leitbild für eine kohärente und klar am Gemeinwohl orientierte Gestaltung der Digitalisierung an.

Um die im Rahmen dieser Transformation zwangsläufig auftretenden Konflikte und Dilemmata angemessen behandeln zu können, sollten alle relevanten Akteure an einem gemeinsamen Prozess der Ko-Gestaltung von Zielen, Regeln und Rahmenbedingungen für eine Governance-Struktur im Einklang mit den normativen Zielen der Nachhaltigkeit beteiligt werden (Renn, Beier & Schweizer 2021). Damit die nachhaltige Gestaltung der digitalisierten Wirtschaft gelingen kann, sollte in den nationalen und der internationalen Debatte das Wohl von Mensch und Umwelt in den Vordergrund gerückt werden und eine konsequente Ausrichtung der Digitalisierung an den UN-Nachhaltigkeitszielen erfolgen.

Literatur

Agez, M., Wood, R., Margni, M., Strømman, A. H., Samson, R. & Majeau‐Bettez, G (2020). Hybridization of complete PLCA and MRIO databases for a comprehensive product system coverage. Journal of Industrial Ecology.

Andrae, A. S. G. & Edler, T. (2015). On global electricity usage of com-munication technology: trends to 2030. Challenges, 6(1), 117–157.

Andrae, A. S. G. (2019a). Comparison of Several Simplistic High-Level Approaches for Estimating the Global Energy and Electricity Use of ICT Networks and Data Centers. International Journal, 5, 51.

Bag, S., Yadav, G., Dhamija, P. & Kataria, K. K. (2021). Key resources for industry 4.0 adoption and its effect on sustainable production and circular economy: An empirical study. Journal of Cleaner Production 281, 125233.

Beier, G., Kiefer, J. & Knopf, J. (2020). Potentials of big data for corporate environmental management: A case study from the German automotive industry. Journal of Industrial Ecology 57 (8), 1883.

Dilberoglu, U. M.; Gharehpapagh, B.; Yaman, U. & Dolen, M. (2017). The role of additive manufacturing in the era of industry 4.0. Procedia Manufacturing, 11, pp. 545–554.

Faheem, M.; Shah, S.B.H.; Butt, R. A.; Raza, B.; Anwar, M.; Ashraf, M. W.; Ngadi, Md.A. & Gungor, V.C. (2018). Smart grid communication and information technologies in the perspective of industry 4.0: Opportunities and challenges. Computer Science Review, 30, 1–30.

Fritzsche, K.; Niehoff, S. & Beier, G. (2018). Industry 4.0 and climate change—Exploring the science-policy gap. Sustainability, 10 (12), 4511.

Ford, S. & Despeisse, M. (2016): Additive manufacturing and sustainability: an exploratory study of the advantages and challenges. In: Journal of Cleaner Production 137. pp. 1573-1587.

Hintemann, R. & Clausen, J. (Eds.). 2016. Green Cloud? The current and future development of energy consumption by data centers, networks and end-user devices: Atlantis Press.

Ma, S.; Zhang, Y.; Liu, Y.; Yang, H.; Lv, J. & Ren, S. .(2020). Data-driven sustainable intelligent manufacturing based on demand response for energy-intensive industries. Journal of Cleaner Production, 274,123155.

Niehoff, S. & Beier, G. (2018): Industrie 4.0 and a sustainable development: A short study on the perception and expectations of experts in Germany. In: International Journal of Innovation and Sustainable Development, Special issue on Advances in Green Economy and Sustainability 12 (3), pp. 360-374.

Rajput, S. & Singh, S. P. (2020). Industry 4.0 Model for circular economy and cleaner production. Journal of Cleaner Production 277, 123853.

Renn, O.; Beier, G. & Schweizer, P.-J. (2021). The opportunities and risks of digitalisation for sustainable development: a systemic perspective. GAIA – Ecological Perspectives for Science and Society; 30:23–8. Doi: 10.14512/gaia.30.1.6.

Riazi, S., Bengtsson, K., Bischoff, R., Aurnhammer, A., Wigström, O. & Lennartson, B. (2016). Energy and peak-power optimization of existing time-optimal robot trajectories. In 2016 IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE) (pp. 321–327).

Rinaldi, M.; Caterino, M.; Fera, M.; Manco, P. & Macchiaroli, R. (2020). Technology selection in green supply chains – the effects of additive and traditional manufacturing. Journal of Cleaner Production, 124554.

UNCTAD ( 2019). Digital Economy Report 2019: Value Creation and Capture: Implications for Developing Countries. https://unctad.org/en/PublicationsLibrary/der2019_en.pdf.

Dieser Beitrag erschien zuerst am 21. April 2021 im „inclusive productivity“-Blog.

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grb Digitalisierung und Transformation zur Nachhaltigkeit Globale Implikationen soziotechnischen Wandels

Zu Risiken und Nebenwirkungen der Digitalisierung

slz — Tue, 02 Mar 2021 11:28:02 +0000

Zu Risiken und Nebenwirkungen der Digitalisierung slz Di, 03/02/2021 - 12:28

Sabine Letz

Digitale Daten

matg

slz

Digitalisierung

IASS-Projektteam DiDaT übergibt Weißbuch

Dieser Herausforderung hat sich das Team des IASS-Projekts „Digitale Daten als Gegenstand eines transdisziplinären Prozesses (DiDaT)“ in den vergangenen zwei Jahren gestellt. In einem breit angelegten, transdisziplinären Prozess wurden für die Bereiche Mobilität, Gesundheit, Landwirtschaft, Zukunft von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) und Soziale Medien exemplarisch 24 unerwünschte Folgen der Nutzung digitaler Daten identifiziert.

Über 150 Fachleute aus Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Zivilgesellschaft waren an diesem Prozess beteiligt. Transdisziplinäre Prozesse dienen dazu, komplexe, gesellschaftlich hoch relevante, wenig verstandene Probleme zu beschreiben, zu analysieren und damit besser zu verstehen. Wissenschaftliches Wissen, Erfahrungswissen aus der Praxis und gesellschaftliche Werte und Ziele werden zusammengeführt, um die Probleme zu identifizieren und mögliche Lösungswege auszuloten und zu bewerten.

Die Ergebnisse von DiDaT wurden in einem Weißbuch zusammengefasst, das am 2. März 2021 dem Bundesbeauftragten für den Datenschutz und die Informationsfreiheit, Prof. Ulrich Kelber, übergeben wurde.

Das Weißbuch besteht aus zwei Teilen, in denen es um drei wesentliche Aspekte geht:

Identifikation und Beschreibung der „Unseens“, womit die unbeabsichtigten, aber zu erwartenden oder möglichen Folgen gemeint sind. Zugleich erfolgt eine Einschätzung von deren Bedeutsamkeit vor dem Hintergrund normativer Ziele und Werte.
Beim Umgang mit den Unseens entstehen Zielkonflikte zwischen den verschiedenen Stakeholdern, die mit unterschiedlichen Werten, Interessen, ökonomischen Folgen und/oder ethischen Prinzipien verbunden sind.
Jedes Weißbuchkapitel liefert „Sozial robuste Orientierungen“ für den Umgang mit den unbeabsichtigten Folgen. Diese Orientierungen umreißen, wie gehandelt werden müsste, um zu einem verantwortungsvollen und nachhaltigen Umgang mit digitalen Daten zu kommen.

Allgemeine Schlussfolgerungen von DiDaT

Die Bundesrepublik steht vor der Aufgabe, für die Nutzung digitaler Daten einen gesetzlichen und sozialen Rahmen zu schaffen. Bisher war diese Technologie-Innovation weitgehend privatwirtschaftlich gestaltet und Akteure der Bundesrepublik waren nur marginal beteiligt. Technologische Projekte wie GAIA-X sollen zum Aufbau einer leistungs- und wettbewerbsfähigen, sicheren und vertrauenswürdigen Dateninfrastruktur für Europa beitragen. Dennoch herrscht Nachholbedarf bei der Entwicklung nationaler, europäischer und globaler Datenstrategien oder bei gesetzlichen Verordnungen wie etwa die EU eprivacy-Verordnung.

Unweigerlich wird es in diesem Prozess zu Abwägungskonflikten kommen. Ein augenfälliges Beispiel ist die Abwägung zwischen dem Schutz von personenbezogenen Daten und anderen Interessen, etwa aus der Wirtschaft, aber auch gegenüber dem Gemeinwohl, etwa beim öffentlichen Gesundheitsschutz – in der Covid-19-Pandemie ist dieser Zielkonflikt sehr konkret geworden. Andere Beispiele sind ein Verbot des Darknets als auch die Aufhebung der Verschlüsselung gegenüber dem Schutz von Internetnutzerinnen und -nutzern.

Transdisziplinäre Prozesse bieten sich an

Um bei diesen Fragen zu gesellschaftlich breit getragenen Lösungen zu kommen, bieten sich transdisziplinäre Prozesse wie DiDaT an, in denen Wissenschaft und Praxis gemeinsam Verantwortung tragen und auf Augenhöhe zusammenarbeiten. Verschiedene Wissensstände werden so zusammengeführt, um zu nachhaltigen Orientierungen für den Umgang mit diesen Fragen zu kommen/ zu gelangen.

Der zweijährige transdisziplinäre Prozess des wechselseitigen Lernens zwischen Wissenschaft und Praxis war aufwändig und erfolgreich. Er kann als Modell für die Entwicklung von „Sozial robusten Orientierungen“ zu anderen fundamentalen, kontroversen Themen genutzt werden, etwa um eine Verhärtung oder den Abbruch von Diskursen zu vergleichbar komplexen und vielschichtigen Fragen zu verhindern. Die Stärke eines transdisziplinären Prozesses liegt in einer Identifizierung und Bewertung der „Unseens“ (Wo liegt das Problem?) und in seinem Beitrag, nicht umsetzbare Lösungen zu vermeiden.

Für eine Reihe von Herausforderungen, die das Projekt DiDaT beschrieben hat, wären weitere transdisziplinäre Prozesse ein Mittel, um nachhaltige Lösungen zu entwickeln. Zentral und für viele Bereiche relevant ist die Frage nach der Datenhoheit: Ein Kernproblem der digitalen Transformation, das die Wirtschaft und Wissenschaft, die öffentliche Hand und alle weiteren Akteure der Gesellschaft langfristig beschäftigen wird.

Publikationen des DiDaT-Projektes:

Scholz, R. W., Beckedahl, M., Noller, S., Renn, O., unter Mitarbeit von Albrecht, E., Marx, D., & Mißler-Behr, M. (Eds.). (2021). DiDaT Weißbuch: Orientierungen zum verantwortungsvollen Umgang mit digitalen Daten – Orientierungen eines transdisziplinären Prozesses. Baden-Baden: Nomos.

Scholz, R. W., Albrecht. E., Marx, D., Mißler-Behr, M., Renn, O., & van Zyl-Bulitta, V. (Eds.). (2021). Supplementatorische Informationen zum DiDaT Weißbuch: Verantwortungsvollen Umgang mit digitalen Daten – Orientierungen eines transdisziplinären Prozesses. Baden-Baden: Nomos.

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Digitalisierung Systemische Risiken Governance Das Team des IASS-Projekts „Digitale Daten als Gegenstand eines transdisziplinären Prozesses“ - oder kurz DiDaT genannt - hat sich in den vergangenen zwei Jahren mit den unbeabsichtigten Risiken und Nebenwirkungen der Digitalisierung befasst. Nun haben die rund 150 Fachleute aus Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Zivilgesellschaft dem Bundesbeauftragten für Datenschutz und Informationsfreiheit, Prof. Ulrich Kelber, ihre ersten Ergebnisse in Form eines Weißbuchs vorgelegt. 210302_Didat

Wer die Begriffe „Digitalisierung“, „Gesellschaft“ und „Veränderung“ in eine Suchmaschine eingibt, erhält Millionen von Treffern – Ausdruck der tiefgreifenden Transformation unserer Gesellschaft, die durch die Digitalisierung ausgelöst wurde und wird. Diese globale Transformation bringt zwangsläufig Risiken und Nebenwirkungen mit sich. Die Nachhaltigkeitsforschung steht vor der Herausforderung, diese unbeabsichtigten Risiken und Nebenwirkungen – die sogenannten „Unseens" – zu identifizieren und Strategien zu entwickeln, die einen angemessenen Umgang mit unerwünschten Effekten ermöglichen.

Digitale Daten als Gegenstand eines transdisziplinären Prozesses (DiDaT) Systemische Risiken Digitalisierung und Transformation zur Nachhaltigkeit Systemische Risiken Globale Implikationen soziotechnischen Wandels Agenda 2030, SDGs und die Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 0

Vertieft die Pandemie die globale digitale Kluft?

Felix Beger — Tue, 21 Apr 2020 10:12:45 +0000

Vertieft die Pandemie die globale digitale Kluft? Felix Beger Di, 04/21/2020 - 12:12

Kerstin Fritzsche

Durch die Coronakrise könnten sich globale Ungerechtigkeiten der Digitalisierung verstärken. Adobe Stock/Kike Arnaiz/Stocksy

Arbeitnehmer*innen ziehen ins Homeoffice um, Freund*innen treffen sich virtuell in Video-Konferenzen, der Onlinehandel boomt und Tracing-Apps sollen Infektionsketten nachverfolgen: Viele Länder erleben im Zuge der Corona-Pandemie einen Digitalisierungsschub. Gerade Entwicklungs- und Schwellenländer könnten jedoch in ihren Bemühungen für die Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft zurückgeworfen werden. Umso mehr gilt es nun, die Versäumnisse bei der Gestaltung einer global gerechten Digitalisierung nachzuholen.

In vielen Entwicklungs- und Schwellenländern wurden in den letzten Jahrzehnten wichtige Etappen im Bereich der Armutsbekämpfung, der Gesundheitsvorsorge, des Zugangs zu Wasser und Strom und der wirtschaftlichen Entwicklung gemeistert. In Folge der Corona-Pandemie, warnt Achim Steiner, Leiter des Entwicklungsprogramms der Vereinten Nationen (UNDP), könnte nun in manchen Ländern ein Jahrzehnt an Entwicklungsfortschritt vernichtet werden.

Damit besteht auch die Gefahr, dass sich die wirtschaftliche und technologische Kluft zwischen Industrie-, Schwellen- und Entwicklungsländern weiter vergrößert – vor allem mit Blick auf die Digitalisierung. Viele Länder des Globalen Südens haben in den letzten zwei Jahrzehnten verstärkt Anstrengungen unternommen, um die Möglichkeiten und Fähigkeiten ihrer Bürgerinnen und Bürger zur Teilhabe am digitalen Wandel zu verbessern, die Digitalisierung in Wirtschaft und Verwaltung voranzubringen und ein neues technologieaffines Unternehmertum zu fördern. Die Auswirkungen der Corona-Pandemie könnten den Fortgang dieser Bemühungen nun gefährden und den langfristigen Handlungsspielraum vieler Länder zur Erreichung ihrer digitalen Entwicklungsziele verengen.

Fehlende Investitionen verlangsamen digitale Entwicklung

Die Gesundheitskrise stellt viele Länder des Globalen Südens vor große finanzielle Schwierigkeiten. Darüber hinaus drohen ihnen ein schwerer wirtschaftlicher Abschwung und eine neue Schuldenkrise. Damit könnten Investitionen in Infrastrukturen und den Bildungssektor zurückgehen. Auch die Schaffung regulativer Rahmenbedingungen, die den digitalen Wandel von Wirtschaft und Gesellschaften unterstützen, könnte im Corona-Krisenmodus zu kurz kommen. Zwar haben kürzlich die 20 größten Industrie- und Schwellenländer (G20) sowie zahlreiche private Kreditgeber zugestimmt, dass die ärmsten Länder bis zum Ende des Jahres ihren Schuldendienst aussetzen können. Zudem hat die Weltbank angekündigt, bis zu 160 Mrd. US-Dollar bereitzustellen, um Entwicklungs- und Schwellenländer bei der Bewältigung der wirtschaftlichen Folgen der Pandemie zu unterstützen. Allerdings wird vielfach Kritik geäußert, dass diese Maßnahmen zwar Erleichterungen, jedoch auch neue Schulden mit sich bringen und bei Weitem nicht ausreichen.

Viele Startups und Unternehmen der Digitalwirtschaft werden in den Ländern des Globalen Südens nun vor großen Herausforderungen stehen, Investoren zu gewinnen und finanzielle Hilfen zu erhalten. Im März dieses Jahres wurde bereits mehr Kapital aus Ländern des Globalen Südens abgezogen als während der Finanzkrise 2008. Durch die Krise verschlechtert sich zudem das allgemeine wirtschaftliche Umfeld – ganz davon abgesehen, dass die Unternehmen und ihre Mitarbeiter*innen auch direkt von Ausgangssperren und -beschränkungen sowie Versorgungsengpässen und der Gefahr einer Infektion mit dem neuen Corona-Virus betroffen sind.

Globale Ungleichheiten verstärken sich

Vor diesem Hintergrund wird für viele Länder des Globalen Südens eine Teilhabe an der „digitalen Dividende“ in Form von Wirtschaftswachstum, Arbeitsplätzen und verbesserten Dienstleistungen durch die Digitalisierung – die ohnehin für sie bisher eher mager ausgefallen ist – zusehends erschwert. Hinzu kommt, dass sich die Ungleichgewichte in der globalen Digitalwirtschaft weiter zugunsten der „Big Player“ verschieben könnten. Bereits vor der Corona-Pandemie wurde die Dominanz US-amerikanischer und chinesischer Digital-Unternehmen von vielen staatlichen, privatwirtschaftlichen und zivilgesellschaftlichen Akteuren im Globalen Norden und Süden kritisiert. Nun zeigt sich, dass gerade Plattformunternehmen wie Amazon, Google, Facebook und Netflix dank der gestiegenen Nutzung von Online-Angeboten zu den Gewinnern der Corona-Pandemie zählen könnten. Es ist davon auszugehen, dass kleinere, dezentrale Online-Angebote es damit noch schwerer haben werden, sich erfolgreich zu etablieren.

Zudem könnte diese Entwicklung die Position der Europäischen Union, der USA und anderer Länder stärken, die sich für einen möglichst unbeschränkten weltweiten Handel mit elektronisch übertragbaren Gütern einsetzen. Schon seit längerem besteht auf Ebene der Welthandelsorganisation (WTO) ein Disput zwischen ihnen und einer Reihe anderer Länder – allen voran Indien und Südafrika – die sich für Regelungen des weltweiten digitalen Handels aussprechen, die ihnen Zölle auf digitale Produkte und einen besseren Schutz ihrer heimischen Digitalwirtschaft erlauben. Auf der Agenda der nächsten WTO-Ministerkonferenz hätte daher der weitere Umgang mit einem seit 1998 bestehenden Moratorium für Zölle auf elektronisch übertragbare Güter gestanden. Das ursprünglich für Juni 2020 geplante Treffen wurde jedoch aufgrund der Corona-Pandemie bis auf weiteres verschoben. Damit ist der Fortbestand des Moratoriums ungewiss, wenngleich Beobachter von einer Verlängerung ausgehen. Auch wenn die Linien mit Blick auf die Zukunft des digitalen Handels nicht entlang des klassischen Nord-Süd-Schemas verlaufen, steht für viele Entwicklungsländer einiges auf dem Spiel: In einer Studie errechnete die Konferenz der Vereinten Nationen für Handel und Entwicklung (UNCTAD) im letzten Jahr, dass den Entwicklungsländern durch das bestehende Moratorium je nach Szenario jährlich zwischen 5 und 10 Mrd. US-Dollar entgehen.

Eine gerechtere Digitalisierung ist möglich

Damit sich die digitale Kluft zwischen Industrie-, Entwicklungs- und Schwellenländern im Zuge der Corona-Pandemie nicht weiter vertieft, ist daher zweierlei nötig: Zum einen braucht es eine beherzte finanzielle Unterstützung der Länder des Globalen Südens bei der Bewältigung der akuten Gesundheitskrise durch SARS-CoV2 und den wirtschaftlichen Folgen der Pandemie. Dabei sollten Projekte für Infrastrukturausbau, Bildung und Unternehmensförderung für den digitalen Wandel nicht außen vor bleiben. Zudem sollten diese konsequent an den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen ausgerichtet werden. Gleichzeitig braucht es jedoch faire Regeln für die Digitalwirtschaft und den globalen digitalen Handel. Hier sollten die Interessen und Bedenken von Entwicklungsländern berücksichtigt werden, um ihnen langfristig eine gerechte Teilhabe an den Chancen der Digitalisierung zu ermöglichen.

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Kerstin Fritzsche Digitalisierung und Transformation zur Nachhaltigkeit Globale Implikationen soziotechnischen Wandels

Digitale Technologien können nachhaltige Energieversorgung durch Minigrids verbessern

bsc — Thu, 08 Aug 2019 10:07:50 +0000

Digitale Technologien können nachhaltige Energieversorgung durch Minigrids verbessern bsc Do, 08/08/2019 - 12:07

Dr. Bianca Schröder

Kerstin Fritzsche

Minigrids sind eine Möglichkeit der dezentralen Energieversorgung. Sie bestehen aus einer Energiequelle, beispielsweise einem Dieselgenerator oder Solarmodulen, einem Verteilungsnetz und gegebenenfalls Stromspeichern. Ihre Leistung liegt für gewöhnlich zwischen 10 Kilowatt und 10 Megawatt. Die Finanzierung und die regulativen Rahmenbedingungen stellen viele Minigrid-Projekte noch vor große Herausforderungen.

Ein gerade erschienener Bericht des IASS untersucht, welche Rolle digitale Technologien dabei spielen könnten, nachhaltige Energieversorgung durch Minigrids zu verbessern. Der Bericht wurde vom Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) und der United Nations Industrial Development Organisation (UNIDO) finanziert und von der Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH beauftragt. Er wurde in Zusammenarbeit mit dem Reiner Lemoine Institut und Enerpirica erstellt.

Bereits heute werden digitale Technologien in Minigrids eingesetzt. Das betrifft vor allem zwei Ebenen: Zum einen können digitale Technologien die technischen Funktionalitäten und die Systembalance von Minigrids verbessern. Dies umfasst die Stromproduktion und -speicherung, Verteilung, Kontrolle und die Nachfragesteuerung. Zum anderen gibt es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten entlang der Wertschöpfungskette von Minigrids, also beispielsweise in Bezug auf Finanzierung, Planung und Design, Betrieb und Wartung, Kundenbetreuung und die produktive Nutzung des Stroms aus Minigrids.

In diesen Bereichen können digitale Technologien auf vielfältige Art und Weise Prozesse optimieren, Kosten reduzieren und die Leistungen für die Kunden verbessern. Die Planung, das Design und die Bestimmung der richtigen Größe dieser Stromnetze können zum Beispiel durch Bilder, die von Drohnen aufgenommen wurden, Geo-Informationssysteme sowie durch Bedarfsabschätzungen mittels künstlicher Intelligenz unterstützt werden. Dadurch werden auf lange Sicht auch die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit des Minigrids erhöht. Über vorausschauende Wartung aus der Ferne werden Stromausfälle und kostspielige Anfahrten reduziert. Zudem können integrierte Lösungen, bei denen nicht nur Strom durch Minigrids erzeugt und verteilt, sondern auch Zugang zum Internet oder digitalen Lernmaterialien ermöglicht werden, einen Beitrag zur produktiven Nutzung und zur Schaffung neuer Einkommensmöglichkeiten leisten.

Dennoch dürfen auch die Risiken des Einsatzes digitaler Technologien in Minigrids in Subsahara-Afrika nicht vergessen werden, etwa bei der Datensicherheit und dem Schutz der Privatsphäre. Studien haben zudem gezeigt, dass die Anwendung digitaler Technologien bereits bestehende Ungleichheiten in einer Dorfgemeinschaft weiter vertiefen könnten. Daher sollten besonders vulnerable Gruppen, etwa einkommensschwache und ältere Menschen, Frauen, aber auch Jugendliche, bereits frühzeitig in die Planung und Entwicklung einer Maßnahme einbezogen werden, damit ihre Bedürfnisse Beachtung finden.

Vor diesem Hintergrund argumentiert der Bericht, dass Politik, Geberorganisationen und Technologieentwickler zusammenarbeiten sollten, um positive Rahmenbedingungen und Anstöße für den zweckmäßigen Einsatz von digitalen Technologien in Minigrids zu schaffen. Die Politik sollte sich dabei vor allem um Anreize und Beihilfen für Projekte bemühen, in denen neue digitale Lösungen getestet werden können. Auch sollten politische Entscheidungsträger die Entwicklung von Technik- und Qualitätsstandards sowie der rechtlichen Rahmenbedingungen für Daten- und Verbraucherschutz voranbringen. Geberorganisationen wiederum könnten den zielgerichteten Einsatz digitaler Technologien in Minigrids durch klare Vorgaben in ihren Ausschreibungen befördern. Auch könnten sie festlegen, dass Daten, die durch die von ihnen finanzierten Minigrids entstehen, allgemein zur Verfügung gestellt werden. Technologienentwickler sollten die Konsumenten an erster Stelle sehen und die spezifischen lokalen Bedingungen genau beachten, in denen ihre Technologien angewendet werden.

Die komplette Version des Berichts “Exploring the nexus of mini-grids and digital technologies. Potentials, challenges and options for sustainable energy access in Sub-Saharan Africa” kann hier heruntergeladen werden.

Minigrids tragen zur dezentralen Energieversorgung bei. Durch digitale Technologien können sie noch wirksamer werden. istock/CarlFourie

Digitalisierung Für viele afrikanische Länder südlich der Sahara ist die Versorgung ihrer Bevölkerungen mit sauberem, verlässlichem und bezahlbarem Strom noch immer mit großen Schwierigkeiten verbunden. Vor allem in ländlichen und abgelegenen Gebieten könnten Minigrids zur Lösung beitragen. Bild 1_Solarpanel.jpg

Für viele afrikanische Länder südlich der Sahara ist die Versorgung ihrer Bevölkerungen mit sauberem, verlässlichem und bezahlbarem Strom noch immer mit großen Schwierigkeiten verbunden. Vor allem in ländlichen und abgelegenen Gebieten könnten Minigrids zur Lösung beitragen.

Verknüpfung dezentraler erneuerbarer Energien und digitaler Technologien zur produktiven Nutzung in Afrika Digitalisierung und Transformation zur Nachhaltigkeit Globale Implikationen soziotechnischen Wandels

Gedanken zur Digitalagenda des Bundesumweltministeriums

bsc — Tue, 11 Jun 2019 13:14:16 +0000

Gedanken zur Digitalagenda des Bundesumweltministeriums bsc Di, 06/11/2019 - 15:14

Kerstin Fritzsche

"Jedem Algorithmus muss Umweltschutz eingepflanzt werden", fordert Bundesumweltministerin Svenja Schulze. Shutterstock/kingaroy2017

Das Thema Digitalisierung und nachhaltige Entwicklung ist (endlich!) in einer breiteren Öffentlichkeit angekommen. Als das IASS vor fünf Jahren mit einem Forschungsvorhaben zu Digitalisierung startete, waren es nur vereinzelte Forscherinnen und Forscher, die sich über das Verhältnis von digitalem Wandel und Nachhaltigkeit Gedanken machten. Vor allem im letzten Jahr hat die Zahl an Veröffentlichungen und Veranstaltungen zu diesem Thema jedoch spürbar zugenommen.

Im April dieses Jahres stellte dann der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) sein Hauptgutachten mit dem Titel „Unsere gemeinsame digitale Zukunft“ vor. Wenige Wochen später war auf der re:publica das Duo Digitalisierung und Nachhaltigkeit nicht mehr wegzudenken. Dort präsentierte Bundesumweltministerin Svenja Schulze erstmals ein Eckpunktepapier für eine umweltpolitische Digitalagenda.

Nun sind diese Entwicklungen noch kein Grund zur Euphorie. Das Eckpunktepapier der Bundesumweltministerin könnte jedoch den Auftakt dafür geben, dass sich die Politik diesen beiden großen Herausforderungen endlich verstärkt gemeinsam widmet – fand man Nachhaltigkeit bisher doch nur in homöopathischen Dosen in der Digitalen Agenda der Bundesregierung wieder. Auf acht Seiten skizziert das Bundesumweltministerium (BMU) in zehn sogenannten Thesen ein Potpourri an Überlegungen, wie Digitalisierung in den Dienst der Nachhaltigkeit gestellt werden könnte. Ohne auf jedes Detail einzugehen, soll dieser Beitrag einen Blick darauf werfen, was das Papier zu vier zentralen Aspekten sagt – und was nicht:

1) Direkte Umweltauswirkungen digitaler Technologien

Als direkte Auswirkungen auf die Umwelt kann der ökologische Fußabdruck von Entwicklung, Produktion, Gebrauch und Entsorgung digitaler Technologien verstanden werden. Dabei geht es nicht nur um Hardware, sondern auch um Software. In diesem Sinne regt das Eckpunktepapier die Entwicklung von Kriterien für ressourceneffiziente Software und ein Gütesiegel für umweltgerechte KI an. Auch thematisiert es die Ausweitung der EU-Öko-Designrichtlinie und die Prüfung einer neuen europäischen IT-Designrichtlinie, durch die Ressourceneffizienz, ein Recht auf Reparatur und Datensuffizienz zusammengebracht werden könnten. Gleichzeitig will das Ministerium nationale und europäische Gesetzgebung dahingehend überprüfen, wie der illegale Export von Elektroschrott nach Afrika effektiver verhindert werden kann.

Das alles sind wichtige Aspekte, um den ökologischen Fußabdruck digitaler Technologien zu begrenzen. Abgesehen davon, dass sich hier jedoch weitläufige Interpretationsspielräume auftun (etwa: Was versteht das Ministerium unter „umweltgerechter KI“?), darf bei einer reinen Betrachtung von Effizienz in Design und Produktion nicht Schluss sein. Bei der Erwähnung des Rechts auf Reparatur schimmert die Mahnung nach einem suffizienteren Umgang mit digitalen Technologien schon durch. Doch hätte dieser Aspekt aus Nachhaltigkeitsperspektive noch wesentlich mehr Raum verdient. Digitale Technologien werden zudem so lange nicht nachhaltiger, wie bspw. die Erzeugung von Energie und der Abbau von Seltenen Erden und anderen Rohstoffen – der zu einem großen Teil in Ländern des Globalen Südens stattfindet – mit hohen Kosten für Mensch und Umwelt einhergehen. Maßnahmen zur Eindämmung negativer direkter Umwelteffekte müssen daher die gesamte Wertschöpfungskette digitaler Technologien berücksichtigen und – im Sinne einer globalen Umweltpolitik – auch die globale Dimension adressieren.

2) Einsatz von digitalen Technologien für die Umwelt

Auf zwei Ebenen skizziert das Eckpunktepapier, wie der Einsatz von digitalen Technologien einen Beitrag zum Erhalt der Umwelt leisten kann: zum einen als „Ermöglicher“, um bspw. Verkehr, industrielle Produktion und Energieerzeugung (Stichwort Energiewende) effizienter und damit nachhaltiger zu gestalten. Dazu kündigt das Ministerium unter anderem die Förderung von 50 Leuchtturmprojekten und die Unterstützung von öko-innovativen Startups an. Eng damit verknüpft ist die zweite Ebene, welche die Möglichkeiten der Digitalisierung für die Erhebung umweltbezogener Daten und deren Einsatz bspw. für das Monitoring von Biodiversität umfasst. Damit könnten nicht nur Landwirte, sondern auch Vollzugsbeamte in ihren Bemühungen für den Umweltschutz unterstützt werden. Ein wirkliches Highlight ist die Ankündigung einer Umweltdatencloud, die in den nächsten Jahren aufgebaut werden soll.

Dieser Markt der Möglichkeiten bleibt im Eckpunktepapier jedoch weitgehend vage. Man wüsste gerne mehr über die Cloud und wie die Umweltbehörden dafür „fit gemacht“ werden sollen – und vor allem, welcher Zeithorizont dem BMU dafür vorschwebt. Auch darüber, wie die Themen angegangen werden sollen, die unter die Verantwortung anderer Ressorts fallen – allen voran die Verkehrs- und Energiewende – findet man im Eckpunktepapier wenig. Nun überrascht das nicht, denn Eckpunkte spannen in der Regel erst einmal leere Flächen auf. Es wäre zu wünschen, dass das Eckpunktepapier den Anstoß gibt, diese im Dialog mit den anderen Ministerien mit konkreten Aktivitäten und Maßnahmen zu füllen. Aber auch hier ist es zwingend erforderlich, dass der Beitrag der Digitalisierung zu mehr Nachhaltigkeit nicht allein mit Effizienzgewinnen übersetzt wird.

3) Governance für eine nachhaltige Digitalisierung

Gleich eingangs stellt das Eckpunktepapier die Digitalisierung in eine Reihe mit Globalisierung und Klimawandel als den zentralen Herausforderungen, die es auf nationaler, europäischer und globaler Ebene zu bewältigen gebe. Es verweist zudem darauf, dass Digitalisierung neue Fragen in Bezug auf die zukünftige Verteilung von politischer und ökonomischer Macht aufwirft, und fordert eine Trendwende in der Digitalisierung, damit sich diese nicht – wie es der WBGU in seinem Gutachten formulierte – zu einem Brandbeschleuniger für ökonomische, soziale und ökologische Krisen verwandelt. Auf internationaler Ebene möchte das Ministerium das Thema Digitalisierung und Nachhaltigkeit daher stärker in die Klimakonferenzen einbringen und plant, es während der deutschen Ratspräsidentschaft im zweiten Halbjahr 2020 auf die europäische Agenda zu setzen.

Jedoch geht das Eckpunktepapier nicht genauer darauf ein, wie die Mammutaufgabe einer nachhaltigen Gestaltung der Digitalisierung auf nationaler Ebene bewältigt werden soll. Zwar fordert es, die Umsetzungsstrategie der Bundesregierung für den digitalen Wandel einer Klimafolgenabschätzung zu unterziehen. Nachhaltigkeit könnte als nachgelagertes Prüfkriterium jedoch leicht zum Sahnehäubchen der Digitalstrategie werden – nicht zu ihrer grundlegenden Zutat. Außerdem ist die gesamte Regierung gefordert, damit der – wie es das Papier nennt – kluge Ordnungsrahmen entstehen kann, der Digitalisierung Ziel und Richtung geben soll. Hier darf man gespannt sein, ob und wie die Ministerien auf die umweltpolitische Digitalagenda reagieren und das Thema Nachhaltigkeit in ihre Strategien integrieren. Auch bleibt die Frage unberührt, welche Formen von Governance es braucht, um in diesem komplexen Themenfeld gesamtgesellschaftlich gute und tragfähige Lösungen zu finden.

4) Capacity-Building für eine nachhaltige Entwicklung

Schließlich wendet sich das Eckpunktepapier an verschiedenen Stellen den Kapazitäten zu, die es braucht, um eine nachhaltigere Digitalisierung voranzubringen: mehr Bildung (inkl. mehr Nachhaltigkeitsbildung für zukünftige IT-Profis), mehr Forschung, mehr Innovation. Dabei sticht unter anderem heraus, dass gleich zwei neue Institutionen ins Gespräch gebracht werden: eine Innovationsagentur zur Entwicklung „digitaler-sozialer Lösungen von Nachhaltigkeitsproblemen“ und ein neues Forschungsinstitut für Digitalisierung und Nachhaltigkeit.

Über Sinn und Unsinn eines neuen Forschungsinstituts ließe sich lange streiten. Über die Notwendigkeit einer klaren Forschungsagenda nicht: Die braucht es unbedingt, um Gelder und Köpfe sinnvoll für Forschung für eine nachhaltige Digitalisierung einzusetzen. Dabei wird auch der Weg hin zu dieser Forschungsagenda entscheidend sein: Wie und durch wen werden die drängenden Fragen unserer „gemeinsamen digitalen Zukunft“ identifiziert? Zu möglichen Forschungsinhalten, bspw. auch im Rahmen der angekündigten gemeinsamen Forschungsagenda mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), liest man in dem Eckpunktepapier jedoch wenig Konkretes. Klar wird jedoch, dass es dabei nicht nur um technische Fragen und Lösungsansätze gehen wird, sondern auch um die Entwicklung neuer sozial-ökologischer Gesellschaftsmodelle. Gerade diese Fragestellung würde sich anbieten, um einmal über die Rahmenbedingungen und Strukturen zu reden, die Forschung benötigt, um hierfür belastbare Ergebnisse zu liefern.

Viel könnte zu dem Eckpunktepapier noch gesagt werden, aber um mit einem kurzen Fazit abzuschließen: Die Bandbreite an Themen zu Digitalisierung und Nachhaltigkeit, die es berührt, gibt dem Eckpunktepapier etwas sehr Umfassendes und zeigt, dass das Ministerium sein Ohr an der aktuellen akademischen Debatte in diesem Feld hatte (und hoffentlich auch in Zukunft weiter haben wird). Diese Fülle kann sich jedoch auch als Problem entpuppen, nämlich dann, wenn aus diesem bunten Strauß nur kleinteilige Aktivitäten sprießen (Stichwort Hackathons) und keine kohärente, ressortübergreifende Strategie für die Gestaltung der Digitalisierung im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung erwächst. Um dort anzukommen, braucht es einen lebhaften, kritischen und gerne kontroversen Austausch darüber, was wir unter Digitalisierung im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung verstehen und wie wir sie aktiv gestalten wollen.

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Kerstin Fritzsche Digitalisierung und Transformation zur Nachhaltigkeit Globale Implikationen soziotechnischen Wandels

Transdisziplinäres Projekt erforscht unbeabsichtigte Nebenwirkungen der Digitalisierung

bsc — Mon, 15 Apr 2019 07:39:22 +0000

Transdisziplinäres Projekt erforscht unbeabsichtigte Nebenwirkungen der Digitalisierung bsc Mo, 04/15/2019 - 09:39

Dr. Bianca Schröder

Roland Scholz

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Digitalisierung

„Von diesem Projekt wird mehr erwartet als Forschung: DiDaT ist ein transdisziplinäres Projekt, das Wissen aus der Praxis und der Wissenschaft integriert. Das Ziel besteht darin, Orientierungen für die Gesellschaft zu entwickeln, wie wir verantwortungsvoll mit digitalen Daten umgehen können“, erläutert Roland Scholz, Professor an der Donau-Universität Krems und Affiliate Scholar am IASS Potsdam. Er leitet das Projekt gemeinsam mit IASS-Direktor Ortwin Renn.

Als ersten Schritt identifizierten die Mitwirkenden in den vergangenen Monaten die wichtigsten Möglicvhkeitsräume, aber auch die noch zu wenig beachteten Risiken der Digitalisierung. Diese so genannten Vulnerabilitäten wollen sie in sieben Arbeitsgruppen erforschen:

Mobilität: Digitalisierung und Vernetzung verändern die Technologien für Fahrzeuge und Infrastruktur und ermöglichen neue Marktstrukturen. Welche Rahmenbedingungen und Anreize sind förderlich, um soziale, ökonomische und ökologische Zielsetzungen der Digitalisierung des Verkehrssektors in Einklang zu bringen? Wie könnte eine nationale digitale Infrastrukturdatenbank die digitale Mobilität unterstützen?
Gesundheit: Patienten und Patientinnen können von der Digitalisierung und Verfügbarkeit von Daten sehr profitieren. Aber welche negativen Auswirkungen kann die Digitalisierung auf den Gesundheitsbetrieb haben und wie verhindert man diese?
Kleine und mittlere Unternehmen (KMU): Kleine und mittlere Unternehmen haben oft weniger Zugang zu Daten als große Unternehmen, die selbst Daten sammeln, nutzen und kostenpflichtig bereitstellen. Wie können KMU in der digitalisierten Arbeitswelt neben den großen Konzernen bestehen? Welche Maßnahmen und Innovationen sind hier in welchen Bereichen anzustreben?
Landwirtschaft: Im Agrarsektor ist die Digitalisierung schon weit fortgeschritten. Sie hat ein großes Potenzial, aber birgt auch Gefahren, zum Beispiel, wenn sich Digitalisierungsstrategien nur auf das Modell der landwirtschaftlichen Großbetriebe beziehen. Wie lassen sich negative Auswirkungen auf die Umwelt und die Beschäftigten vermeiden?
Soziale Medien und Werte: Soziale Medien haben in kurzer Zeit großen Einfluss auf Kommunikation, Marketing und demokratische Prozesse genommen. Sie lenken das Verhalten von Menschen und beeinflussen deren Wohlbefinden. Die Arbeitsgruppe legt ihren Schwerpunkt zum einen auf die positiven und negativen Folgen der Nutzung des Internets in verschiedenen Bereichen. Zum anderen behandelt sie die Folgen „personalisierter Informationen“ auf die Kommunikation, auch unter dem Gesichtspunkt der Erhaltung der Diskursfähigkeit als Voraussetzung von Demokratie.
Vertrauenswürdigkeit von Informationen im digitalen Raum: Die breite Verfügbarkeit von Werkzeugen zur Fälschung von Informationen und die zunehmende Verlagerung unserer Kommunikation in den digitalen Raum stellen gewohnte Formen unseres Zusammenlebens in Frage. Welche technologischen und verhaltensbezogenen Innovationen können einen faktenbasierten gesellschaftlichen, wissenschaftlichen und politischen Diskurs ermöglichen?
Cybercrime/Cybersecurity: Die Nutzung digitaler Systeme erleichtert Straftaten oder ermöglicht diese erst. Sie stellt daher eine zunehmende Herausforderung für die öffentliche Sicherheit und Ordnung dar. Ist der derzeitige Rechts- und Organisationsrahmen geeignet, die Gesellschaft auf die Herausforderungen der Digitalisierung vorzubereiten?

Bis Mitte nächsten Jahres erarbeiten die Beteiligten ein Weißbuch - ein Grundlagendokument, dessen Inhalte mit einer größeren Anzahl von Akteuren diskutiert werden. Das Dokument enthält wichtige Analysen, aber auch innovative Lösungen für einen verantwortungsvollen Umgang mit Daten. Die umfassende Konsultation hat zum Ziel, die Ergebnisse in der Praxis zu verankern und Folgeinitiativen, Projekte und Prozesse einzuleiten.

Die Digitalisierung prägt schon heute den Alltag von Landwirtinnen und Landwirten. Sie hat ein großes Potenzial, aber birgt auch Gefahren. Adobe Stock/artfocus

Digitalisierung Die Digitalisierung verändert unser Leben. Sie schafft allerdings nicht nur gewünschte Produkte, neue Chancen und Dienstleistungen, sondern hat auch unbeabsichtigte Nebenwirkungen. Die neuen Möglichkeitsräume, aber auch die unerwünschten Folgen sind das Forschungsthema des Projektes „Verantwortungsvolle Nutzung digitaler Daten als Gegenstand eines transdisziplinären Prozesses“ (DiDaT). AdobeStock_artfocus.jpeg

Die Digitalisierung verändert unser Leben. Sie schafft allerdings nicht nur gewünschte Produkte, neue Chancen und Dienstleistungen, sondern hat auch unbeabsichtigte Nebenwirkungen. Die neuen Möglichkeitsräume, aber auch die unerwünschten Folgen sind das Forschungsthema des Projektes „Verantwortungsvolle Nutzung digitaler Daten als Gegenstand eines transdisziplinären Prozesses“ (DiDaT). Es hat zum Ziel, Nebenwirkungen zu identifizieren, zu analysieren und dazu Gestaltungsvorschläge zu erarbeiten. Ende März kamen Vertreterinnen und Vertreter aus Wissenschaft und Praxis zu einer Auftaktveranstaltung in Potsdam zusammen, um Schwerpunkte zu definieren und erste Lösungsansätze zu skizzieren.

Digitale Daten als Gegenstand eines transdisziplinären Prozesses (DiDaT) Digitalisierung und Transformation zur Nachhaltigkeit Globale Implikationen soziotechnischen Wandels

Industrie 4.0 – Effizienzwunder oder Ressourcenschleuder?

Felix Beger — Fri, 22 Feb 2019 12:44:09 +0000

Industrie 4.0 – Effizienzwunder oder Ressourcenschleuder? Felix Beger Fr, 02/22/2019 - 13:44

Prof. Dr. Grischa Beier

Silke Niehoff

Prof. Dr. Dr. h.c. Ortwin Renn

Prof. Dr. Grischa Beier

Silke Niehoff

Prof. Dr. Dr. h.c. Ortwin Renn

Digitalisierung hat ein großes Potenzial, den Ressourcenverbrauch in der Industrie zu verringern. Adobe Stock/besjunior

Seit seiner Etablierung im Jahr 2011 hat der Begriff Industrie 4.0 sowohl national als auch international eine rasche Verbreitung erfahren. Industrie 4.0 basiert auf vernetzten digitalen Prozessen, bei denen Fertigungssysteme und Objekte informationstechnisch miteinander verknüpft sind und kontinuierlich Informationen austauschen. Die Fertigung wird dabei von dezentral miteinander verbundenen und interagierenden Maschinen übernommen, die dazu befähigt sind, sich flexibel selbst zu organisieren und optimieren. Industrie 4.0 steht somit für eine grundlegende Transformation des produzierenden Gewerbes.

Gleichzeitig hat die Industrie erheblichen Einfluss auf Nachhaltigkeit: Laut Internationaler Energieagentur zeichnete der Sektor 2016 für 41,6% des globalen Elektrizitäts und sogar 79,8% des Kohleverbrauchs verantwortlich. Als Akteure mit gesellschaftlicher Verantwortung sind Unternehmen auch wichtige Akteure im Transformationsprozess in Richtung nachhaltiger Entwicklung. Dies gilt im besonderen Maße für multinational agierende Konzerne, die oft auch in Ländern ohne hinreichende Sozial- und Umweltstandards tätig sind. Die Digitalisierung industrieller Produktion kann also nicht losgelöst von der Debatte zur nachhaltigen Entwicklung gesehen werden.

Gerade in der Frühphase des Begriffs Industrie 4.0 wurden häufig hohe Erwartungen hinsichtlich des Ressourcen-Einsparpotentials artikuliert. Diese Erwartungshaltung in Bezug auf mehr Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 spiegelt sich auch im internationalen Kontext wider (1). Dieser Artikel setzt sich kritisch mit diesen Erwartungen auseinander und beleuchtet Ressourceneffizienz von zwei Seiten: Zum einen versprechen einzelne Technologien direkte Effizienzgewinne, zum anderen kann ein digital unterstütztes Nachhaltigkeitsmanagement dabei helfen, Ressourcen-Einsparpotentiale zu identifizieren und umzusetzen.

Ressourcen-Einsparpotentiale

Aufgrund der Forschungslage sind im Energiebereich die höchsten Ressourcen-Einsparpotentiale zu erwarten. Dort werden Software-Lösungen entwickelt, die Daten aus der digitalisierten Produktion erfassen und aggregieren, um für mehr Transparenz in Bezug auf den maschinellen Energieverbrauch zu sorgen sowie Mitarbeiter*innen zu befähigen, die Produktion in Abhängigkeit des Energieverbrauchs und aktueller Stromtarife flexibel zu steuern. Vielversprechend ist auch der Ansatz, die produktionsseitige Flexibilität von Industrie 4.0 mit der hohen Volatilität erneuerbarer Energien in Einklang zu bringen, indem Produktionsprozesse gezielt so zeitlich verschoben werden, dass ihr Energiebedarf am größten ist, wenn erneuerbare Energie in hohem Maße verfügbar ist. Auch in der Robotik wird zudem an Energieeffizienz gearbeitet, indem RoboterAktionen nicht wie bisher so schnell wie möglich, sondern nur so schnell wie nötig durchführen. Dieser Ansatz kann Energieeinsparungen von bis zu 30% mit sich bringen (2). Dies ist im Hinblick auf Industrie 4.0 besonders relevant, da zum einen die Zahl global verwendeter Roboter stetig zunimmt und andererseits die zeitliche Taktung von Produktionsprozessen durch digitalisierte Steuerungsmechanismen ohnehin flexibler wird.

Auf Seiten der Materialeffizienz ist die Evidenz nicht so eindeutig. Durch das Verwenden moderner Fertigungstechnologien, wie des 3D-Drucks, können Rohstoffe sparsamer eingesetzt werden. Allerdings werden diese Produkte auf absehbare Zeit voraussichtlich nur marginale Marktanteile erreichen, weshalb die Material-Einsparpotentiale durch Industrie 4.0 bislang quantitativ kaum eine Rolle spielen.

Den Einsparpotentialen stehen erhebliche Mehraufwände an Ressourcen bei der Umsetzung von Industrie 4.0 gegenüber. Zum Beispiel müssen alle an der Produktion beteiligten Fertigungssysteme mit Sensorik, Aktoren, Prozessoren und Kommunikationstechnik nachgerüstet oder durch moderne Systeme komplett ausgetauscht werden, um Datenerhebung und transfer zu ermöglichen. Die erfassten Daten müssen zudem auf Servern verwaltet werden, die Kühlung benötigen und schon heute ca. zwei Prozent% des Stromverbrauchs verantworten (3).

Potentiale für das betriebliche Nachhaltigkeitsmanagement

Das Nachhaltigkeitsmanagement unterstützt Unternehmen, das Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung in die eigene Kultur, Strategie, in Strukturen und Prozesse zu integrieren. Transparenz im Hinblick auf Unternehmensaktivitäten und -entscheidungen zu schaffen, ist ein zentrales Kriterium für das nachhaltige Unternehmensmanagement. Nach außen gelebte Transparenz der Unternehmen, beispielsweise in Form von Nachhaltigkeitsberichten, kann die Einbindung von Interessengruppen (Stakeholdern) des Unternehmens unterstützen und soll die Glaubwürdigkeit und Reputation des Unternehmens sicherstellen.

Transparenz im Hinblick auf Produktionsprozesse versprechen auch verschiedene Industrie 4.0-Szenarien, die auf der durchgängigen Verknüpfung aller Prozessebenen des Unternehmens über verschiedene Unternehmensstandorte und sogar zwischen verschiedenen Unternehmen der Wertschöpfungskette beruhen und sich zum Teil auch aufgrund des kontinuierlichen Datenaustauschs über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg erstrecken. Dies ergibt ein weitreichendes Potential für das Nachhaltigkeitsmanagement.

Die Frage, wie eine gesteigerte Transparenz über Produktionsprozesse für ein effektives Nachhaltigkeitsmanagement genutzt werden kann, kann aus verschiedenen disziplinären Perspektiven heraus betrachtet werden. Diesen multidisziplinären Ansatz verfolgt die vom BMBF geförderte Nachwuchsforschergruppe ProMUT (Transformative Potentiale digital-vernetzter Produktion für Mensch, Umwelt und Technik). Aus einer informationstechnisch-wissenschaftlichen Perspektive wird darin erforscht, wie Daten über ökologische Wirkungen von Produkten und Prozessen in betriebliche Softwaresysteme eingespeist und wie flexiblere Formen der digitalisierten Produktion unter Nachhaltigkeitskriterien wie dem Ressourcenverbrauch optimiert werden können. Die Identifikation und Einbindung von Stakeholdern wird dabei als notwendige und wichtige Voraussetzung betrachtet, um zu einem effektiven und breit akzeptierten Nachhaltigkeitsmanagement beizutragen.

Aus einer gesellschaftswissenschaftlichen Perspektive kann Industrie 4.0 auch im Sinne einer Eröffnung neuer Informations-und Austauschwege sowohl zwischen und innerhalb von Organisationen als auch mit ihren Stakeholdern betrachtet werden. Digitalisierung wird auch die Globalisierung mit prägen, in dem der klassische Großhandel durch den E-Commerce auch für kleinere und mittlere Unternehmen geöffnet werden kann. Wie sich dies auf indirekte Ressourcenverbräuche, die beispielsweise im Logistikbereich entstehen, auswirkt, muss ebenfalls erforscht werden.

Fazit

Was lässt sich aus den bisherigen Untersuchungen ableiten?

Es gibt eindeutige Potentiale für Energie- und Materialeinsparung durch den Einsatz digitalisierter Technologien wie 3D-Druck oder bei der Orchestrierung von Robotern. Industrie 4.0 ist aber keine Einzeltechnologie, sondern ein Konzept, in dem unterschiedliche Fertigungstechnologien, Informations- und Kommunikationstechnologien sowie Organisationsaspekte zusammenspielen. Verbesserungen einzelner Teilaspekte lassen nicht notwendigerweise Rückschlüsse auf die Gesamtbilanz zu. Von daher sind systemische Studien, die eine ganze Wertschöpfungskette umfassen, notwendig, um den Nettoeffekt im Sinne von Energie-und Materialeinsparung zuverlässig abschätzen zu können. Die Nachhaltigkeitspotentiale zu untersuchen, die im Rahmen des Nachhaltigkeitsmanagements entstehen, bietet hier einen möglichen Ansatzpunkt.
Es gibt auch Anzeichen dafür, dass vollständig digital-vernetzte Produktionssysteme mehr Energie und Rohstoffe erfordern als ihre herkömmlichen Vorgänger. Dies liegt vor allem an Einbau und Betrieb zusätzlicher Sensoren, Steuereinheiten und Datenverarbeitungshardware.

Ob und wie weit die Digitalisierung zur ökologischen Entlastung der Produktion beiträgt, ist auch eine Frage des Gestaltungswillens. Die Potenziale sind zweifellos gegeben, sie entwickeln sich aber nicht von selbst, sondern müssen bewusst angestrebt werden.

Danksagung

Die Nachwuchsforschergruppe ProMUT (Förderkennzeichen: 01UU1705A) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung als Teil der Initiative “Sozial-ökologische Forschung“ gefördert.

Literatur

Beier, G.; Niehoff, S.; Xue, B. (2018): More Sustainability in Industry through Industrial Internet of Things? In: Applied Sciences, 8, 219, doi:10.3390/app8020219.
Riazi, S.; Bengtsson, K.; Bischoff, R.; Aurnhammer, A.; Wigstrom, O.; Lennartson, B. (2016): Energy and peak-power optimization of existing time-optimal robot trajectories. In: 2016 IEEE International Conference on Automation Science and Engineering, S. 321–327.
Horner, N. C. (2016): Powering the Information Age: Metrics, Social Cost Optimization Strategies, and Indirect Effects Related to Data Center Energy Use. Dissertation 696.

Dieser Text ist die Kurzfassung des Artikel „Effizienzwunder oder Ressourcenschleuder? Industrie 4.0. auf dem Prüfstand“, der erstmals erschien in politische ökologie (Bd. 155): "Smartopia. Geht Digitalisierung auch nachhaltig?“, oekom verlag München, Dez. 2018, S. 64-69. www.oekom.de/zeitschriften/politische-oekologie.html

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