Klimaneutrale Fabrik

Was ist eine klimaneutrale Fabrik?

Eine klimaneutrale Fabrik ist eine industrielle Produktionsstätte, die keine negativen Auswirkungen auf das Klima hat. Sie stellt per Definition einen Zielzustand dar, in dem alle mit ihr verknüpften Aktivitäten keinen Einfluss auf das Klima haben. Unserem Verständnis nach zeichnet sie sich durch vollständige Treibhausgas-Neutralität aus. Diese wird im Wesentlichen erreicht, in dem durch die Maximierung von Energie- und Ressourceneffizienz und der Nutzung erneuerbarer Energien der CO2-Footprint reduziert sowie die verbleibenden Emissionen durch seriöse Maßnahmen zur CO2 -Kompensation ausgeglichen werden. 

Welchen Aspekten der klimaneutralen Fabrik widmet sich das Fraunhofer IWU?

Wir konzentrieren uns im Rahmen unserer Forschung zur klimaneutralen Fabrik auf die Entwicklung und Optimierung von Technologien, Prozessen und Konzepten, mit denen eine Optimierung des Energie- und Ressourcenverbrauchs und damit eine Reduzierung der CO2-Emissionen in der Produktion erreicht werden kann. 

Einige unserer Forschungsschwerpunkte liegen dabei auf:

  • Energieeffizienz in der Produktion
    Wir entwickeln neue Konzepte und Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen, Produktionsanlagen sowie fabrikinterner Energieinfrastruktur. Dies umfasst beispielsweise die Entwicklung von energieeffizienten Antriebssystemen, die Optimierung von Prozessparametern und die Integration von intelligenten Energiemanagementsystemen in verschiedenen Energieverteilebenen von Fabriken. 
  • Nachhaltige Produktionsprozesse
    Wir forschen an innovativen Produktionsverfahren und -technologien, die ressourceneffizienter und umweltfreundlicher sind. Hierbei werden beispielsweise neue Fertigungstechnologien wie die Additive Fertigung (3D-Druck) untersucht, um den Material- und Energieverbrauch zu reduzieren.
  • Nutzung erneuerbarer Energien
    Wir entwickeln nachhaltige und zugleich wirtschaftlich tragfähige Energieversorgungs- und Nutzungskonzepte für Unternehmen der industriellen Produktion. Unser Ziel ist dabei, individuelle Transferpfade auf dem Weg zur Klimaneutralität vor allem für bestehende Fabriken zu erarbeiten. Ein energieträgerübergreifendes Energiemanagement für Fabriken, die Erhöhung des Eigennutzungsgrades durch die Einbindung von dezentral erzeugten Erneuerbaren als auch die Nutzung verschiedener Energiespeicher – auch Wasserstoff – spielen dabei eine zentrale Rolle.
  • Klimaneutralität
    Wir entwickeln auf der Grundlage aktueller Normen und Standards praktische Methoden zur systematischen Erfassung, Bewertung und Reduktion von CO2 und anderen Emissionen. Dabei betrachten wir Prozesse, Maschinen, Anlagen, ganze Fabriken und auch Produkte. Mit Hilfe digitaler, energetischer Zwillinge, welche auch CO2 abbilden, schaffen wir dauerhafte Transparenz und die Voraussetzung zur klimaneutralen Fabrik. In strukturierten und interaktiven Workshopformaten bilden wir Mitarbeiter und Entscheidungsträger weiter. 

Ziel der Forschungsaktivitäten ist es, Unternehmen dabei zu unterstützen, ihre Fabriken in Richtung Klimaneutralität zu transferieren und damit langfristig wirtschaftlich tragfähig zu agieren.

Aktuelles

DFJ-Podcast

Wasserstofftechnologien und die klimaneutrale Fabrik

Unser Kollege Mark Richter zu Gast beim DFJ-Podcast

Aktuelle Beiträge auf unserem Forschungsblog

Blog #zukunftsfabrik

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Pressemeldung

Chemnitzer Wasserstoff-Kraftwerk

Unser H2-Kraftwerk als Teil der Energieversorgung unserer Forschungsfabrik 

Unsere Tätigkeitsschwerpunkte im Bereich klimaneutrale Fabrik

© Fraunhofer IWU

Energie- und Ressourceneffizienz in der Produktion steigern

Eine wichtige Stellschraube auf dem Weg zur klimaneutralen Fabrik ist die Maximierung der Energie- und Ressourceneffizienz im Produktionsprozess sowie in allen anderen dem Fabrikbetrieb zugehörenden Teilprozessen. Je weniger Energie und Ressourcen es für die Produktion bzw. den Fabrikbetrieb bedarf, umso weniger Energie und Rohstoffe werden grundsätzlich benötigt. 

Unsere Forschungsleistung konzentriert sich dabei auf die Entwicklung neuer Konzepte und Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen, Produktionsanlagen sowie allen anderen, an der Energie- und Ressourcenversorgung beteiligten, Systeme. Einen wesentlichen Part machen dabei Energieeffizienzberatungen, Material- und Energieflusssimulationen und Analysen zur Entscheidungsunterstützung für den Fabrikbetrieb aus.

© Fraunhofer IWU

Nachhaltige Produktionsprozesse gestalten

Für nachhaltige Produktionsprozesse bedarf es innovativer Produktionsverfahren und -technologien, die ressourceneffizienter und umweltfreundlicher sind. Energie- und Ressourceneinsatz lassen sich beispielsweise durch vorherige Simulation des geplanten Produktionsprozesses optimal planen. 

Aber auch der Einsatz neue Fertigungstechnologien wie der additiven Fertigung (3D-Druck) erlauben es, den Material- und Energieverbrauch zu reduzieren. Neben der Verbesserung des Druckverfahrens an sich forschen wir zusätzlich an der Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen als zu verdruckendem Material.

© kalafoto

Nutzung erneuerbarer Energien intensivieren

Um den energetischen Eigenversorgungsgrad zu erhöhen sowie die Klimabilanz zu verbessern entwickeln wir Lösungen zur direkten Integration von dezentral erzeugten erneuerbaren Energien in Fabriken. Dazu gehören Methoden zu Planung, Umsetzung und Inbetriebnahme sowie effektive und effiziente Betriebsszenarien. Wir erstellen Energieversorgungs- und Nutzungskonzepte und verknüpfen dabei energieträgerübergreifend sämtliche Energiequellen, -speicher, -wandler und -senken.

Nach unserer technischen, betriebswirtschaftlichen und ökobilanziellen Bewertung dieser Optionen entscheiden Unternehmen über ihre Transferpfade hin zur klimaneutralen Fabrik. Ein Hauptaugenmerk liegt aktuell auf einer umfassenderen Nutzung von Energiespeichern in verschiedenen Verteilebenen von Fabriken. Dabei betrachten wir auch Wasserstoff als Energieträger bzw. -speicher in der Produktion. 

© Fraunhofer IWU

Klimaneutralität erzielen

Zur Vermeidung von CO2 und anderen klimaschädlichen Gasen in der Produktion forschen wir an deren konkreter Erfassung, Bewertung und an Möglichkeiten zur Reduktion. Einen Grundpfeiler dabei stellt die Ökobilanzierung dar. 

Um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, entwickeln wir sowohl Einzellösungen für die Fertigung bestimmter Produkte wie beispielsweise Batteriegehäusen, aber auch wertschöpfungsübergreifende Ansätze, die sich unter anderem in der Vernetzung von Datenräumen zwischen den Akteuren innerhalb des Produktionsprozesses spiegeln. Basierend darauf entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern auch innovative Geschäftsmodelle.