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23 Sep 2020

Smart Cities Living Lab für innovative Abfallsammelkonzepte

Interview Volker Fennemann, Fraunhofer-Institut: „Technologie der nächsten Generation ermöglicht neue Abfallentsorgungssysteme“

Technologie

Die Digitalisierung ist der Schlüssel zu Smart-Cities-Konzepten. Feinmaschige digitale Netze verbinden Netzwerke wie Verteilungszentren, logistische Lieferketten, Verkehrskontrollsysteme und Abfallsammlung. Technologien der nächsten Generation wie kognitive Sensoren mit integrierter Intelligenz ermöglichen es diesen digitalen Zöpfen in naher Zukunft, miteinander zu kommunizieren. Damit ebnen intelligente Sensoren den Weg für neue innovative Geschäftsmodelle, auch für innovative Abfallbewirtschaftungskonzepte.

In der Kreislaufwirtschaft geht es darum, Produkte und Rohstoffe in der Schleife zu halten. Zum Beispiel Babykleidung mieten und recyceln, um sie als Rohstoff für neue Produkte zu verwenden. Smart-City-Konzepte initiieren auch völlig neue Geschäftsmodelle wie "Light as a Service" von Philips Lightning, die auf "Pay-per-Lux" basieren. Philips behält die Kontrolle über die von ihm hergestellten Artikel und ermöglicht so eine bessere Wartung, Überholung und Wiederherstellung.

Product as a Service unterscheidet sich stark von den meisten aktuellen Geschäftsmodellen, die sich auf den Verkauf eines Produkts konzentrieren. Nach der Verwendung bleibt der Abfall sowohl dem Käufer als auch der für die Abfallsammlung zuständigen Gemeinde zur Verfügung. Product as a Service wird traditionelle Abfallentsorgungssysteme dauerhaft verändern, ist die feste Überzeugung von Dipl.-Ing. Volker Fennemann, Abteilungsleiter des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik. „Abfall ist kein Abfall mehr, sondern ein Produkt oder Rohstoff mit einem tatsächlichen Wert, für den auch eine Nachfrage besteht“.

Neue Geschäftsmodelle kombinieren Verpackungen und Abfallverteilung

Diese neuen Geschäftsmodelle werden die bestehenden Abfallsammelsysteme verändern. Fennemann sieht eine Zukunft für neue Konzepte voraus, die auf der Sammlung kleiner Abfallmengen zu Hause basieren. „Sensoren im Behälter registrieren, welche Art von Abfall entsorgt wird und welches Rohmaterial zur Wiederverwendung gesammelt werden kann. Durch den Einsatz intelligenter Technologien werden diese Informationen automatisch mit dem zentralen Datensystem ausgetauscht“.

Eines der anderen Beispiele, die er erwähnt, ist die Kombination von Lieferung und Vertrieb von Verpackungen und Abfällen wie Kunststoff oder Papier. „Normalerweise bringen die Bürger das in einen Containerstandort. Teil des Smart-Cities-Konzepts ist auch die Möglichkeit, online nach dem Partner zu suchen, der den bestmöglichen Preis und Service für das Sammeln von Rohstoffen bietet. Im Moment ist Primärkunststoff billiger. Dies wird sich jedoch mit dem bevorstehenden EU-Verbot von Kunststoffeinwegprodukten ändern, wodurch wiederverwendete Kunststoffe als Sekundärrohstoffe interessanter werden“. 

Daten legen den Grundstein für innovative Abfallsammelsysteme

Die Smart City ist ein lebendiges Labor und ein Game-Changer, wie Fennemann es nennt. „Die digitale Transformation stellt Daten in den Mittelpunkt der innovationsbasierten Stadtentwicklung. Durch die Ermittlung und Bereitstellung von Daten leisten Smart Cities einen wertvollen Beitrag zur Schaffung einer Kreislaufwirtschaft auf lokaler Basis. Diese Daten berühren alle Bereiche des städtischen Lebens und können beispielsweise aus industriellen Anwendungen oder von Bürgern bereitgestellten werden sowie aus öffentlichen Raum stammen. Dies hat den Grundstein für eine neue innovative Technologie zum Sammeln von Abfällen gelegt, beispielsweise für ein unterirdisches Abfallsammelsystem auf Rohrbasis in Finnland".

Das Rohrsystem verbessert die Sicherheit sowie Annehmlichkeiten der Wohngebiete und erleichtert das Abfallrecycling.

Es ist die Spitzentechnologie, die hinter dem System steht, die zu einer intelligenten Stadt beiträgt, macht Fennemann deutlich. „Es basiert auf dem Internet of Thing (IoT) und der künstlichen Intelligenz (KAI) und ermöglicht die Optimierung des Betriebs bei gleichzeitiger Reduzierung der Emissionen, Energieeinsparung und Erreichung der Nachhaltigkeitsziele".

Online-Abfallplattformen verbinden Angebot und Nachfrage

Geteiltes Wissen sei insbesondere für Ansätze der Circular Economy in den Bereichen Sharing (Austausch) und Collaboration (Zusammenarbeit) sowie Repair, Reuse und Refurbish (Reparatur, Wiederverwendung und Sanierung), insbesondere für Investitionsgüter, erforderlich.

„Durch digitale Netzwerke kann beispielsweise die Verfügbarkeit von Produkten für die Ausleihe überprüft werden, Baupläne für die Erstellung von Ersatzteilen können online im lokalen 3D-Drucker verwendet werden oder Wartungsanforderungen können autonom von einem Gerät registriert werden. Beispiele in der Abfallwirtschaft sind die Online-Plattformen, die Angebot und Nachfrage verbinden, um beispielsweise bei Renovierungsarbeiten einen Container zu mieten“.

Verkehrs-, Verteilungs- und Abfallinformationen in einem System verfügbar

„Technologien tragen in mehrfacher Hinsicht dazu bei“, stellt er klar. „Durch die Digitalisierung, insbesondere durch dezentrale Ansätze wie kognitive Sensoren, aber auch neue Mobilfunkstandards (5G), Technologien wie Schmalband-IoT und Datenspeicherkapazitäten, können große Mengen an Rohdaten erfasst, mit geeigneter Software verarbeitet und zur Verfügung gestellt werden auf die Schauspieler genau zugeschnitten“.

Fennemann: „Dadurch werden unterschiedliche Daten wie Containerfüllstände, Informationen zu aktuellen Straßenarbeiten und Verkehrssituationen verfügbar und besonders für Abfallunternehmen nützlich. Daten können in Echtzeit angepasst und direkt in das Dispatcher-System geladen werden. Da die Daten in ein und demselben System kombiniert verfügbar sind, können sie auch automatisch optimale Routenvorschläge für den Fahrer während der Abfallsammlung generieren“.

Sensor mit integriertem Intelligenz-Rückgrat der Smart City

Die Digitalisierung ist ein wesentlicher Treiber für die Kreislaufwirtschaft und damit für intelligente Städte. Das ist sicher für Volker Fennemann. „Die Zukunft gehört kognitiven Sensoren, bei denen die eingebaute Intelligenz das Rückgrat eines weit verbreiteten und fein verzweigten digitalen Netzwerks ist“.

Diese kognitiven Sensoren können auch mit anderen Sensoren kommunizieren, erklärt er. „Zum Beispiel die in einem Paket, die Informationen austauscht, wenn der Inhalt beschädigt ist. Auf dieser Grundlage kann der Versender entscheiden, ein neues Produkt zu versenden, noch bevor das Paket am endgültigen Bestimmungsort angekommen ist. Gleichzeitig wird der Käufer darüber informiert, was mit dem Produkt passiert ist, dass ein neues Produkt auf dem Weg ist, das am nächsten Tag geliefert wird“.

Abfallmanagementsysteme ermöglichen es den Kommunen, an zukünftigen Städten zu arbeiten

Im nächsten Schritt dieser „Online-Plattformökonomie“ fließen standardisierte und verifizierte Informationen in autonome Datensysteme, erwartet Fennemann. Die Kombination von Daten aus dem Logistiksektor ermöglicht ihm zufolge die Kopplung von Logistikprozessen (Ver- und Entsorgungsprozessen), auch durch andere Akteure.

„Sensoren werden speziell aufgrund der Intelligenz, die dahinter steckt, zu einer grundlegenden Veränderung des Spieles. Durch den rund um die Uhr laufenden Echtzeitaustausch mit anderen Daten in der Wertschöpfungskette werden ständig smarte Entscheidungen sowohl in der umgekehrten Erfassungs- und Lieferkette als auch in den geschlossenen Systemprozessen getroffen “, prognostiziert er.

„Dadurch können in einer Smart City neue ökonomische und ökologische Geschäftsmodelle für die Kreislaufwirtschaft entstehen. In dieser Hinsicht sind Abfallmanagementsysteme nur ein Teil intelligenter Städte, aber von größter Bedeutung, da sie es Regierungen und Kommunen ermöglichen, an der Stadt der Zukunft zu arbeiten, einschließlich völlig neuer und innovativer Abfallmanagementsysteme“.