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Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind keine Widersprüche, sie müssen strategisch zusammengedacht werden. Wie das praktisch funktioniert, erforscht das Borderstep Wissenschaftsteam seit vielen Jahren. Deshalb unterstützte Borderstep Mitgründer Dr. Severin Beucker eine Studie von acatech (Deutsche Akademie der Technikwissenschaften) und stellte den Forscherinnen und Forschern sein Wissen in einer Befragung zur Verfügung.

Die Studie evaluiert über verschiedene Wirtschaftssektoren hinweg verfügbare digitale Lösungen, die sich sowohl positiv auf die ökologische Nachhaltigkeit auswirken als auch einen ökonomischen Nutzen entfalten. Das volle Potenzial dieser Lösungen lasse sich allerdings erst dann ausschöpfen, wenn auch eine Änderung der Wirtschaftsweise in Betracht gezogen werde, schreiben die Autorinnen und Autoren.

Digitalisierung („Digitalisation“) und Nachhaltigkeit („Sustainability“) – zwei Leitmotive der Gegenwart. Digitalisierung kann in einer komplexen, wachsenden Gesellschaft Wohlstand für alle ermöglichen, etwa weil Arbeitsprozesse effizienter gestaltet werden können. Auf der anderen Seite ist Nachhaltigkeit – im Sinne der Nutzung regenerativer Ressourcen und eines gesteigerten Naturschutzes – die Voraussetzung, um unsere Lebensgrundlagen dauerhaft zu erhalten.

Gestaltungsoptionen aus ökologischer und ökonomischer Marktstudie abgeleitet

Die acatech Studie „Digitainability“ zeigt nun auf, dass es möglich ist, beide Leitmotive miteinander zu vereinbaren. In acht Sektoren der deutschen Wirtschaft nimmt sie bereits verfügbare digitale Lösungen in den Blick, die sich positiv auf die ökologische Nachhaltigkeit auswirken und bewertet deren ökonomische Potenziale. Die Studie zeigt außerdem: nicht nur über Effizienzsteigerungen können digitale Lösungen die ökologische Nachhaltigkeit erhöhen. Auch Änderungen des Nutzungsverhaltens oder der Wirtschaftsweise (Circular Economy) müssten dafür in Betracht gezogen werden.

Digitale Lösungen bieten in allen Wirtschaftssektoren große Chancen, neue Wertschöpfung mit Nachhaltigkeit zu verbinden. Die Studie zeigt, dass der Einsatz digitaler Lösungen zur Effizienzsteigerung von Anlagen und Prozessen ein erster Schritt ist.

Stephan Ramesohl, Co-Leiter des Forschungsbereichs Digitale Transformation am Wuppertal Institut und verantwortlich für die ökologische Marktstudie im Projekt

Ein Beispiel aus dem Leitsektor „Bau und Immobilien“: Mit sogenannten Building Information Models (BIM) ist es möglich, auf Basis digitaler Gebäudemodelle CO2-Analysen in Bezug auf die Beheizung vorzunehmen. Dadurch lassen sich einerseits Einsparungspotenziale identifizieren, andererseits erlauben BIM die energetische Optimierung eines Gebäudes bereits in der Planungsphase. Digitalisierung kann gerade in der umweltintensiven Bauwirtschaft positive Umwelteffekte katalysieren, erklärt Dr. Severin Beucker.

Kurz- bis mittelfristig können etwa 20 Prozent des Energieverbrauchs und der Emissionen im Gebäudesektor durch eine intelligente, digitale Wärmeversorgung eingespart werden. Das ist angesichts der Klimaschutzziele ein erheblicher Beitrag. Mittel- bis langfristig spielt die Digitalisierung aber auch für die gezielte Versorgung des Sektors mit erneuerbaren Energien eine zentrale Rolle.

Severin Beucker, Gründer des Borderstep Insitituts für Innovation und Nachhaltigkeit

Auch digitale Lösungen, die im Sektor Landwirtschaft zur Anwendung kommen, stehen im Fokus. Dort ist es beispielsweise mit speziellen Feldrobotern möglich, Unkraut mechanisch und autonom zu entfernen. Die Roboter sind mit Kamera- und Lasersensoren ausgestattet und können mithilfe von KI-Methoden Kultur- von Unkrautpflanzen unterscheiden. Da der Robotereinsatz ohne chemische Pflanzenschutzmittel auskommt, bleiben Biodiversität und Bodenfruchtbarkeit erhalten; chemische Rückstände in Nahrungsmitteln werden vermieden. Die Roboter werden zudem rein elektrisch und mit regenerativem Strom betrieben.

Im Fokus: Digitale Lösungen, die zirkuläre Geschäftsmodelle befähigen

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass digitale Technologien, die sowohl Effizienz ermöglichen als auch positive Effekte auf die ökologische Nachhaltigkeit haben, zwar heute schon in allen relevanten Wirtschaftssektoren zum Einsatz kommen. Die Potenziale seien aber längst nicht voll ausgeschöpft: „Deutlich höhere ökonomische wie ökologische Potenziale zur Senkung von Emissionen und Umweltverbrauch ergeben sich durch den Einsatz und die Entwicklung digitaler Lösungen, die nachhaltige, zirkuläre Geschäftsmodelle befähigen“, so Stephan Ramesohl.

Zudem, so heißt es in der Studie, müsse man bei den eingesetzten digitalen Technologien auch immer den ökologischen Fußabdruck im Blick behalten: Gerade KI-Anwendungen benötigen große Rechenkapazitäten und verbrauchen entsprechend Ressourcen.

Diesen Punkt sieht auch Projektleiter und acatech Vizepräsident Christoph M. Schmidt und wünscht sich weitere Bemühungen.

Die Digitalisierung kann ein zentraler Hebel sein, um Prosperität von negativen ökologischen Externalitäten zu entkoppeln. Voraussetzung dafür ist die Weiterentwicklung digitaler Technologien, ihres Einsatzes in ökologisch nachhaltigen, digitalen Lösungen in Unternehmen sowie die Vertiefung eines produktiven Verhältnisses zwischen ökonomischen Anreizen und ökologischer Nachhaltigkeit.

Projektleiter und acatech Vizepräsident Christoph M. Schmidt

Studie kostenfrei herunterladen

Hier geht es zur Publikationsseite der acatech Studie „Digitainability“. Neben der Studie selbst kann auch ein Slide Deck abgerufen werden.

Kommunen stellt die Wärmewende vor große Herausforderungen. Ein energieeffizienter Gebäudebestand ist eine wesentliche Voraussetzung für die Umstellung der Wärmeversorgung auf erneuerbare Energie und damit zum Erreichen der kommunalen Klimaneutralität.

Ein Policy Paper der Scientists for Future zeigt, dass die Kommunen durch die Sanierung des eigenen Gebäudebestandes voranschreiten sollte, wie sie eine wirksame Energieberatung für die Hausbesitzenden aufbauen kann, wie die gesetzlichen Mindestanforderungen an den Gebäudebestand durchgesetzt werden können und welches Potenzial die Eigenarbeit bei der Sanierung hat. Borderstep Mitgründer Dr. Jens Clausen ist einer der Co-Autoren.

Das Dokument kann kostenfrei heruntergeladen werden.

„Grüne Cloud: Wie die IT-Branche nachhaltiger werden kann“ – unter diesem Titel beleuchtet der Deutschlandfunk in einer Sendung die Klima-Folgen der Digitalisierung. Wenn immer mehr Menschen streamen, surfen, speichern, immer mehr Angebote in der Cloud angeboten werden, steigt auch der Energiebedarf der Rechenzentrumsbranche. Doch diese arbeitet unter Hochdruck an nachhaltigen Alternativen.

Was geht und was noch nicht, weiß Borderstep Senior Researcher Dr. Ralph Hintemann, Digitalisierungsexperte und Fachmann für Green IT. Er kommt in der Sendung als Experte zu Wort. Er erforscht seit vielen Jahren die Entwicklung der IT-Branche in Deutschland und international.

Die Sendung kann auf der Webseite des Deutschlandfunks kostenfrei nachgehört werden.

Nachhaltig gründen: Unter dieser Überschrift bietet Borderstep auf der Gründerplattform von BMWK und KfW verschiedene Veranstaltungen rund um Geschäftsideen für eine ökologisch nachhaltigere Zukunft an. Das Angebot ist kostenfrei.

Als gemeinnützige Forschungseinrichtung ist das Borderstep Institut im Bereich der anwendungsorientierten Innovationsforschung tätig und dem Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung verpflichtet. Wir führen öffentlich geförderte Forschungsvorhaben im Bereich des nachhaltigen Wirtschaftens in enger Zusammenarbeit mit innovativen Praxispartnern durch und erstellen Studien für staatliche und zivilgesellschaftliche Auftraggeber.

Ein zentrales Forschungsfeld des Borderstep Institutes ist Digitalisierung & Klimaschutz. In dem Forschungsfeld wird untersucht, welche Effekte digitale Techniken und Anwendungen auf den Energieverbrauch und den Klimaschutz haben.

Dies können einerseits Chancen für den Klimaschutz sein, indem IT-Anwendungen genutzt werden, um Energieverbräuche und Klimagasemissionen zu senken. Andererseits können durch den Einsatz der Technik auch zu zusätzliche Energie- und Ressourcenverbräuche erzeugt werden.

Borderstep analysiert und bewertet solche Effekte und forscht gemeinsam mit Partnern an neuen Lösungen, um Nachhaltigkeit und Digitalisierung zu vereinbaren.

Ihre Aufgaben

• Mitarbeit in Forschungsprojekten zu den Themen Digitalisierung, Energieeffizienz sowie Energie- und Wärmewende.
• Analyse des Energieverbrauchs und der Umwelt- und Klimaeffekte von Informations- und Telekommunikationstechnik sowie Bewertung von Umweltwirkungen, z.B. mittels Ökobilanzierung.
• Identifikation und Bewertung von digitalen Trends sowie Analyse und Konzeption von Geschäftsmodellen für neue nachhaltige digitale Lösungen.
• Analyse von Flexibilitäts- und Abwärmepotenzialen von Informations- und Telekommunikationstechnik und deren Nutzung in Strom- und Wärmenetzen.
• Modellierung informations- und energietechnischer Fragestellungen.
• Beteiligung an der Akquise neuer Vorhaben sowie Aufbau und Pflege von Kooperationen mit Forschungspartnern im Themenfeld.

Unser Angebot

• Forschung an den Zukunftsfragen im Themenfeld Digitalisierung & Klimaschutz.
• Inter- und transdisziplinäres wissenschaftliches Arbeiten.
• Wissenschaftliche Exzellenz und die Möglichkeit, in einschlägigen Journals zu publizieren.
• Ein hochmotiviertes Team sowie die Sicherstellung einer guten Work-Life-Balance und flexibler Arbeitsmodelle.
• Die Möglichkeit zur Promotion und wissenschaftlichen Weiterqualifizierung.
• Eine leistungsgerechte Bezahlung in Anlehnung an den TVöD.

Ihr Profil

• Masterabschluss mit technischem, naturwissenschaftlichem oder wirtschaftswissenschaftlichem Hintergrund z.B. aus den Fachrichtungen Umwelttechnik, Energiewirtschaft, Informationstechnik oder Wirtschaftsingenieurwesen.
• Interesse an der Bearbeitung wissenschaftlicher Fragestellungen und an aktiver wissenschaftlicher Publikationstätigkeit.
• Selbstständige Arbeitsweise und Teamfähigkeit.
• Sehr gute Sprachkenntnisse in Deutsch und Englisch.

Die Stelle ist zunächst auf zwei Jahre befristet. Eine Umwandlung in ein unbefristetes Arbeitsverhältnis wird angestrebt. Der geplante Stellenumfang beträgt mindestens 75 % und kann bei Bedarf aufgestockt werden.

Interessiert? Dann senden Sie Ihre aussagekräftige Bewerbung mit den üblichen Unterlagen und Ihrer Gehaltsvorstellung bis zum 14. April 2023 an Anke Posthumus: bewerbung@borderstep.de.

Das diesjährige FGF-Frühjahrstreffen der Arbeitskreise Sustainable Entrepreneurship und Social Entrepreneurship an der Hochschule Hannover war wieder ein voller Erfolg. Mit 32 Teilnehmenden war es die bislang höchste Anzahl an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit der Gründung des Arbeitskreis Sustainable Entrepreneurship im Jahr 2015.

Prof. Dr. Matthias Raith, bisheriger Leiter des AK Social Entrepreneurship und Prof. Dr. Klaus Fichter, Gründer und bisheriger Leiter des AK Sustainable Entrepreneurship, übergaben ihre Ämter an die nächste Generation. Dr. Nicole Siebold ist neue Leiterin des AK Social Entrepreneurship, Prof. Dr. Steffen Farny neuer Leiter des AK Sustainable Entrepreneurship. Beide dankten ihren Amtsvorgängern im Namen des FGF für ihr langjähriges Engagement.

Der Förderkreis Gründungs-Forschung (FGF) ist die führende und mitgliedsstärkste wissenschaftliche Vereinigung für Entrepreneurship, Innovation und Mittelstand im deutschsprachigen Raum.

Borderstep Mitgründer Dr. Jens Clausen ist Co-Autor einer Studie zu Wärmepumpen, die pünktlich zum globalen Klimastreik von ScientistsForFuture vorgelegt wurde. Sie zeigt in einer Modellrechnung, dass Deutschland mit dieser Technologie einen schnellen Weg aus der Gasabhängigkeit finden kann.

Moderne Wärmepumpen sind technisch ausgereift und können in der Mehrheit der Gebäude innerhalb von etwa drei Tagen direkt ohne große Änderungen eingebaut werden. Das spart Zeit und vor allem Kosten. (Jens Clausen)

Termingerecht zum heutigen globalen Klimastreik erscheint im Wissenschaftsmagazin „Nature Communications Earth & Environment“ eine Analyse zur Wärmeversorgung durch Gas. Die Studie weist nach: der Ersatz von Gasheizungen durch Wärmepumpen senkt den Gasverbrauch am schnellsten. Ein interdisziplinäres Team von WissenschaftlerInnen aus dem Umfeld der Scientist for Future (S4F) haben in einer detaillierten Modellrechnung gezeigt, dass Deutschland in nur drei Jahren bis zu 60 % der Gasmenge reduzieren kann, die vormals durch russisches Gas abgedeckt wurde.

Problem Fachkräftemangel

Das Team hat einen gangbaren Wandel der Wärmeversorgung durchgerechnet und sich dabei zum ersten Mal auch auf Interviews in Handwerksbetrieben gestützt. Es stellt sich als erstes das Problem des Fachkräftemangels. Die 380.000 Beschäftigten in deutschen Sanitär- und Heizungsbetrieben installieren jedes Jahr etwa eine Million Heizungen, im Durchschnitt sind dies nur etwa drei Heizungen pro Beschäftigten und Jahr. Aber: von 50.000 Betrieben bauen nur 10 bis 20 % regelmäßig Wärmepumpen ein. Eine wichtige Steuergröße ist daher die etwa 5-tägige und obligatorische Weiterbildung für Handwerker, damit diese die Wärmepumpen einbauen können.

Voraussetzung für den notwendigen zügigen Einbau von Wärmepumpen ist der Studie zufolge die bereits angelaufene Zusammenarbeit zwischen Regierung, Fachunternehmen und Kunden. Hauptautor der S4F-Studie ist Dr. Pietro Altermatt, Leiter der internationalen Energie-Modellierungsgruppe „gpvsim“, Hannover. Politische Unentschlossenheit verzögere den Klimaschutz.

Mit Wärmepumpen können wir das praktisch unbegrenzte Wärmepotential der Außenluft nutzen, statt begrenzte und teure Gasreserven zu verfeuern. Die Betriebe brauchen dafür politische Planungssicherheit. (Pietro Altermatt)

Unterstützt wird er durch S4F-Mitglied und Ko-Autorin Prof. Dr. Claudia Kemfert vom Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung.

Ein stark beschleunigter Austausch von Gaskesseln durch Wärmepumpen ist auch ökonomisch die richtige Antwort auf die Energiekrise. Wir werden in Zukunft weiterhin durch schwankende Gaspreise finanziell belastet.“ Zudem biete der Umstieg eine realistische Lösung dafür, „dass die Bundesregierung auf langfristige Gaslieferverträge verzichten kann, denn diese untergraben das Pariser Klimaabkommen. (Claudia Kemfert)

Wärmeversorgung energetische Kernfrage

Für die privaten Haushalte ist Wärmeversorgung die energetische Kernfrage. Die detaillierten Berechnungen des S4F-Forschungsteams gehen vom heutigen Stand der Wärmedämmung im Gebäudebestand aus. Auch sollen in den meisten Gebäuden weiterhin Heizkörper installiert bleiben.

Kritischer Punkt bleibt die Energiefrage: Wärmepumpen brauchen Strom und sind nur dann klimaneutral, wenn dieser Strom grün ist. Daher befinden sich Wärmepumpen mit anderen Nutzern in Konkurrenz um nachhaltig erzeugte Elektrizität. Die Berechnungen der Studie zeigen aber, dass trotz Wärmepumpen genug erneuerbarer Strom verfügbar bleibt, um den Ausstieg aus der Kohle und der Einstieg in die E-Mobilität weiterhin zu schaffen. Obwohl an manchen dunklen, windfreien Tagen im Winter zum Teil Gaskraftwerke den Strom für die Wärmepumpen liefern werden, werden nach den Berechnungen durch den Umstieg bis 2025 gasbedingte Emissionen von mehr als 180 Millionen Tonnen CO₂ vermieden.

Die Modellanalyse untersuchte zwar Deutschland, ist aber methodisch auf andere Länder übertragbar.

Artikel in Nature veröffentlicht

Die Veröffentlichung findet sich bei „Nature Communications Earth & Environment“ unter: Pietro Altermatt et al. (2023). „Replacing gas boilers with heat pumps is the fastest way to cut German gas consumption“.

Das Team Digitalisierung und Klimaschutz sucht studentische Unterstützung für die Mitarbeit in aktuellen Forschungsprojekten. Der Forschungsbereich untersucht, welchen Effekt digitale Techniken und Anwendungen auf den Energieverbrauch und den Klimaschutz haben.

Die Arbeit umfasst u. a.

• die Mitarbeit an den Themen Digitalisierung, Energieeffizienz, Wärmewende und Bewertung von Umweltwirkungen (Ökobilanzierung)
• die Analyse des Energieverbrauchs und der Klimaeffekte von Informations- und Telekommunikationstechnik
• die Analyse von Abwärmepotenzialen von Informations- und Telekommunikationstechnik und deren
  Nutzung in Wärmenetzen
• wissenschaftliche Recherchen in verschiedenen von Borderstep durchgeführten Projekten

Gesucht werden Studierende

• der Wirtschafts- oder Ingenieurswissenschaften und/oder mit Bezug zu den Themenfeldern Umweltwissenschaften, Energietechnik oder Informationstechnik,
• mit Interesse an Fragen der Digitalisierung, Energieeffizienz und Bewertung von Umweltwirkungen.

Die Stelle hat einen Umfang von etwa 40 Stunden/Monat. Bewerbungsschluss ist der 3. März 2023.

Hier geht es zur vollständigen Ausschreibung.

In der Veranstaltungsreihe „Wärme vor zwölf“ spricht Borderstep Mitgründer Dr. Jens Clausen über die Dekarbonisierung der Fernwärme. Wie gelingt es, klimaneutral zu heizen und welche Voraussetzungen müssen dafür geschaffen werden?

„Brauchen Fotovoltaik auf jedem zweiten Dach“: In einem Interview mit der Hannoverschen Allgemeinen Zeitung spricht Borderstep Senior Researcher Dr. Jens Clausen über die Zukunft mit Erneuerbaren. Welche Möglichkeiten bietet dabei die Energie aus der Sonne und welche Hindernisse gilt es aus dem Weg zu räumen?

Verglichen mit Strom aus Kohle und Atomkraftwerk sind Fotovoltaik und Wind das absolute Discountangebot. (Jens Clausen)

Die Solarbranche verzeichnete im letzten Jahr ein Wachstum von 25 Prozent bei der Montage von Anlagen. Auch sind die Lager voll mit vorbestellter Ware, so Clausen. Allerdings können diese häufig nicht installiert werden. Der Fachkräftemangel bremst auch den Ausbau von erneuerbaren Energien aus.

Bürokratische Auflagen bremsen Umstieg auf Erneuerbare

Darüber hinaus seien die bürokratischen Auflagen für die Installation zu hoch und minderten das Effizienzpotenzial. Um aber der Klimakrise begegnen zu können, müsse der Ausbau von Anlagen auf Wohngebäuden wie auch auf Freiflächen intensiviert werden, so der Borderstep Wissenschaftler.

Der Artikel ist über die Webseite der HAZ abzurufen (kostenpflichtiges Angebot).