Digitale Systeme mit Relevanz für die Umwelttechnik und Ressourceneffizienz

Die Digitalisierung entwickelt sich zunehmend zu einem Enabler („Ermöglicher") der Systembildung. Dabei schaffen die vier Hebel der Digitalisierung (digitale Daten, Automatisierung, digitale Kundenschnittstelle, Vernetzung) die Grundlage für innovative digitale Systeme. Gleichzeitig entwickeln sich neue Produkte und Dienstleistungen sowie innovative Nutzungsmöglichkeiten für bestehende Komponenten. Die digitalen Systeme, die auf den folgenden Seiten vorgestellt werden, haben als Gemeinsamkeit ein erhebliches Umweltentlastungspotenzial. Umweltentlastungspotenzial wird als Umweltentlastungswirkung aufgefasst, die durch den Gebrauch, die Anwendung beziehungsweise Inanspruchnahme eines Produktes, Verfahrens oder einer Dienstleistung realisiert wird. Beispielsweise haben erneuerbare Energien grundsätzlich ein hohes Umweltentlastungspotenzial bezogen auf den Klimaschutz.

Konkret gehen die folgenden Abschnitte auf fünf digitale Systeme ein: Connected Energy, Connected Information Network, Industrie 4.0, Urban Connected Mobility und Smart Grid. Zu jedem dieser digitalen Systeme werden die spezifischen Inhalte definiert, etablierte und neue Unternehmen und Geschäftsmodelle vorgestellt sowie unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten bewertet.

 

Effekte und Potenziale der Digitalisierung für die GreenTech-Branche

Ökonomische Potenziale der Digitalisierung

Die Umwelttechnik und Ressourceneffizienz stellt schon heute einen stark wachsenden Markt dar. Die Digitalisierung kann den Expansionskurs dieser Branche weiter beschleunigen: Bedingt durch Synergie- und Systemeffekte, die aus dem Ausbau der digitalen Systeme entstehen, wird die Nachfrage nach Produkten, Verfahren und Dienstleistungen der Umwelttechnik und Ressourceneffizienz voraussichtlich steigen. Die Berechnungen prognostizieren für die GreenTech- Branche in Deutschland im Jahr 2025 durch die Digitalisierung ein zusätzliches Marktvolumen von mehr als 20 Milliarden Euro, das entspricht drei Prozent des insgesamt prognostizierten Marktvolumens 2025. Der Beitrag der einzelnen Leitmärkte zu diesem Potenzial fällt allerdings unterschiedlich aus. Am geringsten ist das durch die Digitalisierung induzierte zusätzliche Wachstum in den Leitmärkten Nachhaltige Wasserwirtschaft sowie Rohstoff- und Materialeffizienz.

Die Energieeffizienz als größter Leitmarkt weist mit 7,2 Milliarden Euro zusätzlichem Marktvolumen durch die Digitalisierung im Jahr 2025 auch den höchsten Digitalisierungseffekt in absoluten Volumina auf. Ebenfalls große zusätzliche Wachstumspotenziale durch die Digitalisierung ergeben sich mit 4,2 Milliarden Euro im Leitmarkt Umweltfreundliche Erzeugung, Speicherung und Verteilung von Energie. Das geringste zusätzliche Marktvolumen durch die Digitalisierung ergibt sich mit nur 0,8 Milliarden Euro im Jahr 2025 im Leitmarkt Nachhaltige Wasserwirtschaft, welcher mit 1,9 Prozent auch das geringste zusätzliche Marktwachstum aufweist. In diesem Markt liegt der Schwerpunkt auf der Infrastruktur, die durch hohe Nutzungsdauern nur langsam von der Digitalisierung durchdrungen wird. Im Folgenden werden für die einzelnen Leitmärkte die Treiber anhand von Technologielinien und der Hebel der Digitalisierung analysiert und erläutert.

Zusätzlich erzielbares Marktvolumen der Leitmärkte für Umwelttechnik und Ressourceneffizienz
in Deutschland 2025 durch Digitalisierung (in Milliarden Euro)

Ökologische Potenziale der Digitalisierung

Charakteristisches Merkmal der Umwelttechnik und Ressourceneffizienz ist ein hohes Potenzial für eine Entlastung der Umwelt und einen Schutz von Umweltgütern. Aufgrund des ökonomischen Marktwachstums der Branche ergeben sich also auch positive ökologische Effekte. Dabei wird das Umweltentlastungspotenzial als die Umweltentlastungswirkung aufgefasst, die durch die Nutzung eines Produkts, Verfahrens oder einer Dienstleistung erzielt wird. Durch die Digitalisierung werden die ökologischen Effekte weiter verstärkt. Im Folgenden werden die durch Einsparung von Energie und Material bewirkten Klimaschutzeffekte auf der Basis von eingesparten CO2-Äquivalenten (kurz: CO2e) betrachtet. Die CO2e beinhalten den Ausstoß aller klimarelevanten Gase unter Berücksichtigung ihres jeweiligen Treibhauspotenzials.

Bei der Berechnung der CO2e-Emissionen, beispielsweise der Stromerzeugung, werden auch vor- und nachgelagerte Prozessketten berücksichtigt (Kraftwerksbau und -betrieb, Brennstoffgewinnung, -aufbereitung und -transport usw.). Neben dem Klimaschutz zeigt die Digitalisierung auch Wirkung in Bezug auf andere Umweltgüter wie Luft, Wasser, Boden, Artenvielfalt, Landschaft und Lärm. Diese werden bei der Betrachtung der einzelnen Leitmärkte exemplarisch berücksichtigt. Die Größe des Umweltentlastungspotenzials der Umwelttechnik und Ressourceneffizienz und ihrer einzelnen Leitmärkte variiert ebenso wie die Dynamik der Entwicklung bereits bei Vorhersagen unter konventionellen Rahmenbedingungen (also ohne Berücksichtigung der zusätzlichen Wirkung der Digitalisierung). Bei der Grünen Transformation und der Green Economy dienen auch nicht-digitale Lösungen zur Umweltentlastung. Von 2016 bis 2025 wird in den Leitmärkten Umweltfreundliche Erzeugung, Speicherung und Verteilung von Energie, Nachhaltige Mobilität, Kreislaufwirtschaft und Nachhaltige Wasserwirtschaft ein Wachstum des Umweltentlastungspotenzials erwartet. In den Leitmärkten Energieeffizienz sowie Rohstoff-und Materialeffizienz wird dagegen ohne Digitalisierung mit einer teilweise deutlichen Abnahme des Umweltentlastungspotenzials gerechnet.

Erst durch die Digitalisierung lassen sich weitere Umweltentlastungspotenziale in allen Leitmärkten aktivieren. Denn sie verstärkt die Entlastungspotenziale, die auch ohne Digitalisierung prognostiziert werden. In den sechs Leitmärkten wird durch die Digitalisierung für das Jahr 2025 ein zusätzliches Umweltentlastungspotenzial in Höhe von 50 Millionen Tonnen CO2e erwartet. Dies entspricht einer Reduktion der gesamten deutschen CO2e Emissionen um 5 Prozent im Vergleich zum Jahr 2014 allein durch die Effekte der Digitalisierung.

Zusätzliche CO2e-Einsparung (in Millionen Tonnen) durch Digitalisierung je Leitmarkt in Deutschland
im Jahr 2025