DE112021005271T5 - Verfahren zum Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines Produkts in Produktionsprozessen einer Produktionsanlage - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft computerimplementierte Verfahren zum Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks (carbon footprint) eines Produkts in einem Produktionsprozess in einer Produktionsanlage, insbesondere eines Produkts in zusammenhängenden Produktionsprozessen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines in einem Produktionsprozess einer Produktionsanlage hergestellten Produkts.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft computerimplementierte Verfahren zum Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks (carbon footprint) eines Produkts in Produktionsprozessen in einer Produktionsanlage, insbesondere eines Produkts in zusammenhängenden Produktionsprozessen.
  • Die Bedeutung von Klimaschutzmaßnahmen nimmt in der Wahrnehmung der Öffentlichkeit, von Regulierungsbehörden und von Finanzinvestoren rasch zu. Große Unternehmen haben ehrgeizige kurzfristige CO2-Reduktionsziele angekündigt, einschließlich Emissionen im Zusammenhang mit eingekauften Rohmaterialien, wie sie beispielsweise von der Science-Based Targets Initiative (SBTI) gefordert werden. Daher werden von Kunden zunehmend Transparenz über den Product Carbon Footprint (PCF, Produkt-Kohlenstoff-Fußabdruck) und Möglichkeiten zur Reduzierung des PCF gefordert.
  • Nach dem Greenhouse Gas Protocol (WBCSD, WRI, 2011) werden Treibhausgasemissionen in sogenannte Scope-1-, Scope-2- und Scope-3-Anteile eingeteilt. Scope 1 umfasst alle Treibhausgasemissionen des unternehmenseigenen Betriebs (Produktion, Kraftwerke und Abfallverbrennung). Scope 2 umfasst Emissionen aus der Energiegewinnung, die von außen bezogen werden. Scope 3 umfasst alle anderen Emissionen entlang der Wertschöpfungskette. Dazu gehören insbesondere die Treibhausgasemissionen von Rohmaterialien, die von Lieferanten bezogen werden. PCF fassen Treibhausgasemissionen und -abscheidungen aus den aufeinanderfolgenden und miteinander verknüpften Prozessschritten eines bestimmten Produkts zusammen. Ein Cradle-to-Gate- („von der Wiege bis zum Werkstor“) PCF summiert Treibhausgasemissionen auf Grundlage ausgewählter Prozessschritte: von der Gewinnung der Ressourcen bis zum Werkstor, an dem das Produkt das Unternehmen verlässt. Solche PCFs werden als partielle PCFs bezeichnet. Um eine solche Summierung zu erreichen, muss jedes Unternehmen, das Produkte anbietet, in der Lage sein, die Beiträge von Scope 1 und Scope 2 zum PCF für jedes seiner Produkte so genau wie möglich anzugeben und zuverlässige und konsistente Daten für die PCFs von eingekaufter Energie (Scope 2) und seinen Rohmaterialien (Scope 3) zu erhalten.
  • Traditionell werden PCF manuell anhand eines Modells des Produktionsprozesses berechnet und weisen jedem Schritt statisch einen Wert zu. Beispielsweise offenbart CN 108 537 434 A ein Verfahren zur Berechnung eines PCF. Zwar werden alle relevanten Beiträge berücksichtigt, jedoch werden als Eingabe nur theoretische und/oder historische Werte verwendet, die für jedes Produkt den gleichen Wert ergeben, unabhängig von der tatsächlichen Situation in einem Werk zu einem bestimmten Zeitpunkt. In einer modernen Produktionsanlage, die ein komplexes System zusammenhängender Prozessschritte darstellt, beeinflussen sich jedoch verschiedene Produktionsprozesse gegenseitig, beispielsweise weil sie beide von einem Kraftwerk erzeugten Dampf nutzen. Je nach Nutzung dieser Ressourcen, der Möglichkeit der Wiederverwendung von Abwärme bzw. erzeugter Wärme usw. kann sich der PCF für ein bestimmtes Produkt ändern, auch wenn der Produktionsprozess nicht verändert wird. Beispielsweise kann eine geringere Nutzung des Kraftwerks dessen Wirkungsgrad verringern, so dass die gleiche Menge Dampf mehr Treibhausgasemissionen erzeugt, beispielsweise weil der verbleibende Dampf nicht genutzt wird, die Kraftwerksleistung aber nicht verringert werden kann, weil der Strombedarf unverändert bleibt.
  • Um die Scope-1- und Scope-2-Emissionen eines Produkts zu berechnen, muss ein Unternehmen Primärdaten aus einer potenziell sehr großen Anzahl aufeinanderfolgender und miteinander verknüpfter Prozessschritte im Zusammenhang mit einem bestimmten Produkt in seinem eigenen Produktionsprozess beschaffen und verarbeiten. Dies macht die Bestimmung von PCFs für die Produkte von Unternehmen sehr teuer und zeitaufwändig. Darüber hinaus lassen bestehende Standards für die PCF-Bestimmung Spielraum für Entscheidungen und Interpretationen, und es gibt kein einheitliches und eindeutiges Verfahren, wie die Scope-1- und Scope-2-Emissionen von Produktionsanlagen einzelnen Produkten zugeordnet werden sollen. Traditionell werden PCFs nur von Fall zu Fall von einzelnen Experten berechnet, allerdings birgt dies ein hohes Risiko, dass uneinheitliche methodische Entscheidungen getroffen werden. Daher ist die Vergleichbarkeit der resultierenden PCFs, die aus unterschiedlichen Quellen stammen und/oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten erstellt wurden, derzeit nicht gegeben. Ein besonderes Beispiel für eine methodische Entscheidung ist die Zuteilung von Treibhausgasen zu Nebenprodukten, die nicht allein, sondern nur zusammen aus einem einzigen Prozessschritt gewonnen werden können, wie z.B. verschiedene Fraktionen von Kohlenwasserstoffen aus dem Dampfspaltungs- (steam cracking) Prozess.
  • Eine Aufgabe bestand daher darin, ein Verfahren zum Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines Produkts auf Grundlage der tatsächlichen Situation der Produktionsprozesse in einer Produktionsanlage zu einem bestimmten Zeitpunkt, insbesondere in Produktionsanlagen mit zusammenhängenden Produktionsprozessen, anzugeben. Darüber hinaus sollte das Verfahren schnell sein, um häufige Aktualisierungen der PCFs auf Grundlage tatsächlicher Prozessdaten zu ermöglichen, um zu zeigen, wie Anpassungen im Produktionsprozess die PCFs beeinflussen. Das Verfahren sollte dazu beitragen, den Kohlenstoff-Fußabdruck der Produkte einer Produktionsanlage zu minimieren. Insbesondere sollte es möglich sein, jeden Beitrag zum Kohlenstoff-Fußabdruck zu analysieren und etwaige Veränderungen zu überwachen. Eine weitere Aufgabe bestand darin, sicherzustellen, dass eine einzige Methodik zur einheitlichen Berechnung des PCF für alle Produkte einer Produktionsanlage verwendet wird.
  • Die Aufgaben wurden gelöst durch ein computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen eines Kohlenstoff-Fußabdrucks eines in einem Produktionsprozess einer Produktionsanlage hergestellten Produkts, umfassend:
    1. (a) Erfassen von Prozessdaten, die Informationen über die Prozessschritte von den benötigten Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen, und/oder
    2. (b) Erfassen des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Rohmaterials und/oder
    3. (c) Erfassen von Energiedaten, die Informationen über den Energieverbrauch für jeden Prozessschritt umfassen,
    4. (d) Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts unter Berücksichtigung der Prozessdaten, des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Rohmaterials und/oder der Energiedaten, und
    5. (e) Ausgeben des in Schritt (d) erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts, bevorzugt Ausgeben des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts und/oder jedes Beitrags dazu, wie in Schritt (d) erhalten.
  • Mit anderen Worten wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen eines Kohlenstoff-Fußabdrucks eines in einem Produktionsprozess einer Produktionsanlage hergestellten Produkts angegeben, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
    1. (a) Erfassen von Prozessdaten, die Informationen über einen oder mehrere Prozessschritte von den Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen, und/oder
    2. (b) Erfassen des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines oder mehrerer Rohmaterialien und/oder
    3. (c) Erfassen von Energiedaten, die Informationen über den Energieverbrauch für einen oder mehrere Prozessschritte umfassen,
    4. (d) Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts unter Berücksichtigung der Prozessdaten, des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Rohmaterials und/oder der Energiedaten, und
    5. (e) Ausgeben des in Schritt (d) erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung des durch die vorliegend beschriebenen Verfahren erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks zum Berechnen und/oder Optimieren des Kohlenstoff-Fußabdrucks nachgelagerter Produkte. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung des durch die vorliegend offenbarten Verfahren erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks in Verbindung mit einer Produktkennung. Eine solche Produktkennung kann mit dem Rohmaterial des Produktionsprozesses für nachgelagerte Produkte assoziiert sein.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung oder ein Verfahren zum Bereitstellen des durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks in Verbindung mit einer Produktkennung. Eine solche Produktkennung kann mit dem Rohmaterial des Produktionsprozesses für nachgelagerte Produkte assoziiert sein. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, die für ein Verfahren zum Berechnen und/oder Optimieren des Kohlenstoff-Fußabdrucks nachgelagerter Produkte auf Grundlage des durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks konfiguriert ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen nichtflüchtigen computerlesbaren Datenträger, der ein Computerprogramm speichert, das Anweisungen zum Ausführen von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt, das Anweisungen enthält, die bei Ausführung die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen nichtflüchtigen computerlesbaren Datenträger, der Anweisungen speichert, die bei Ausführung die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein System oder eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines in einem Produktionsprozess einer Produktionsanlage hergestellten Produkts, umfassend
    1. (a) einen Eingang oder eine Eingabeeinheit, der/die so konfiguriert ist, dass er/sie (i) Prozessdaten, die Informationen über die Prozessschritte von den erforderlichen Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen, (ii) den Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials und/oder (iii) Energiedaten empfängt, die Informationen über den Energieverbrauch für jeden Prozessschritt umfassen,
    2. (b) einen Prozessor oder eine Verarbeitungseinheit, der/die so konfiguriert ist, dass er/sie den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts unter Berücksichtigung mindestens einer der in Schritt (a) erfassten Informationen bestimmt, und
    3. (c) einen Ausgang oder eine Ausgabeeinheit, der/die so konfiguriert ist, dass er/sie den vom Prozessor oder der Verarbeitungseinheit erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts ausgibt, bevorzugt eine Ausgabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den vom Prozessor oder der Verarbeitungseinheit erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts und/oder jeden Beitrag dazu ausgibt.
  • Mit anderen Worten wird ein System zum Bestimmen eines Kohlenstoff-Fußabdrucks eines in einer Produktionsanlage hergestellten Produkts angegeben, wobei das System Folgendes umfasst:
    1. (a) einen Eingang, der so konfiguriert ist, dass er (i) Prozessdaten empfängt, wobei die Prozessdaten Informationen über einen oder mehrere Prozessschritte von Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen, (ii) den Kohlenstoff-Fußabdruck eines oder mehrerer Rohmaterialien empfängt und/oder (iii) Energiedaten empfängt, die Informationen über den Energieverbrauch für einen oder mehrere Prozessschritte umfassen,
    2. (b) einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts unter Berücksichtigung der in Schritt (a) erfassten Informationen bestimmt, und
    3. (c) einen Ausgang, der so konfiguriert ist, dass er den vom Prozessor bestimmten Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts ausgibt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt den Kohlenstoff-Fußabdruck von Produkten. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich die Bezeichnung „Kohlenstoff-Fußabdruck“ auf die Menge an Treibhausgasen, die in einem Produktionsprozess einer Produktionsanlage ausgestoßen oder abgeschieden werden. Der Kohlenstoff-Fußabdruck kann sich auf die Gesamtmenge an Treibhausgasen beziehen, die im Produktionsprozess, z.B. von der Gewinnung natürlicher Ressourcen bis zum die Produktionsanlage verlassenden Produkt, ausgestoßen oder abgeschieden werden. Im Kontext der vorliegenden Erfindung enthält der Kohlenstoff-Fußabdruck möglicherweise keine Treibhausgasemissionen, die später während der Lebensdauer eines Produkts entstehen. Bei einem Auto handelt es sich bei dem Kohlenstoff-Fußabdruck im Sinne der vorliegenden Erfindung beispielsweise um die Menge an Treibhausgasen, die bei der Herstellung des Autos ausgestoßen wird, nicht aber die Emissionen, die durch die Nutzung des Autos nach Verlassen der Produktionsanlage entstehen. Die Größe des Kohlenstoff-Fußabdrucks wird in der Regel in Kohlendioxid-Äquivalenten ausgedrückt, also der Menge an Kohlendioxid, die die gleiche Wirkung auf das globale Klima hat wie die tatsächlich emittierten Treibhausgase.
  • Treibhausgase können Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Distickstoffoxid, Methan, Ozon, Fluorchlorkohlenwasserstoffe und Fluorkohlenwasserstoffe umfassen. Diese können in Kohlendioxid-Äquivalente gemäß dem 5. Bewertungsbericht des IPCC umgerechnet werden (vgl. Normen wie ISO 14067 für den Kohlenstoff-Fußabdruck von Produkten oder den Greenhouse Gas Protocol Product Standard WRI & WBCSD, 2011).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf eine Vielzahl von Produkten angewendet werden, die aus Rohmaterialien wie z.B. chemischen Produkten oder Vorprodukten hergestellt werden. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Bezeichnung „Produkt“ bezieht sich im Allgemeinen auf jede Ware, die an einem beliebigen Punkt der Wertschöpfungskette an andere verkauft werden kann. Dazu können Endprodukte für den Endkunden gehören, z.B. Autos, Lacke, Spielzeug oder Medikamente; dazu können auch Waren gehören, die typischerweise an andere Unternehmen verkauft werden, die diese weiterverarbeiten, z.B. Stahlteile für Maschinen, Kunststoffgranulat für die Extrusion oder chemische Verbindungen, z.B. Acrylsäure zur Herstellung von Superabsorbern für Windeln; dazu können auch Waren gehören, die sehr früh in der Wertschöpfungskette stehen, wie Rohölfraktionen, z.B. Naphtha, landwirtschaftliche Erzeugnisse, z.B. Sojabohnen, oder gereinigter Sand für die Glasherstellung.
  • Die Bezeichnung „Rohmaterial“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf jede Ware, die von Lieferanten eingekauft und in die Produktionsanlage gebracht wird. Zu den Rohmaterialien können auch Ausgangsmaterialien gehören, die im Produktionsprozess der Produktionsanlage zur Herstellung des Produkts verwendet werden. Ein Rohmaterial kann sich wie das vorstehend beschriebene Produkt auf jeder Stufe der Wertschöpfungskette befinden. Das bedeutet, dass das Produkt der einen Produktionsanlage das Rohmaterial für die andere Produktionsanlage darstellen kann. Zu Rohmaterialien können auch sehr grundlegende Güter wie Luft, Wasser, Erdgas oder Salz gehören.
  • Eine „Produktionsanlage“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede Einrichtung, die in der Lage ist, jede Art von Ware herzustellen, die an einen Endkunden verkauft oder in einer anderen Produktionsanlage weiterverarbeitet wird. Eine Produktionsanlage kann sich an einem einzigen Standort oder an mehreren befinden. Befindet sich die Produktionsanlage an mehreren Standorten, müssen diese unter gemeinsamer Kontrolle stehen, was typischerweise der Fall ist, wenn sie zum selben Unternehmen oder zu verbundenen Unternehmen gehören. Beispiele für Anlagen sind Kraftwerke, Stahlwerke, Ölförderanlagen, Ölraffinerien, Chemieanlagen, Anlagen zur Herstellung von Arzneimitteln, Anlagen zur Herstellung von Baumaterialien, Maschinenfabriken, Automobilfabriken, Anlagen zur Herstellung von Textilien, Anlagen zur Herstellung von Möbeln, Anlagen zur Herstellung von Lebensmitteln, Anlagen zur Herstellung von Konsumelektronik wie z.B. Mobiltelefonen, Anlagen zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Papier, wie z.B. eine Druckmaschine.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst den Schritt (a) Erfassen von Prozessdaten, die Informationen über die Prozessschritte von den benötigten Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen. Ein „Prozessschritt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen eine Reihe von zeitlich und räumlich nicht sinnvoll trennbaren Einwirkungen auf die Rohmaterialien. In der Regel finden alle Vorgänge eines Prozessschritts in einem Gebäude statt, wobei eine bestimmte Ausrüstung verwendet wird. Der Produktionsprozess der Produktionsanlage kann einen oder mehrere Prozessschritte beinhalten. Die Prozessdaten können eine digitale Darstellung des einen oder der mehreren Prozessschritte des Produktionsprozesses enthalten.
  • Die Prozessdaten können Informationen darüber umfassen, welche Reagenzien in welchen Mengen für jeden Prozessschritt erforderlich sind. Die Prozessdaten können die digitale Darstellung eines oder mehrerer Prozessschritte des Produktionsprozesses umfassen, und eine solche Darstellung kann die Informationen enthalten oder mit diesen assoziiert sein, welche Reagenzien in welchen Mengen für den einen oder die mehreren Prozessschritte erforderlich sind. Ein „Reagens“ kann ein Rohmaterial oder ein Zwischenprodukt eines anderen Prozessschritts sein. Ein „Zwischenprodukt“ bezieht sich auf eine Ware, z.B. eine Substanz, bei der es sich weder um ein Rohmaterial noch ein Produkt handelt, sondern die aus Rohmaterialien oder früheren Zwischenprodukten hergestellt und zu anderen Zwischenprodukten und schließlich zum Produkt weiterverarbeitet wird. Jeder Prozessschritt kann ein oder mehrere Reagenzien erfordern. Die „Menge“ eines Reagens bezieht sich auf die Masse, das Volumen oder die Stückzahl pro Zwischenprodukt oder Produkt, je nach Art des Reagens, des Zwischenprodukts und/oder des Produkts. Die Masse wird in der Regel für lose Güter wie z.B. Metalle verwendet. Das Volumen wird in der Regel für Flüssigkeiten wie Wasser oder Glycerin verwendet. Die Stückzahl wird in der Regel für individualisierte Waren wie Schrauben oder Kunststoffteile verwendet. Alle diese Einheiten werden pro Einheit des Zwischenprodukts oder des Produkts angegeben, z.B. 0,5 kg des Reagens 1 pro kg des Produkts.
  • Die Prozessdaten können Informationen darüber umfassen, welche Nebenprodukte in welcher Menge erhalten werden, z.B. für einen oder mehrere Prozessschritte. Die Prozessdaten können die digitale Darstellung eines oder mehrerer Prozessschritte des Produktionsprozesses umfassen, und eine solche Darstellung kann die Informationen enthalten oder mit diesen assoziiert sein, welche Nebenprodukte in welcher Menge für jeweilige Prozessschritte erhalten werden. Bei einigen Prozessschritten fallen möglicherweise keine Nebenprodukte an, z.B. bei der Montage von Stahlteilen. In diesem Fall umfassen die Prozessdaten keine Informationen über Nebenprodukte. Bei vielen Prozessschritten fallen jedoch Nebenprodukte an. Ein „Nebenprodukt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jedes Gut, das in einem Prozessschritt unvermeidlich anfällt, aber nicht in einem anderen Prozessschritt verwendet werden kann. Manchmal kann ein Nebenprodukt recycelt werden, d.h. es kann einem weiteren Prozessschritt oder mehreren Prozessschritten unterzogen werden, um ein Rohmaterial oder ein Zwischenprodukt zu erhalten, das als Reagens in einem Prozessschritt verwendet werden kann. In einigen Fällen gibt es jedoch keine wirtschaftlich sinnvolle Verwendung für das Nebenprodukt. In diesem Fall muss das Nebenprodukt entsorgt werden. Es kann zum Beispiel in einer Verbrennungsanlage verbrannt werden. Wenn die Verbrennungsanlage Teil der Produktionsanlage ist, kann bevorzugt die zurückgewonnene thermische und/oder elektrische Energie berücksichtigt werden.
  • Die Prozessdaten können die Information umfassen, welches oder welche Zwischenprodukte in jedem Prozessschritt mit welcher Ausbeute erhalten werden. Die Prozessdaten können die digitale Darstellung eines oder mehrerer Prozessschritte des Produktionsprozesses umfassen, und eine solche Darstellung kann die Informationen enthalten oder mit diesen assoziiert sein, welches oder welche Nebenprodukte in dem einen oder den mehreren Prozessschritten mit welcher Ausbeute erhalten werden. Im Kontext der vorliegenden Erfindung bezieht sich die „Ausbeute“ auf den Prozentsatz des Ergebnisses eines bestimmten Prozessschritts im Verhältnis zum theoretischen Maximum. Beträgt die Ausbeute 100 %, beispielsweise wenn Bestandteile zu einer Formulierung gemischt werden, müssen die Prozessdaten keine Informationen über die Ausbeute umfassen. Die Ausbeute kann jedoch unter 100 % liegen, wenn es in einem Prozessschritt zu Verlusten kommt. Bei chemischen Reaktionen liegt die Ausbeute in der Regel unter 100 %, da es zu Nebenreaktionen und reinigungsbedingten Verlusten kommt. In anderen Prozessen kann die Ausbeute ebenfalls unter 100 % liegen, beispielsweise können beim Schneiden oder Bohren von Stahlteilen die Späne einen Verlust verursachen, sofern sie nicht wiederverwendet werden können.
  • Die Prozessdaten können Informationen über alle direkten Treibhausgasemissionen des Prozessschritts umfassen. Solche direkten Treibhausgasemissionen sind häufig auf eine chemische Reaktion der Rohmaterialien zurückzuführen, die entweder Treibhausgase enthalten oder während des Prozessschritts, z.B. durch Erhitzen, Treibhausgase erzeugen. Ein typisches Beispiel ist die Zementherstellung, bei der Kohlendioxid beim Erhitzen der Rohmaterialien, insbesondere dem Erhitzen von Kalkstein, entsteht. Die Prozessdaten können die digitale Darstellung eines oder mehrerer Prozessschritte des Produktionsprozesses umfassen, und eine solche Darstellung kann Informationen über direkte Treibhausgasemissionen durch einen oder mehrere jeweilige Prozessschritte enthalten oder mit diesen assoziiert sein. Die Informationen über direkte Treibhausgasemissionen enthalten in der Regel die Information, welches Treibhausgas in welcher Menge emittiert wird. Die Menge kann in Bezug auf die Menge der Rohmaterialien oder in Bezug auf die Menge des Produkts oder Zwischenprodukts des jeweiligen Prozessschritts angegeben werden. Letzteres lässt sich aus Ersterem durch Multiplizieren mit der Ausbeute des Prozessschritts ableiten.
  • Im einfachsten Fall werden ein oder mehrere Rohmaterialien in einem Prozessschritt verarbeitet, um das Produkt zu erhalten. Beispielsweise kann es sich bei bestimmten Kabeln und Steckern um die Rohmaterialien handeln, die zu einem Kabelbaum zusammengesetzt werden, der an Automobilhersteller verkauft wird. In den meisten Fällen sind die Produktionsprozesse jedoch komplizierter. Mehrere Rohmaterialien werden zu verschiedenen Zwischenprodukten verarbeitet, die wiederum zu verschiedenen Produkten verarbeitet werden, wobei ein Rohmaterial zur Herstellung von mehr als einem Zwischenprodukt verwendet werden kann und ein Zwischenprodukt zur Herstellung von mehr als einem Produkt verwendet werden kann. In einer solchen Situation hängt der endgültige Kohlenstoff-Fußabdruck eines Produkts von der Menge anderer Produkte ab, die in der Produktionsanlage hergestellt werden. Die Prozessdaten umfassen daher typischerweise die Information, welche Reagenzien in welchen Mengen für jeden Prozessschritt für alle Produkte, die mindestens ein Reagens oder Zwischenprodukt gemeinsam haben, benötigt werden. Bei vielen Produktionsanlagen umfassen die Prozessdaten die Information, welche Reagenzien in welchen Mengen für jeden Prozessschritt für mindestens zwei Produkte, die mindestens ein Reagens oder Zwischenprodukt gemeinsam haben, benötigt werden. Die Prozessdaten können die digitale Darstellung eines oder mehrerer Prozessschritte eines oder mehrerer Produktionsprozesse umfassen. Eine solche Darstellung kann Informationen enthalten oder mit diesen assoziiert sein, welche Reagenzien in welchen Mengen für einen oder mehrere Prozessschritte für mindestens zwei Produkte, die mindestens ein Reagens oder Zwischenprodukt gemeinsam haben, benötigt werden. Bei komplexen Produktionsanlagen umfassen die Prozessdaten die Information, welche Reagenzien in welchen Mengen für jeden Prozessschritt für mindestens fünf oder mindestens zehn Produkte, die mindestens ein Reagens oder Zwischenprodukt gemeinsam haben, benötigt werden. Die Prozessdaten können die digitale Darstellung eines oder mehrerer Prozessschritte eines oder mehrerer Produktionsprozesse umfassen. Eine solche Darstellung kann Informationen enthalten oder mit diesen assoziiert sein, welche Reagenzien in welchen Mengen für jeden Prozessschritt für mindestens fünf oder mindestens zehn Produkte, die mindestens ein Reagens oder Zwischenprodukt gemeinsam haben, benötigt werden.
  • Ein Beispiel für eine häufigere Situation ist in 1 schematisch dargestellt. Die Rohmaterialien sind mit R1, R2 und R3 bezeichnet, die Produkte mit P1 und P2, die Zwischenprodukte, d.h. alle Güter, bei denen es sich weder um Rohmaterialien noch um Produkte handelt, mit 11, 12 und 13, die für jeden Produktionsprozess benötigte Energie mit E1, E2, E3 und E4 und die Prozessschritte mit PS1, PS2, PS3 und PS4. Die Rohmaterialien R1 und R2 werden in einem ersten Prozessschritt PS1 unter Einsatz der Energie E1 zu dem Zwischenprodukt 11 verarbeitet. Im nächsten Prozessschritt PS2 wird das Zwischenprodukt 11 mit dem Zwischenprodukt I2 unter Einsatz der Energie E3 verarbeitet, um das Produkt P1 zu erhalten. Das Zwischenprodukt I2 wird ebenfalls in derselben Produktionsanlage im Prozessschritt PS3 durch Verarbeiten des Rohmaterials R3 unter Einsatz der Energie E2 hergestellt. In Prozessschritt PS3 wird ein weiteres Zwischenprodukt I3 erhalten, das in einem weiteren Prozessschritt PS4 unter Einsatz der Energie E4 zu dem weiteren Produkt P2 weiterverarbeitet werden kann. Es ist leicht zu erkennen, dass die Rohmaterialien R1, R2 und R3 sowie die Energien E1, E2 und E3 einen Einfluss auf den Kohlenstoff-Fußabdruck von P1 haben. Aber auch die Nutzung von I3 hat Auswirkungen, denn wenn sich der Bedarf an Produkt P2 ändert, kann entweder der Input von I3 nicht vollständig genutzt werden, weil der Bedarf an Produkt P2 zu gering ist, oder ein höherer Prozentsatz des Kohlenstoff-Fußabdrucks von R3 und der Emissionen aufgrund von E2 muss I2 und folglich P1 zugerechnet werden. Daher ist es in der Regel erforderlich, vollständige Informationen über alle Rohmaterialien und alle Prozessschritte in einer Produktionsanlage bereitzustellen, zumindest dann, wenn es Verbindungen zwischen verschiedenen Ketten von Prozessschritten von den Rohmaterialien bis zu den Produkten gibt. Die Prozessdaten können die digitale Darstellung eines oder mehrerer Prozessschritte eines oder mehrerer Produktionsprozesse umfassen. Eine solche Darstellung kann Informationen über Rohmaterialien und Prozessschritte in einer oder mehreren Produktionsanlagen enthalten oder mit diesen assoziiert sein, bevorzugt wenn es Verbindungen zwischen verschiedenen Ketten von Prozessschritten von den Rohmaterialien bis zu den Produkten gibt.
  • 2 zeigt ein weiteres Beispiel, das insbesondere in der chemischen Industrie vorkommen kann. Die Rohmaterialien R1 und R2 werden in einem ersten Prozessschritt PS1 unter Einsatz der Energie E1 zu dem Zwischenprodukt 11 verarbeitet. Im nächsten Prozessschritt PS2 werden das Zwischenprodukt 11 und das Rohmaterial R3 unter Einsatz der Energie E2 verarbeitet, um das Produkt P1 zu erhalten, wobei auch das Reagens R2 erhalten wird. R2 kann im Prozessschritt PS1 wiederverwendet werden, so dass ein Kreislauf entsteht. In diesem Fall können die Prozessdaten Informationen darüber enthalten, wie viel Reagens R2 von einem Lieferanten verwendet wird und wie viel recyceltes Reagens R2, das in Prozessschritt PS2 erhalten wurde, verwendet wird.
  • Die Prozessdaten werden in der Regel über eine Schnittstelle erfasst. Die Prozessdaten können aus der Produktionsanlage erfasst werden. Sie können über eine Schnittstelle zu einer lokalen oder einer entfernt angeordneten Datenbank erfasst werden. Bevorzugt werden die Prozessdaten über eine Schnittstelle zu einem Unternehmensressourcenplanungs- (enterprise resource planning, ERP-) System oder einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungsvorrichtung erfasst, beispielsweise einem zentralen oder dezentralen Datenverarbeitungssystem oder einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung. Auf diese Weise können die Prozessdaten vom ERP-System oder einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungsvorrichtung erfasst werden. Das ERP-System oder ein beliebiges Datenverarbeitungssystem oder eine beliebige Datenverarbeitungsvorrichtung kann die Informationen von der Produktionsanlage erhalten. In diesem Fall können die Prozessdaten von der Produktionsanlage über das ERP-System oder ein beliebiges Datenverarbeitungssystem oder eine beliebige Datenverarbeitungsvorrichtung erfasst werden. Auf diese Weise können die Prozessdaten aktualisiert bzw. sofort aktualisiert werden, sobald eine Änderung in der Produktionsanlage oder ihrer Umgebung eintritt. Je nach ERP-System oder Datenverarbeitungssystem oder -vorrichtung kann „sofort“ in weniger als oder gleich einem Tag, bevorzugt weniger als oder gleich sechs Stunden, insbesondere weniger als oder gleich einer Stunde bedeuten. Ein typisches Beispiel für eine solche Änderung wäre, dass die Produktionsanlage nicht genügend Reagens von einer anderen Fabrik erhält und stattdessen auf eine externe Versorgung zurückgreifen muss. Eine solche externe Versorgung weist in der Regel einen anderen Kohlenstoff-Fußabdruck als das interne Zwischenprodukt auf und verändert somit den Kohlenstoff-Fußabdruck des in der Produktionsanlage hergestellten Produkts. Ein weiterer Vorteil eines ERP-Systems ist, dass die Daten standardisiert und validiert sind, d.h. sie sind zuverlässig und müssen in der Regel nicht weiter validiert werden.
  • Die Bezeichnung „ERP-System“ hat im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ihre übliche Bedeutung. Ein typisches ERP-System bietet eine integrierte und laufend aktualisierte Sicht auf die wichtigsten Geschäftsprozesse unter Verwendung gemeinsamer Datenbanken, die von einem Datenbankverwaltungssystem verwaltet werden. ERP-Systeme verfolgen in der Regel Geschäftsressourcen wie Barmittel, Rohmaterialien, Produktionskapazitäten und den Status von Geschäftsverpflichtungen: Aufträge, Bestellungen und Gehaltsabrechnungen. Die Anwendungen, aus denen sich das System zusammensetzt, tauschen in der Regel Daten zwischen verschiedenen Abteilungen aus, beispielsweise solchen, die für Produktion, Einkauf, Verkauf und Buchhaltung zuständig sind und die Daten bereitstellen.
  • Bevorzugt, insbesondere bei komplexeren Produktionsprozessen, insbesondere bei zusammenhängenden Produktionsprozessen, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner Unterteilen des Produktionsprozesses in mindestens zwei Prozessschritte auf Grundlage der Prozessdaten. Ein solcher Prozess wird typischerweise benötigt, wenn die Prozessdaten nicht in einem Format vorliegen, das alle Informationen direkt einem Prozessschritt zuordnet, sondern nur in einem Format, aus dem diese Informationen ableitbar sind.
  • Die aus der Produktionsanlage erfassten Prozessdaten können beispielsweise die als Ausgangsmaterialien verwendeten Materialien und die hergestellten Produkte enthalten, nicht aber die Information, welcher Prozessschritt das Produkt welches anderen Prozessschritts als Ausgangsmaterial verwendet. Daher beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt ferner für jeden Prozessschritt erfolgendes Bestimmen, welcher Prozessschritt diesem Prozessschritt vorausgeht, auf Grundlage der Menge eines bestimmten Ausgangsmaterials, das in diesem Prozessschritt verwendet wird, und der Menge desselben Materials, das durch andere Prozessschritte erzeugt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass für jedes Material, beispielsweise durch eine Materialkennung, alle Prozessschritte, die dieses Material herstellen, und alle Prozessschritte, die dieses Material als Ausgangsmaterial verwenden, identifiziert werden. Diese Prozessschritte müssen miteinander verbunden sein. Wird in einem Prozessschritt mehr von einem bestimmten Ausgangsmaterial verwendet als in den anderen Prozessschritten hergestellt, kann diese Differenz als Rohmaterial identifiziert werden. Das Ergebnis kann durch Vergleichen der Rohmaterialmenge eines bestimmten Materials mit den Beschaffungsinformationen dieses Rohmaterials validiert werden. Solche Beschaffungsinformationen können in der Regel vom ERP-System erhalten werden.
  • Wenn die Produktionsanlage(n) mehrere Einheiten wie z.B. Konzernunternehmen in verschiedenen Ländern umfasst/umfassen, verwenden die verschiedenen Einheiten wie z.B. Konzernunternehmen häufig getrennte ERP-Systeme oder ein beliebiges Datenverarbeitungssystem oder eine beliebige Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. ein zentrales oder dezentrales Datenverarbeitungssystem oder eine solche Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung. Wird ein von einer Einheit hergestelltes Zwischenprodukt an eine andere Einheit versandt, die dieses Zwischenprodukt in einem anderen Prozessschritt verwendet, können die ERP-Systeme oder ein beliebiges Datenverarbeitungssystem oder eine beliebige Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. ein zentrales oder dezentrales Datenverarbeitungssystem oder eine solche Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, solche Vorgänge aus rechtlichen Gründen als externe Transaktionen behandeln. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung können diese Daten jedoch konsolidiert werden, um Zwischenprodukte zu identifizieren, die von einem Konzernunternehmen hergestellt und von einem anderen Konzernunternehmen verwendet werden. Diese Informationen können von den ERP-Systemen aus zugänglich sein oder andere Datenquellen wie z.B. eine gemeinsame Datenbank erfordern. Somit werden die Prozessdaten bevorzugt über eine Schnittstelle zu ERP-Systemen oder einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungsvorrichtung verschiedener Konzernunternehmen erfasst, wobei die Prozessdaten konsolidiert werden, um Zwischenprodukte zu identifizieren, die von einem Konzernunternehmen hergestellt und von einem anderen Konzernunternehmen verwendet werden. Die Prozessdaten können über eine Schnittstelle zu verschiedenen Produktionsanlagen erfasst werden, bevorzugt zu verschiedenen Datenverarbeitungs- oder Speicherressourcen, die mit den verschiedenen Produktionsanlagen in Kommunikationsverbindung stehen. Die Prozessdaten können über eine Schnittstelle zu Unternehmensressourcenplanungssystemen verschiedener Konzernunternehmen erfasst werden. Die Prozessdaten können konsolidiert werden, um Zwischenprodukte zu identifizieren, die von einem Konzernunternehmen hergestellt und von einem anderen Konzernunternehmen verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst (b) Erfassen des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Rohmaterials. Für die meisten Rohmaterialien kann der Kohlenstoff-Fußabdruck vom Lieferanten selbst oder aus öffentlichen oder privaten Datenbanken erhalten werden. In der Regel liefern verschiedene Lieferanten dasselbe Rohmaterial mit unterschiedlichem Kohlenstoff-Fußabdruck aufgrund von Unterschieden im Produktionsprozess oder in der Logistik. Daher werden bevorzugt die Kohlenstoff-Fußabdrücke eines Rohmaterials für jeden Lieferanten zusammen mit einer Kennung des Lieferanten erfasst. Anhand dieser Informationen kann dann der Kohlenstoff-Fußabdruck dieses bestimmten Rohmaterials berechnet werden, je nachdem, wie viel Rohmaterial von welchem Lieferanten verwendet wird. Das Ergebnis kann beim Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden. In seltenen Fällen sind keine Kohlenstoff-Fußabdrücke verfügbar. In diesem Fall kann der Kohlenstoff-Fußabdruck geschätzt werden, beispielsweise durch Vergleichen mit sehr ähnlichen Produkten auf dem Markt. Der Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials wird in der Regel über eine Schnittstelle erfasst. Der Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials kann über eine Schnittstelle zu einer lokalen oder entfernten Datenbank oder einem ERP-System, insbesondere dessen Lieferkettenmodul, oder einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. einem zentralen oder dezentralen Datenverarbeitungssystem oder einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, erfasst werden. Der Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials kann daher von einem ERP-Systeme oder einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. einem zentralen oder dezentralen Datenverarbeitungssystem oder einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, erfasst werden. Der Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials wird in der Regel über eine Schnittstelle zu mehr als einer Datenbank erfasst. Daher ist es oft notwendig, die aus verschiedenen Datenbanken abgerufenen Informationen in ein einheitliches Format zu konvertieren, um eine weitere Verarbeitung zu ermöglichen. Insbesondere müssen die aus Datenbanken erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrücke dem Rohmaterial zugeordnet werden, d.h. die Identifikation eines Rohmaterials in der Datenbank muss in die Identifikation des Rohmaterials in den Prozessdaten übersetzt werden, die in dem erfindungsgemäßen Prozess verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst (c) Erfassen von Energiedaten, die Informationen über den Energieverbrauch für jeden Prozessschritt umfassen. Energiedaten umfassen in der Regel die Menge an verbrauchter Energie, die Energieform und ihre Herkunft. Die Menge wird häufig als spezifische Energie pro Stück oder Masse des Produkts oder Zwischenprodukts des jeweiligen Prozessschritts angegeben. Der Betrag kann positiv sein, d.h. wenn die Energie verbraucht wird, oder negativ, d.h. wenn der Prozessschritt Energie erzeugt. Ein Beispiel für Letzteres ist die Herstellung von Schwefelsäure aus Schwefel. Bei der Reaktion von Schwefel mit Sauerstoff wird Wärmeenergie freigesetzt, die in einem anderen Prozessschritt genutzt werden kann. Zu den Energieformen gehören Elektrizität, thermische Energie wie Warmwasser oder Dampf, Kälte oder fossile Brennstoffe wie Gas oder Benzin. Bei den fossilen Brennstoffen handelt es sich ebenfalls um Rohmaterialien, aber ihr Kohlenstoff-Fußabdruck bezieht sich nur auf die Treibhausgasemissionen für ihre Herstellung. Allerdings kann auch der Ausstoß von Kohlendioxid bei der Verbrennung dieser Stoffe berücksichtigt werden. Die Herkunft der Energie bezieht sich auf die Quelle, aus der die Energie bezogen wird. Thermische Energie kann zum Beispiel aus Kraftwerken, aus anderen Prozessschritten oder aus Sonnenkollektoren stammen. Daher kann die Herkunft einen erheblichen Einfluss auf die mit dem Energieverbrauch verbundenen Treibhausgasemissionen haben. Es kann sinnvoll sein, die Energiedaten über einen bestimmten Zeitraum zu mitteln, z.B. über einen Zeitraum von 3 Jahren, um z.B. jahreszeitbedingte Schwankungen auszugleichen. Die Energiedaten werden in der Regel unter Berücksichtigung der Energiequellen und ihrer spezifischen Treibhausgasemissionen in Kohlenstoff-Fußabdrücke umgewandelt.
  • Die Energiedaten werden in der Regel über eine Schnittstelle erfasst. Die Energiedaten können über eine Schnittstelle zu einer lokalen oder entfernten Datenbank oder einem ERP-System oder einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. einem zentralen oder dezentralen Datenverarbeitungssystem oder einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, erfasst werden. Die Energiedaten können daher von einem ERP-Systeme oder einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. einem zentralen oder dezentralen Datenverarbeitungssystem oder einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, erfasst werden. In der Regel werden die Energiedaten über eine Schnittstelle zu mehr als einer Datenbank erfasst. Daher ist es oft notwendig, die aus verschiedenen Datenbanken abgerufenen Informationen in ein einheitliches Format zu konvertieren, um eine weitere Verarbeitung zu ermöglichen.
  • Die Energiedaten können auch direkt oder indirekt von der Energiequelle zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise von einem Kraftwerk mit Sensoren, die an ein Verarbeitungssystem angeschlossen sind, das seine Informationen über eine Schnittstelle bereitstellt. Die Produktionsanlage verfügt in der Regel auch über Sensoren zur Bestimmung der vom Kraftwerk verbrauchten Energiemenge. Häufig verfügt eine Produktionsanlage über mehrere Sensoren, die Daten über den Energieverbrauch eines bestimmten Prozessschritts oder einer bestimmten Anlage liefern. Die Energiedaten können also direkt oder indirekt von der Energiequelle und/oder der Produktionsanlage erfasst werden. In vielen Produktionsanlagen werden diese Informationen, d.h. die Energiedaten, jedoch zunächst an ein ERP-System oder ein beliebiges Datenverarbeitungssystem oder eine beliebige Datenverarbeitungsvorrichtung, z.B. ein zentrales oder dezentrales Datenverarbeitungssystem oder eine solche Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, übertragen, aus denen sie erfasst werden können. Das bedeutet, dass die Sensoren zum Bestimmen des Energieverbrauchs ihre Daten an das ERP-System oder ein beliebiges Datenverarbeitungssystem oder eine beliebige Datenverarbeitungsvorrichtung, z.B. ein zentrales oder dezentrales Datenverarbeitungssystem oder eine solche Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, übertragen, aus denen sie erfasst werden können.
  • In der Regel, insbesondere bei größeren Produktionsanlagen, sind mehrere Energiequellen verfügbar. Die Produktionsanlage befindet sich beispielsweise auf einem größeren Gelände, das über ein Kraftwerk wie ein Gaskraftwerk oder Sonnenkollektoren verfügt, und zusätzlich kann die Produktionsanlage Energie aus einem öffentlichen Stromnetz beziehen. Je nach Energiequelle kann der Beitrag zum Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts sehr unterschiedlich sein, beispielsweise im Wesentlichen kein Beitrag, wenn die Energie von einem Sonnenkollektor oder einer Windturbine bezogen wird, oder ein erheblicher Beitrag, wenn die Energie aus einem öffentlichen Stromnetz bezogen wird, das Energie aus Kohlekraftwerken liefert. Daher umfassen die Energiedaten bevorzugt auch Informationen über die Quelle, aus der die Energie empfangen wird. Diese Informationen werden in der Regel von Sensoren in der Produktionsanlage oder in einer zentralen Stromversorgungseinrichtung gewonnen. Die Energiedaten enthalten bevorzugt Informationen über die Kohlenstoffemissionen, die von jeder Energiequelle, aus der Energie bezogen wird, verursacht werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Beitrag der Energie zum Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts zu berechnen.
  • Die Energiedaten sind möglicherweise nicht ohne weiteres für jeden Prozessschritt verfügbar, sondern nur in aggregierter Form, beispielsweise der Energieverbrauch einer Fabrik, in der mehrere Prozessschritte ausgeführt werden. In diesem Fall muss der Energieverbrauch für jeden Prozessschritt aus solchen aggregierten Daten abgeleitet werden. Dies kann durch Bestimmen des Anteils jedes Prozessschritts am Energieverbrauch in den aggregierten Daten erreicht werden. Zu diesem Zweck wird eine geeignete Basis definiert, die beispielsweise in einem einfachen Ansatz auf dem Anteil des Produktionsvolumens, z.B. gemessen in einer physikalischen Größe wie Masse, jedes der Prozessschritte basiert. Eine präzisere Art der Zuordnung des Energieverbrauchs ist die Verwendung von Daten über die energiebezogenen Produktionskosten auf Produktebene, die zum Beispiel aus einem ERP-System erhalten werden.
  • Die Schritte (a), (b) und (c) können nacheinander oder parallel durchgeführt werden. Es ist auch möglich, zwei Schritte parallel durchzuführen und den verbleibenden Schritt davor oder danach. Wenn die Schritte nacheinander durchgeführt werden, können sie in beliebiger Reihenfolge erfolgen, wie z.B. erster Schritt (a), zweiter Schritt (b) und dritter Schritt (c) oder oder erster Schritt (a), zweiter Schritt (c) und dritter Schritt (b) oder erster Schritt (b), zweiter Schritt (a) und dritter Schritt (c) oder erster Schritt (b), zweiter Schritt (c) und dritter Schritt (a) oder erster Schritt (c), zweiter Schritt (a) und dritter Schritt (b) oder erster Schritt (c), zweiter Schritt (b) und dritter Schritt (a). Bevorzugt werden die Schritte parallel durchgeführt.
  • Der erfindungsgemäße Prozess umfasst ferner (d) Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts unter Berücksichtigung der Prozessdaten, des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Rohmaterials und der Energiedaten.
  • Das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts umfasst die Summierung der Kohlenstoff-Fußabdrücke jedes in einem bestimmten Prozessschritt verwendeten Rohmaterials, die in den Prozessdaten aus Schritt (a) enthalten sind. Wenn ein Prozessschritt ein Zwischenprodukt aus einem anderen Prozessschritt benötigt, wird die Summe des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Rohmaterials für diesen früheren Prozessschritt bestimmt und als Eingabe für den späteren Prozessschritt verwendet. Es kann notwendig sein, dies zu wiederholen, wenn der frühere Prozessschritt wiederum ein Zwischenprodukt eines noch früheren Prozessschritts verwendet. Wenn in einem Prozessschritt mehr als ein Zwischenprodukt anfällt, zum Beispiel zwei oder drei, muss der Kohlenstoff-Fußabdruck der Rohmaterialien auf diese Zwischenprodukte aufgeteilt werden. Der Anteil für jedes Zwischenprodukt sollte den Rohmaterialverbrauch für jedes Zwischenprodukt widerspiegeln. In einigen Fällen werden zwei Zwischenprodukte in gleicher Menge gebildet, so dass der Kohlenstoff-Fußabdruck der Rohmaterialien zu gleichen Teilen auf sie verteilt werden kann. In anderen Fällen wird deutlich mehr von einem Zwischenprodukt gebildet als vom anderen, z.B. 90 % von Zwischenprodukt 1 und 10 % von Zwischenprodukt 2. Der Kohlenstoff-Fußabdruck sollte entsprechend aufgeteilt werden. Somit beinhaltet das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt Berechnen des Kohlenstoff-Fußabdrucks für ein in einem vorangegangenen Prozessschritt hergestelltes Zwischenprodukt und Verwenden des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Zwischenprodukts als Eingabe für die Berechnung des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines nachfolgenden Prozessschritts. Insbesondere bei zusammenhängenden Produktionsprozessen kann die Berechnung des Kohlenstoff-Fußabdrucks erleichtert werden, indem sie in analoge Berechnungsteile unterteilt wird, einen für jeden Prozessschritt.
  • Es wird angemerkt, dass der vorstehende Ansatz, den bereits bestimmten Kohlenstoff-Fußabdruck eines Zwischenprodukts als Eingabe für die Berechnung des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines nachfolgenden Prozessschritts zu verwenden, den Vorteil hat, dass sogar derselbe Berechnungsalgorithmus oder dieselbe Formel für die Berechnung des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Prozessschritts selbst eines komplexen Produktionsprozesses mit einer Vielzahl zusammenhängender Prozessschritte verwendet werden kann. Darüber hinaus ermöglicht dieser Ansatz eine verbesserte Automatisierung einer zugrunde liegenden Kohlenstoff-Fußabdruck-Berechnung eines gesamten Produktionsprozesses bzw. einer gesamten Wertschöpfungskette.
  • Alternativ ist es möglich, zunächst eine konsolidierte Materialliste für jeden Prozessschritt zu erstellen. Das bedeutet, dass für jeden Prozessschritt alle Rohmaterialien aufgelistet werden, die entweder direkt in diesem Prozessschritt oder in einem vorangehenden Prozessschritt entlang der Kette von Prozessschritten verwendet werden. Die Mengen dieser Rohmaterialien werden entsprechend der Verwendung des Zwischenprodukts und seinem Anteil an einem Prozessschritt, bei dem mehr als ein Zwischenprodukt anfällt, angepasst. In 1 für den Prozessschritt PS2 enthält die konsolidierte Materialliste beispielsweise die Rohmaterialien R1 und R2 in ihrer vollen Menge sowie das Rohmaterial R3, multipliziert mit dem Verhältnis I2/I3, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass ein Teil des Rohmaterials auch für das Zwischenprodukt I3 verwendet wird, das im Prozessschritt PS2 nicht verwendet wird. Sobald diese konsolidierte Materialliste vorliegt, wird der Kohlenstoff-Fußabdruck für jedes Rohmaterial summiert, um den Kohlenstoff-Fußabdruck-Beitrag der Rohmaterialien für jeden Prozessschritt zu erhalten. Das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks umfasst daher bevorzugt Erstellen einer konsolidierten Materialliste für jeden Prozessschritt, um den Kohlenstoff-Fußabdruck-Beitrag der Rohmaterialien für jeden Prozessschritt zu erhalten. Insbesondere bei zusammenhängenden Produktionsprozessen kann die Berechnung des Kohlenstoff-Fußabdrucks erleichtert werden, indem sie in analoge Berechnungsteile unterteilt wird, einen für jeden Prozessschritt.
  • Das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts kann Addieren des Beitrags der für jeden Prozessschritt erforderlichen Energie umfassen. Aus diesem Grund kann die benötigte Energiemenge mit einer Menge an Treibhausgasemissionen in Verbindung gebracht werden. In der Regel wird Energie über ein Verteilungsnetz bereitgestellt, z.B. ein Stromnetz oder ein Heißwasser- oder Dampfnetz. Solche Netze werden in der Regel von verschiedenen Kraftwerken und manchmal auch von anderen Energiequellen gespeist, beispielsweise von Wärme, die bei anderen Prozessschritten entsteht. In der Praxis ist es daher nicht möglich zu bestimmen, welcher Anteil tatsächlich aus welcher Energiequelle stammt, sondern es sind nur Durchschnittswerte zugänglich. Daher sind Informationen über die Treibhausgasemissionen in der Regel nur als Durchschnitt über den Gesamtenergieverbrauch der gesamten Produktionsanlage verfügbar. Wird die gesamte Energie von einem externen Anbieter, z.B. einem Elektrizitätsunternehmen, geliefert, so sind die durchschnittlichen Treibhausgasemissionen pro Energieeinheit in der Regel über den Energieversorger zugänglich. Vor allem große Produktionsanlagen verfügen jedoch häufig über eigene Kraftwerke. In diesem Fall kann die Menge der Treibhausgasemissionen dieses Kraftwerks bestimmt werden. Der Anteil an dieser Gesamtemission, der dem bestimmten Prozessschritt zuzuordnen ist, lässt sich aus dem Verhältnis des Energieverbrauchs dieses Prozessschritts zum Gesamtenergieoutput oder -verbrauch des Kraftwerks ableiten. Auf diese Weise wird jedem Prozessschritt ein Energie-Kohlenstoff-Fußabdruck zugewiesen, d.h. die Menge an Treibhausgasen, die durch den Energieverbrauch dieses Prozessschritts entsteht.
  • Es ist möglich, den Beitrag der Energie in jedem Prozessschritt zum Kohlenstoff-Fußabdruck des in diesem Schritt verwendeten Rohmaterials zu addieren, so dass sich ein Gesamt-Kohlenstoff-Fußabdruck für ein Zwischenprodukt für den ersten Prozessschritt entlang einer Produktionskette ergibt, das als Eingabe für den nächsten Prozessschritt verwendet werden kann. Diese Berechnung kann für jeden nachfolgenden Prozessschritt wiederholt werden, um das Produkt zu erhalten. Bei komplexen, zusammenhängenden Prozessen kann ein solcher Ansatz jedoch unpraktisch sein.
  • Alternativ wird bevorzugt der Beitrag der Energie für das Produkt unabhängig von den Rohmaterialien bestimmt. Um dies zu erreichen, wird der Energiebeitrag für jeden Prozessschritt gemäß den Prozessdaten addiert. Wenn in einem Prozessschritt mehr als ein Zwischenprodukt anfällt oder das Zwischenprodukt in mehr als einem anderen Prozessschritt verwendet wird, wird der Beitrag auf diese aufgeteilt, so dass nur der Teil des Prozessschritts berücksichtigt wird, der dem Produkt zugerechnet werden kann. Wenn beispielsweise in einem Prozessschritt zwei Zwischenprodukte im gleichen Verhältnis anfallen und nur ein Zwischenprodukt zur Herstellung des Produkts verwendet wird, wird nur die Hälfte des Energiebeitrags dieses Prozessschritts für die Bestimmung des Energiebeitrags verwendet. Um den gesamten Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts zu erhalten, werden der Beitrag der Rohmaterialien und der Beitrag der Energie addiert. Somit umfasst das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts bevorzugt Bestimmen des Beitrags der Energie in jedem Prozessschritt und Addieren ihrer Anteile gemäß den Prozessdaten.
  • In einigen Fällen erzeugt der Prozessschritt Energie, die in anderen Prozessschritten verwendet werden kann. Bei dieser Energie handelt es sich in der Regel um Wärme, die in das Warmwasser- oder Dampfnetz zurückgeführt werden kann. Eine solche Energiegewinnung kann für den Kohlenstoff-Fußabdruck berücksichtigt werden, indem ein Wert abgezogen wird, der emittiert würde, wenn die gleiche Wärmemenge in einem Kraftwerk erzeugt werden müsste. Das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Prozessschritts umfasst daher ferner Abziehen der Treibhausgasemissionen für Energieemissionen des Prozessschritts, die in anderen Prozessschritten wiederverwendet werden.
  • Bei Prozessschritten, bei denen Nebenprodukte anfallen, kann deren Beitrag zum Kohlenstoff-Fußabdruck mitberücksichtigt werden. Häufig werden Nebenprodukte in einer Verbrennungsanlage verbrannt, wodurch Treibhausgase freigesetzt werden. Die Menge lässt sich oft relativ leicht bestimmen, zum Beispiel durch Berechnen des Kohlenstoffgehalts des Nebenprodukts, das in der Verbrennungsanlage in Kohlendioxid umgewandelt wird. In einigen Fällen kann das Nebenprodukt in weiteren Prozessschritten recycelt werden, bis das Ergebnis als neues Rohmaterial oder Zwischenprodukt verwendet werden kann. Erfolgt das Recycling in der gleichen Produktionsanlage, können die Schritte des Recyclingprozesses derselben Analyse unterzogen werden wie die Schritte des Produktionsprozesses, was zu einem Kohlenstoff-Fußabdruck führt, der zu dem Prozessschritt addiert wird, bei dem das Nebenprodukt entsteht. Häufig werden die Nebenprodukte jedoch von Recyclingunternehmen recycelt, so dass eine solche Analyse nicht möglich ist. Stattdessen kann das Recyclingunternehmen den Kohlenstoff-Fußabdruck des Recyclingprozesses vorlegen. Andernfalls kann ein angemessener Wert geschätzt werden. Das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Prozessschritts kann daher ferner Addieren der Emissionen umfassen, die durch Entsorgen oder Recycling der Nebenprodukte entstehen.
  • Bei Prozessschritten, die direkte Treibhausgasemissionen verursachen, können diese direkten Emissionen zum Kohlenstoff-Fußabdruck des Prozessschritts hinzugerechnet werden. Das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Prozessschritts kann somit ferner Addieren der durch direkte Treibhausgasemissionen verursachten Emissionen umfassen. Es ist auch möglich, den Beitrag der direkten Emissionen für das Produkt entlang der Produktionskette analog zum Rohmaterialbeitrag und zum Energiebeitrag zu bestimmen und schließlich zu den anderen Beiträgen zu addieren.
  • Der erfindungsgemäße Prozess umfasst ferner (e) Ausgeben des Kohlenstoff-Fußabdrucks des in Schritt (d) erhaltenen Produkts. Ausgeben kann bedeuten, dass der Kohlenstoff-Fußabdruck auf ein nichtflüchtiges Datenspeichermedium geschrieben wird, auf einer Benutzerschnittstelle angezeigt wird, einer Schnittstelle zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt wird oder eine beliebige Kombination davon. Es ist auch möglich, die Ausgabe über eine Schnittstelle an einen Kunden bereitzustellen, z.B. an das Lieferkettensystem oder ERP-System des Kunden. Es ist auch möglich, die Ausgabe über eine Schnittstelle an das EPR-System des Herstellers selbst bereitzustellen, von wo aus sie an die Stellen verteilt werden kann, die diese Informationen benötigen. Wenn der Kohlenstoff-Fußabdruck und jeder Beitrag dazu auf einer Benutzerschnittstelle ausgegeben wird, verwendet die Benutzerschnittstelle bevorzugt Graphentechnologie. Auf diese Weise ist es möglich, die Beiträge entlang des Produktionsprozesses zu analysieren, um den Produktionsprozess zu optimieren und damit den Kohlenstoff-Fußabdruck der Produkte zu minimieren. Zudem ist es möglich, Änderungen des Kohlenstoff-Fußabdrucks bei Änderungen im Produktionsprozess zu überwachen. Darüber hinaus kann die Ausgabe verwendet werden, um die Auswirkungen von Änderungen zu simulieren, indem beispielsweise bestimmte Werte manuell geändert werden, um die Auswirkungen auf den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts zu sehen. So kann beispielsweise für jedes Produkt analysiert werden, wie sich das Ersetzen eines bestimmten Rohmaterials durch ein Rohmaterial mit geringerem Kohlenstoff-Fußabdruck auswirkt.
  • Bevorzugt umfasst der Prozess ferner Ausgeben des Kohlenstoff-Fußabdrucks für jeden Prozessschritt, der zum Kohlenstoff-Fußabdruck eines bestimmten Produkts beiträgt. Auf diese Weise ist es möglich, den Beitrag jedes Schritts zu analysieren, insbesondere den Beitrag von Rohmaterialien und Energie in jedem Schritt. Auf diese Weise lässt sich Potenzial zur Verringerung des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts identifizieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für Produktionsanlagen, die zusammenhängende Prozessschritte durchführen. Die Bezeichnung „zusammenhängend“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass in mindestens einem Prozessschritt zwei Zwischenprodukte aus verschiedenen anderen Prozessschritten verwendet werden oder ein Zwischenprodukt aus verschiedenen anderen Prozessschritten verwendet wird, die jeweils dieses Zwischenprodukt herstellen, oder zwei Zwischenprodukte anfallen, die in zwei verschiedenen anderen Prozessschritten verwendet werden. Die Produktionsanlage führt somit bevorzugt zusammenhängende Prozessschritte aus. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Produktionsanlage um eine chemische Produktionsanlage, die zusammenhängende Prozessschritte durchführt. Häufig werden die zusammenhängenden Prozessschritte in verschiedenen Fabriken ausgeführt, vielleicht an verschiedenen Standorten, die möglicherweise von verschiedenen Konzernunternehmen betrieben werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks zum Berechnen und/oder Optimieren des Kohlenstoff-Fußabdrucks nachgelagerter Produkte. Nachgelagerte Produkte sind im vorliegenden Zusammenhang alle Produkte, die ein oder mehrere Produkte verwenden, für die das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. So wird beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Kohlenstoff-Fußabdruck eines Kunststoffgranulats bestimmt. Dieses Kunststoffgranulat wird an einen Spielzeughersteller geliefert. Dieser Hersteller verwendet das Kunststoffgranulat, um die Spielzeuge zu extrudieren. Bei dem Spielzeug handelt es sich in diesem Beispiel um das nachgelagerte Produkt. Der Spielzeughersteller möchte möglicherweise selbst den Kohlenstoff-Fußabdruck des Spielzeugs bestimmen. Zu diesem Zweck kann der Hersteller den durch das erfindungsgemäße Verfahren bestimmten Kohlenstoff-Fußabdruck des Kunststoffgranulats erhalten und zum Berechnen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Spielzeugs verwenden. Der Hersteller kann selbst das erfindungsgemäße Verfahren verwenden, aber auch ein anderes Verfahren.
  • Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Kohlenstoff-Fußabdruck kann zudem zum Optimieren des Kohlenstoff-Fußabdrucks nachgelagerter Produkte verwendet werden. Der Kohlenstoff-Fußabdruck kann beispielsweise zusammen mit anderen Informationen über das Produkt, wie Hersteller, Spezifikationen, Preis oder Verfügbarkeit, in eine Datenbank eingegeben werden. Auf diese Weise kann ein Hersteller von nachgelagerten Produkten nach Produkten suchen, die einen geringen Kohlenstoff-Fußabdruck aufweisen, so dass sie nur wenig zum Kohlenstoff-Fußabdruck des nachgelagerten Produkts beitragen und somit den Kohlenstoff-Fußabdruck des nachgelagerten Produkts optimieren.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen nichtflüchtigen computerlesbaren Datenträger, der ein Computerprogramm speichert, das Anweisungen zum Ausführen von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält. Zu computerlesbaren Datenträgern gehören Festplatten, beispielsweise auf einem Server, USB-Speichereinrichtungen, CDs, DVDs oder Blue-ray-Discs. Das Computerprogramm kann alle Funktionalitäten und Daten enthalten, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich sind, oder es kann Schnittstellen bereitstellen, um Teile des Verfahrens auf entfernt angeordneten Systemen, beispielsweise auf einem Cloud-System, verarbeiten zu lassen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein System oder eine Vorrichtung zum Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines in einem Produktionsprozess einer Produktionsanlage hergestellten Produkts. Sofern im Folgenden nicht ausdrücklich anders beschrieben, gilt die Beschreibung des Verfahrens einschließlich bevorzugter Ausführungsformen auch für das System oder die Vorrichtung. Bei dem System oder der Vorrichtung kann es sich um eine Datenverarbeitungseinrichtung handeln, beispielsweise einen Computer, ein Tablet oder ein Smartphone, oder um ein verteiltes Datenverarbeitungssystem oder eine verteilte Datenverarbeitungsvorrichtung wie beispielsweise ein Cloud-System. Häufig verfügt die Datenverarbeitungseinrichtung über eine Netzwerkverbindung, um mit anderen Datenverarbeitungseinrichtungen wie Servern oder einem Cloud-Netzwerk zu kommunizieren.
  • Das erfindungsgemäße System oder die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst (a) einen Eingang oder eine Eingabeeinheit, der/die so konfiguriert ist, dass er/sie (i) Prozessdaten, die Informationen über die Prozessschritte von den erforderlichen Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen, (ii) den Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials und (iii) Energiedaten empfängt, die Informationen über den Energieverbrauch für jeden Prozessschritt umfassen, Bevorzugt verfügt der Eingang oder die Eingabeeinheit über eine Schnittstelle zu einem ERP-System oder einem beliebigen Datenverarbeitungssystem oder einer beliebigen Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. einem zentralen oder dezentralen Datenverarbeitungssystem oder einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, um die Informationen zu erhalten. Bevorzug ist der Eingang oder die Eingabeeinheit so konfiguriert, dass er/sie (i), (ii), (iii) parallel empfängt. In komplexen Produktionsanlagen, insbesondere in solchen, an denen mehrere Konzernunternehmen beteiligt sind, sind die Daten möglicherweise nicht aus einem einzigen Datensystem, sondern aus verschiedenen verfügbar. Je nach Kompatibilität der verschiedenen Datensysteme kann es erforderlich sein, dass der Eingang eine Schnittstelle zu einem System umfasst, das die Daten aus verschiedenen Quellen sammelt und in ein gemeinsames Datenformat umwandelt. Insbesondere umfasst der Eingang eine Schnittstelle zu einem Konsolidierungssystem, das Prozessdaten von mehr als einem ERP-System oder Datenverarbeitungssystem oder einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. einem zentralen oder dezentralen Datenverarbeitungssystem oder einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung, sammelt, wobei das Konsolidierungssystem die Prozessdaten konsolidiert, um Zwischenprodukte zu identifizieren, die von einem Konzernunternehmen hergestellt und von einem anderen Konzernunternehmen verwendet werden. Der Eingang oder die Eingabeeinheit kann eine Schnittstelle zu einem Konsolidierungssystem umfassen, das Prozessdaten aus verschiedenen Produktionsanlagen sammelt. Das Konsolidierungssystem konsolidiert die Prozessdaten, um Zwischenprodukte zu identifizieren, die von verschiedenen Produktionsanlagen hergestellt werden.
  • Das erfindungsgemäße System oder die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst (b) einen Prozessor oder eine Verarbeitungseinheit, der/die so konfiguriert ist, dass er/sie den Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Prozessschritts unter Berücksichtigung der in Schritt (a) erfassten Informationen bestimmt und den so erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdruck konsolidiert, um den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts zu erhalten. Bei dem Prozessor oder der Verarbeitungseinheit kann es sich um einen lokalen Prozessor handeln, der eine Zentraleinheit (CPU) und/oder eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) und/oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und/oder eine Tensor Processing Unit (TPU) und/oder ein frei programmierbares Gate-Array (FPGA) umfasst. Bei dem Prozessor oder der Verarbeitungseinheit kann es sich auch um eine Schnittstelle zu einem entfernt angeordneten Computersystem wie beispielsweise einem Cloud-Dienst handeln.
  • Das erfindungsgemäße System oder die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst (c) einen Ausgang oder eine Ausgabeeinheit, der/die so konfiguriert ist, dass er/sie den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts ausgibt, bevorzugt den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts und jeden Beitrag dazu wie vom Prozessor oder der Verarbeitungseinheit erhalten. Bevorzugt verfügt der Ausgang oder die Ausgabeeinheit über eine Schnittstelle zu einem ERP-System oder einem Datenverarbeitungssystem oder einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wie z.B. einem zentralen oder dezentralen Datenverarbeitungssystem oder einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung mit Verarbeitung und Speicherung. Bevorzugt umfasst der Ausgang oder die Ausgabeeinheit eine Benutzerschnittstelle, insbesondere eine grafische Benutzerschnittstelle. Die Benutzerschnittstelle ist bevorzugt so konfiguriert, dass sie den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts und jeden Beitrag anzeigt, der bevorzugt den Beitrag der Rohmaterialien, den Beitrag der Energie und den Beitrag der direkten Emissionen jedes Prozessschritts umfasst. Bevorzugt ist die Benutzerschnittstelle so konfiguriert, dass sie Graphentechnologie verwendet. Die Benutzerschnittstelle kann so konfiguriert werden, dass sie einen Überblick über jeden Prozessschritt, seine Rohmaterialien und die benötigte Energie sowie die Verbindung zu anderen Prozessschritten bietet. Die Benutzerschnittstelle kann zudem den Kohlenstoff-Fußabdruck für jeden Prozessschritt bereitstellen, insbesondere kann sie so konfiguriert sein, dass sie den Kohlenstoff-Fußabdruck, der sich aus den Rohmaterialien, dem Energieverbrauch und den direkten Treibhausgasemissionen ergibt, separat und in aggregierter Form anzeigt. 5 zeigt schematisch ein Beispiel dafür, wie die Benutzerschnittstelle konfiguriert sein könnte. Die Rohmaterialien und die Zwischenprodukte zum Produkt werden entsprechend der Kette zusammenhängender Prozessschritte dargestellt. Die Pfeile stellen Prozessschritte dar. Ihre Breite spiegelt die Menge an Treibhausgasen wider, die der jeweilige Prozessschritt zum Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts beiträgt. Wenn man mit dem Mauszeiger über ein Kästchen oder einen Pfeil fährt, können weitere Informationen angezeigt werden, z.B. Angaben zum Rohmaterial, Zwischenprodukt oder Produkt oder der genaue Wert der Treibhausgasemission. Die Kohlenstoff-Fußabdrücke werden bevorzugt in aggregierter Form angezeigt, wobei die Beiträge der Rohmaterialien, des Energieverbrauchs und der direkten Treibhausgasemissionen angegeben werden.
  • Bevorzugt ist das System in der Lage, jederzeit aktualisierte Daten zu empfangen und die Ausgabe oder den Kohlenstoff-Fußabdruck und/oder seine Beiträge in Echtzeit zu aktualisieren, d.h. in der Regel innerhalb von weniger als ein paar Minuten, bevorzugt innerhalb von weniger als einer Minute, beispielsweise innerhalb von 1 bis 30 Sekunden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung des Systems. Der Eingang oder die Eingabeeinheit 10 ist so konfiguriert, dass er/sie (i) Prozessdaten, die Informationen über die Prozessschritte von den erforderlichen Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen, (ii) den Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials und (iii) Energiedaten empfängt, die Informationen über den Energieverbrauch für jeden Prozessschritt umfassen. Der Prozessor oder die Verarbeitungseinheit 20 ist so konfiguriert, dass er/sie den Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Prozessschritts unter Berücksichtigung der von der Eingabeeinheit 10 erhaltenen Informationen bestimmt und die so erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrücke konsolidiert, um den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts zu erhalten. Der Ausgang oder die Ausgabeeinheit 30 ist so konfiguriert, dass er/sie den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts und jeden Beitrag dazu ausgibt, wie er von der Verarbeitungseinheit erhalten wird.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems, das mit dem in 3 vergleichbar ist, wobei die Produktionsanlage jedoch zwei Konzernunternehmen C1 und C2 umfasst. Jedes Konzernunternehmen stellt über eine Schnittstelle zu den Konsolidierungssystemen 11, 12, 13 Prozessdaten 101, 201, den Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials 102, 202 und Energiedaten 103, 203 zur Verfügung. Das Konsolidierungssystem 11 konsolidiert die Prozessdaten, um Zwischenprodukte zu identifizieren, die von einem Konzernunternehmen produziert und von einem anderen Konzernunternehmen verwendet werden. Das Konsolidierungssystem 12 konsolidiert den Kohlenstoff-Fußabdruck jedes Rohmaterials 102, 202, um eine Liste von Rohmaterialien mit zugehörigem Kohlenstoff-Fußabdruck zu erhalten. Das Konsolidierungssystem 13 konsolidiert die Energiedaten 103, 203, um einen einheitlichen Datensatz von Energiedaten zu erhalten.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 108537434 A [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ISO 14067 [0015]

Claims (18)

  1. Computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen eines Kohlenstoff-Fußabdrucks eines in einem Produktionsprozess einer Produktionsanlage hergestellten Produkts, umfassend: (a) Erfassen von Prozessdaten, die Informationen über einen oder mehrere Prozessschritte von den Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen, (b) Erfassen des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines oder mehrerer Rohmaterialien, (c) Erfassen von Energiedaten, die Informationen über den Energieverbrauch für einen oder mehrere Prozessschritte umfassen, (d) Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts unter Berücksichtigung der Prozessdaten, des Kohlenstoff-Fußabdrucks jedes Rohmaterials und/oder der Energiedaten und (e) Ausgeben des in Schritt (d) erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts.
  2. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner Unterteilen des Produktionsprozesses in mindestens zwei Prozessschritte auf Grundlage der Prozessdaten umfasst.
  3. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks Berechnen des Kohlenstoff-Fußabdrucks für ein in einem vorangegangenen Prozessschritt hergestelltes Zwischenprodukt und Verwenden des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Zwischenprodukts als Eingabe für die Berechnung des Kohlenstoff-Fußabdrucks eines nachfolgenden Prozessschritts beinhaltet.
  4. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks Erstellen einer konsolidierten Materialliste für jeden Prozessschritt beinhaltet, wobei die Materialliste alle Rohmaterialien auflistet, die entweder direkt in diesem Prozessschritt oder in einem vorhergehenden Prozessschritt verwendet werden, wobei Mengen dieser Rohmaterialien entsprechend der Verwendung des in einem vorhergehenden Prozessschritt hergestellten Zwischenprodukts angepasst werden.
  5. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren ferner für jeden Prozessschritt erfolgendes Bestimmen, welcher Prozessschritt diesem Prozessschritt vorausgeht, auf Grundlage der Menge eines bestimmten Ausgangsmaterials, das in diesem Prozessschritt verwendet wird, und der Menge desselben Materials, das durch andere Prozessschritte erzeugt wird, beinhaltet.
  6. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Prozessdaten aus der Produktionsanlage über eine zentrale oder dezentrale Datenverarbeitungsvorrichtung erfasst werden.
  7. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Energiedaten von der Energiequelle oder der Produktionsanlage über eine zentrale oder dezentrale Datenverarbeitungsvorrichtung erfasst werden.
  8. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kohlenstoff-Fußabdrücke eines Rohmaterials für jeden Lieferanten zusammen mit einer Kennung des Lieferanten erfasst werden und wobei das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks die Menge an Rohmaterial von einem bestimmten Lieferanten und dessen zugehörigen Kohlenstoff-Fußabdruck berücksichtigt.
  9. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Produktionsanlage zusammenhängende Prozessschritte ausführt.
  10. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Prozessdaten die Information, welche Reagenzien in welchen Mengen für jeden Prozessschritt benötigt werden, Informationen darüber, welche Nebenprodukte in welcher Menge anfallen, Informationen darüber, welches Zwischenprodukt oder welche Zwischenprodukte in jedem Prozessschritt in welcher Ausbeute anfallen, Informationen über direkte Treibhausgasemissionen durch den Prozessschritt oder eine beliebige Kombination aus diesen umfassen.
  11. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks Erstellen einer konsolidierten Materialliste für jeden Prozessschritt umfasst, um den Kohlenstoff-Fußabdruck-Beitrag der Rohmaterialien für jeden Prozessschritt zu erhalten.
  12. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Bestimmen des Kohlenstoff-Fußabdrucks des Produkts Bestimmen des Beitrags der Energie in jedem Prozessschritt und Addieren ihrer Anteile gemäß den Prozessdaten umfasst.
  13. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Prozessdaten über eine Schnittstelle zu verschiedenen Produktionsanlagen, bevorzugt zu verschiedenen Datenverarbeitungs- oder Speicherressourcen, die mit den verschiedenen Produktionsanlagen in Kommunikationsverbindung stehen, erfasst werden.
  14. Verwendung des durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche erhaltenen Kohlenstoff-Fußabdrucks zum Berechnen und/oder Optimieren von Kohlenstoff-Fußabdrücken nachgelagerter Produkte und/oder in Verbindung mit einer Produktkennung.
  15. Nichtflüchtiger computerlesbarer Datenträger, der ein Computerprogramm speichert, das Anweisungen zum Ausführen von Schritten des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.
  16. System zum Bestimmen eines Kohlenstoff-Fußabdrucks eines in einer Produktionsanlage hergestellten Produkts, umfassend: (a) einen Eingang, der so konfiguriert ist, dass er (i) Prozessdaten empfängt, wobei die Prozessdaten Informationen über einen oder mehrere Prozessschritte von Rohmaterialien bis zum Produkt umfassen, (ii) den Kohlenstoff-Fußabdruck eines oder mehrerer Rohmaterialien empfängt und/oder (iii) Energiedaten empfängt, die Informationen über den Energieverbrauch für einen oder mehrere Prozessschritte umfassen, (b) einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts unter Berücksichtigung der in Schritt (a) erfassten Informationen bestimmt, und (c) einen Ausgang, der so konfiguriert ist, dass er den vom Prozessor bestimmten Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts ausgibt.
  17. System nach Anspruch 16, wobei der Eingang eine Schnittstelle zu einem Konsolidierungssystem umfasst, das Prozessdaten von verschiedenen Produktionsanlagen sammelt, wobei das Konsolidierungssystem die Prozessdaten konsolidiert, um Zwischenprodukte zu identifizieren, die von verschiedenen Produktionsanlagen hergestellt werden.
  18. System nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Ausgang eine Benutzerschnittstelle umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie den Kohlenstoff-Fußabdruck des Produkts und einen oder mehrere Beiträge anzeigt, die den Beitrag der Rohmaterialien, den Beitrag der Energie und/oder den Beitrag der direkten Emissionen jedes Prozessschritts umfassen.
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