Nachhaltigkeit in der Elektronikentwicklung

Computer Motherboard

Die ressourcenbewusste Elektronikentwicklung ist von zentraler Bedeutung für die Schaffung nachhaltiger Elektronikprodukte. Im Jahr 2022 erzielte die deutsche Elektroindustrie einen Umsatz von rund 225 Milliarden Euro, wobei etwa 24 Millionen Euro in die Steigerung der Energieeffizienz investiert wurden. Nachhaltigkeit ist ein zentrales Anliegen in der Elektronikentwicklung, was sich in den nahezu kontinuierlich rückläufigen Treibhausgasemissionen in der Branche seit ihrem Höhepunkt im Jahr 2003 widerspiegelt. Dabei gewinnt insbesondere die Entwicklung von Ultra-Low-Energy-Technologien immer mehr an Bedeutung, um den Energieverbrauch weiter zu minimieren und die Umweltbelastung zu reduzieren.

Durch sorgfältige Auswahl der Bauteile und durchdachte Schaltungsentwicklung kann die Lebensdauer von Elektronikprodukten verlängert und die Umweltbelastung minimiert werden. Die Integration modularer Konzepte und robuster Schutzschaltungen trägt zur Langlebigkeit und Reparaturfreundlichkeit bei. Auch die Softwarearchitektur beeinflusst die Nachhaltigkeit, indem sie Aktualisierungen und Hardware-Upgrades ermöglicht.

Was sind Einflussfaktoren in der Elektronikentwicklung in Bezug auf die Nachhaltigkeit?

Wichtige Einflussfaktoren in der Elektronikentwicklung in Bezug auf die Nachhaltigkeit sind nachfolgend aufgelistet:

  • Bauteilauswahl und Schaltungsentwicklung: Die Wahl der Komponenten und das Design der Schaltung beeinflussen direkt die Lebensdauer und Umweltverträglichkeit von Elektronikprodukten. Kritische Materialien sollten minimiert und Schutzmechanismen integriert werden, um die Robustheit zu erhöhen.

  • Modularität und Reparierbarkeit: Elektronische Geräte sollten so gestaltet sein, dass sie leicht repariert und aufgerüstet werden können. Ein modularer Aufbau ermöglicht den Austausch einzelner Komponenten, wie zum Beispiel der CPU, anstatt das gesamte Gerät ersetzen zu müssen.

  • Softwarearchitektur: Eine gut geplante Softwarearchitektur unterstützt die langfristige Nutzbarkeit von Elektronikgeräten. Dies beinhaltet sowohl die Möglichkeit von Software-Updates als auch die Hardware-Unterstützung für zukünftige Erweiterungen.

  • Energieeffizienz: Die Entwicklung energieeffizienter Schaltungen und Systeme trägt zur Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs bei. Dies schließt die Nutzung von Ultra-Low-Energy-Technologien ein, die den Energiebedarf von Elektronikgeräten erheblich senken können.

Was sind Herausforderungen und Trends in der Elektronikentwicklung in Bezug auf die Nachhaltigkeit?

Aktuelle Trends in der Konsumerelektronik setzen oft noch auf günstige Produkte mit kurzen Lebenszyklen. Um dem entgegenzuwirken, müssen Hersteller nachhaltige Geschäftsmodelle entwickeln, die auf langlebige Produkte setzen. Ein Beispiel zur möglichen Priorisierung der Langlebigkeit und Nachhaltigkeit von Geräten ist die Einführung eines Garantieverlängerungsprogramms. Hersteller bieten dabei den Kunden die Möglichkeit, gegen eine Gebühr die Garantiezeit ihrer Geräte zu verlängern. Dies steigert den Anreiz, qualitativ hochwertige und langlebige Produkte herzustellen, da längere Garantiezeiten das Vertrauen der Kunden in die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Geräte stärken. Gleichzeitig profitieren die Hersteller von zusätzlichen Einnahmen durch die Gebühren für die verlängerte Garantie.

Im B2B-Bereich und in der Industrie gewinnen ähnliche Punkte an Bedeutung, was die Nachhaltigkeit anbelangt. Unternehmen legen zunehmend Wert auf die Nachhaltigkeit ihrer Lieferkette und verlangen langlebige, energieeffiziente Produkte, die weniger Wartung und Austausch benötigen. Dies führt zu einer engeren Zusammenarbeit zwischen Herstellern und industriellen Kunden, um maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln, die spezifische Anforderungen an Effizienz und Nachhaltigkeit erfüllen.

Ressourcenschonung und Elektroschrottminimierung

Die Elektronikindustrie verbraucht große Mengen an Rohstoffen wie Kupfer, Aluminium, Silizium und seltenen Erden. Dieser Verbrauch kann reduziert werden, indem Materialien effizient genutzt werden und Geräte in verschiedenen Bestückungsvarianten angeboten werden. Dies spart nicht nur Kosten, sondern auch wertvolle Ressourcen. Robuste und reparierbare Systeme tragen ebenfalls zur Reduktion von Elektroschrott bei und fördern die Nachhaltigkeit.

Was bietet Lokalisierung und Flexibilität in der Lieferkette?

Krisenherde, Klimawandel und Ressourcenknappheit erfordern flexible und anpassungsfähige Lieferketten. Die Nähe zum Endkundenmarkt und die Lokalisierung der Produktion tragen zur Nachhaltigkeit bei, indem sie Transportwege verkürzen und die Kundenzufriedenheit erhöhen. Regulierungen wie das Bundes-Klimaschutzgesetz und internationale Klimaziele setzen dabei wichtige Rahmenbedingungen, die die Elektronikindustrie berücksichtigen muss.

Nachhaltige Unterstützung durch Dienstleister in der Elektronikentwicklung

Nicht nur interne Entwicklungsabteilungen, sondern auch externe Dienstleister spielen eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung nachhaltiger Elektroniklösungen. Sie bieten spezialisiertes Wissen und Ressourcen, die Unternehmen helfen, ihre Nachhaltigkeitsziele schneller zu erreichen.

Durch die schnelle Bereitstellung von Expertise in Bereichen wie energieeffizientes Design, umweltfreundliche Materialwahl und modulare Produktentwicklung können externe Dienstleister maßgeschneiderte Lösungen anbieten, die den ökologischen Fußabdruck reduzieren und gleichzeitig die wirtschaftliche Effizienz steigern.

Ein Beispiel für einen in Deutschland ansässigen Dienstleister für die elektronische Geräteentwicklung und hardwarenahe Softwareentwicklung ist Projektraum Reger.

Projektraum Reger bietet umfassende Dienstleistungen in der Elektronikentwicklung, von der Konzeption über die Entwicklung bis hin zur Serienfertigung mit Erfahrung mit energieeffizienten (Ultra-)Low-Energy-Lösungen.

Mit einem agilen und ressourceneffizienten Entwicklungskonzept verhindert Projektraum Reger unnötige Fehlentwicklungen, damit die Produkte effizient und langlebig zur Marktreife gebracht werden.

Ein Beispiel für die Umsetzung eines nachhaltigkeitsfördernden Elektronik-Entwicklungsprojektes bei der Projektraum Reger GmbH ist ein digitaler Bienenstock mit IoT-Technologie.

Projektübersicht

Das Projekt umfasste die Entwicklung eines digitalen Bienenstockes, der mithilfe von LoRaWAN-Technologie und verschiedenen Sensoren das Wohlbefinden der Bienen überwacht. Die Lösung ermöglicht es Imkern, wichtige Daten über ihre Bienenvölker zu sammeln und zu analysieren, um so die Gesundheit und Produktivität der Bienen nachhaltig zu verbessern.

Herausforderung

Die Herausforderung bestand darin, eine robuste und zuverlässige IoT-Lösung zu entwickeln, die den komplexen Bedürfnissen eines Bienenstocks gerecht wird. Es musste sichergestellt werden, dass die Sensoren präzise Daten liefern und gleichzeitig energieeffizient arbeiten, um die Lebensdauer der Batterien zu maximieren.

Lösungsansatz

Zur Lösung wurde eine spezielle Low-Energie-Endnode entwickelt, die mit verschiedenen Sensoren ausgestattet ist, um wichtige Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Aktivität der Bienen zu überwachen. Diese Daten werden über LoRaWAN an einen maßgeschneiderten Gateway übermittelt, der sie dann über das Internet an den Server sendet. Durch die Entwicklung einer benutzerfreundlichen App können Imker nun ihre Bienenstöcke einfach überwachen und bei Bedarf eingreifen.

Entwicklungsergebnis

Nach der Zusammenarbeit mit Projektraum Reger stellt das Start-up HIIVE nun eine hochmoderne Lösung, die es Imkern ermöglicht, Bienenvölker effektiv zu überwachen und zu verwalten. Die Integration von IoT-Technologie in die Imkerei trägt dazu bei, die Bienenpopulation zu schützen und die Erträge der Imker zu steigern.

Das Projekt steht in den Startlöchern und erfährt vor weiterer Bekanntmachung noch einen finalen Schliff der Software durch den Kunden.

Fazit zur nachhaltigen Elektronikentwicklung

Nachhaltigkeit in der Elektronikentwicklung ist kein Widerspruch zu technischen Herausforderungen und kurzen Produkteinführungszeiten. Durch effiziente Prozesse, modulare Konzepte und flexible Lieferketten können ökologische und ökonomische Ziele vereint werden. Unternehmen, die sich diesen Herausforderungen stellen und smarte nachhaltige Praktiken umsetzen, stellen sich gut mit der Umwelt, Kunden, Investoren und Mitarbeitern. Die Zukunft der Elektronikentwicklung liegt in der Balance zwischen Innovation, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit.