An der glob­alen Wertschöp­fung des ver­ar­bei­t­en­den Gewerbes hat Chi­na einen Anteil von 30 Prozent und ist damit das Land mit dem größten Anteil an der glob­alen Indus­trie-Pro­duk­tion. Indus­trie 4.0 – die umfassende Dig­i­tal­isierung der indus­triellen Pro­duk­tion — soll nun dabei helfen, das Wirtschaftswach­s­tum anzukurbeln und gle­ichzeit­ig Energies­parziele zu erre­ichen. Dabei herrscht jedoch Uneinigkeit in der Wis­senschaft, ob Indus­trie 4.0 diese bei­den Ziele vere­inen kann. Eine Studie des Forschungsin­sti­tuts für Nach­haltigkeit (RIFS) hat zehn chi­ne­sis­che Sek­toren des ver­ar­bei­t­en­den Gewerbes zwis­chen 2006 und 2019 auf Zusam­men­hänge zwis­chen Indus­trie 4.0 und Energieindika­toren analysiert. Zwar haben bere­its einige Stu­di­en die Auswirkun­gen dig­i­taler Tech­nolo­gien auf den Energie­ver­brauch analysiert, wenige davon jedoch im chi­ne­sis­chen Kontext.

„Darüber hin­aus wird das Konzept von Indus­trie 4.0 in bish­eri­gen Stu­di­en kaum anerkan­nt“, sagt Erstau­torin Ste­fanie Kunkel. „So wurde etwa in eini­gen Stu­di­en das Konzept der Indus­trie 4.0 stark vere­in­facht — beispiel­sweise sind Robot­er mit dem Ein­satz von kün­stlich­er Intel­li­genz gle­ichge­set­zt wor­den. Dabei ist die Wis­sens- und Inno­va­tions­di­men­sion dieser Tech­nolo­gie unbeachtet geblieben.“ Auch hät­ten frühere Stu­di­en sel­tener den Gesamt-Energie­ver­brauch aus­gew­ertet und sich zumeist auf rel­a­tive Energie­ver­bräuche oder Energieef­fizienz konzen­tri­ert. Dies könne dazu führen, dass das Ziel ein­er absoluten Reduk­tion von Energie­ver­bräuchen aus dem Blick ger­ate, die jedoch für eine Dekar­bon­isierung des indus­triellen Sek­tors wichtig seien.

Gibt es einen sig­nifikan­ten Zusam­men­hang zwis­chen Indus­trie 4.0 und Energie­ver­brauch?
Das Hauptziel der Studie sei es zu ver­ste­hen, inwieweit der Grad des Ein­satzes von Indus­trie 4.0 mit dem Gesamten­ergie­ver­brauch und der Energiein­ten­sität des ver­ar­bei­t­en­den Gewerbes in Chi­na zusam­men­hänge — und ob die These, dass Indus­trie 4.0 zu Effizienz und damit Energieeinsparun­gen beitrage, durch sta­tis­tis­che Auswer­tun­gen gestützt wer­den könne.

Der Begriff Energiein­ten­sität oder auch rel­a­tiv­er Energie­ver­brauch beschreibt, wie viel Energie ein Sek­tor pro Euro an gefer­tigtem Gut ver­braucht. Das Team um Kunkel hat zur Beant­wor­tung der Forschungs­frage eine Pan­el­da­te­n­analyse durchge­führt, in die Dat­en aus zehn Indus­triesek­toren in einem Zeitraum von 14 Jahren (2006 bis 2019) ein­flossen. Diese Sek­toren umfassten unter anderem etwa die Tex­tilin­dus­trie, Kun­st­stoffher­stel­lung oder auch Lebensmittelindustrie.

Digitale Rebound- und Wachstums- versus Effizienz-Effekte

Was den Gesamten­ergie­ver­brauch im ver­ar­bei­t­en­den Gewerbe in Chi­na betr­e­ffe, so zeigten die Ergeb­nisse, dass es keinen sig­nifikan­ten Zusam­men­hang zwis­chen dem Grad von Indus­trie 4.0 und dem Energie­ver­brauch gebe. „Die Beziehung ist zwar pos­i­tiv, aber nicht sig­nifikant“, erläutert Kunkel ihre Studie. So könne beispiel­sweise der Ein­satz von Robot­ern anstelle von Han­dar­beit in der derzeit weniger dig­i­tal­isierten Tex­til­her­stel­lung den Energie­ver­brauch der Tex­til­her­stel­lung erhöhen. Häu­fig träten soge­nan­nte „dig­i­tale Rebound-Effek­te“ auf, wenn die durch Dig­i­tal­isierung erziel­ten Effizien­zgewinne zu Kosteneinsparun­gen führten. Die einges­parten Ressourcen kön­nten ganz oder teil­weise rein­vestiert wer­den, und einen Teil oder die Gesamtheit der Effizien­zgewinne kom­pen­sieren. Außer­dem habe Dig­i­tal­isierung generell einen wach­s­tums­fördern­den Effekt, der in der Regel eben­so den Energie­ver­brauch erhöhe.

Es gibt jedoch andere Stu­di­en, die den Ergeb­nis­sen von Kunkel et al. wider­sprächen, weil sie eine die Energiein­ten­sität der Indus­trie senk­ende Wirkung von Robot­ern und indus­trieller Dig­i­tal­isierung fest­gestellt hät­ten – also einen effizien­zsteigern­den Effekt. Kunkel kon­nte eine neg­a­tive Kor­re­la­tion zwis­chen Indus­trie 4.0 und Energiein­ten­sität jedoch lediglich für bere­its stark dig­i­tal­isierte Sek­toren bele­gen. Eine Erk­lärung hier­für kön­nte sein, dass in einem bere­its stark vom Ein­satz dig­i­taler Tech­nolo­gien geprägten Sek­tor wie etwa dem Trans­port­sek­tor Inno­va­tio­nen der Indus­trie 4.0 bess­er im Fer­ti­gungssys­tem inte­gri­ert wer­den kön­nen und Effizien­zpoten­ziale stärk­er zum Vorschein treten.

Die Autorin­nen und Autoren geben als Lim­i­ta­tion zu Bedenken, dass in bish­eri­gen Stu­di­en dig­i­tal­isierungs­be­d­ingtes Off­shoring nicht berück­sichtigt und Ver­ringerun­gen der Energiein­ten­sität möglicher­weise fälschlich der Dig­i­tal­isierung selb­st zugeschrieben wor­den seien. Um solche Effek­te teil­weise zu erfassen, haben Kunkel et al. den Indika­tor „CO2-Importe“ stel­lvertre­tend für die Energiein­ten­sität der importierten Güter ein­be­zo­gen. Es zeigten sich sig­nifikante pos­i­tive Zusam­men­hänge zwis­chen CO2-Importen und der Aus­prä­gung von Indus­trie 4.0, was darauf hin­deuten kön­nte, dass mit steigen­dem Grad an Indus­trie 4.0 auch steigende CO2-Importe in die Fer­ti­gung assozi­iert sind. Jedoch sei weit­ere Forschung erforder­lich, um die zugrunde liegen­den Dynamiken zu verstehen.

Schlussfolgerung

Eine Schlussfol­gerun­gen der RIFS-Studie beste­ht darin, dass ein Fokus auf das Mantra „Energie-Effizienz erhöhen durch Dig­i­tal­isierung“ für Nach­haltigkeits-Ziele und die Dekar­bon­isierung der Indus­trie unwirk­sam sein kann, wenn dies auf­grund von Wach­s­tums- und Off­shoring-Dynamiken zu einem ins­ge­samt steigen­den Gesamten­ergie­ver­brauch führe. Es soll­ten weit­ere Fak­toren berück­sichtigt wer­den, wie etwa Auswirkun­gen auf Indus­triev­er­lagerun­gen, sek­tor­spez­i­fis­che Auswirkun­gen ver­schieden­er dig­i­taler Tech­nolo­gien, men­schliche Fähigkeit­en, Inno­va­tio­nen zu imple­men­tieren und sie in Rich­tung Nach­haltigkeit zu lenken, als auch die gle­ichzeit­ige Inte­gra­tion erneuer­bar­er Energien in der indus­triellen Fer­ti­gung. Das RIFS-Team emp­fiehlt eben­so neben Energievari­ablen kün­ftig weit­ere Nach­haltigkeitsindika­toren wie Ressourcenver­brauch und Elek­troschrott durch dig­i­tale Tech­nolo­gien in die Nach­haltigkeits­be­w­er­tung der Indus­trie 4.0 einzubeziehen.

Studienergebnisse auch für andere Staaten relevant

Am weltweit­en Energie­ver­brauch hat die indus­trielle Fer­ti­gung im Jahr 2022 einen Anteil von 37 Prozent. Chi­na leis­tet den größten Beitrag am Anstieg dieses Ver­brauchs. Eine Senkung des Energie-Bedarfs und die umwelt­fre­undliche Gestal­tung der Indus­trie-Pro­duk­tion in Chi­na ist somit weltweit für den Kli­maschutz von großer Bedeu­tung. Vor diesem Hin­ter­grund hat die Analyse des Zusam­men­hangs zwis­chen Energie und Indus­trie 4.0 für Indus­triev­ertreterin­nen und ‑vertreter sowie poli­tis­che Entschei­dungstra­gende über Chi­na hin­aus große Rel­e­vanz. Denn auch die Europäis­che Union und Län­der in anderen Wel­tre­gio­nen hegen die Hoff­nung, die Ziele der nach­halti­gen Entwick­lung mit­tels Dig­i­tal­isierung adressieren zu kön­nen. Doch dies wird nicht automa­tisch gelin­gen, son­dern muss ges­teuert werden.

Fazit und Empfehlungen

• Erstens soll­ten durch inter­na­tionale Zusam­me­nar­beit und Vere­in­barun­gen wie Liefer­ket­ten­abkom­men Inno­va­tio­nen im Bere­ich der Indus­trie 4.0 in der fer­ti­gen­den Indus­trie auf die Reduk­tion des Energie- und Ressourcenbe­darfs ent­lang der gesamten Wertschöp­fungs­kette aus­gerichtet wer­den. So kann ver­hin­dert wer­den, dass Indus­trie 4.0 zu ein­er ver­stärk­ten Ver­lagerung energiein­ten­siv­er Her­stel­lung­sprozesse in Län­der mit niedrigeren Umwelt­stan­dards führt.
• Zweit­ens soll­ten die Mech­a­nis­men, mit­tels der­er bes­timmte Tech­nolo­gien den Energie­ver­brauch der Indus­trie bee­in­flussen, durch ver­stärk­te Forschung unter Ein­bindung von Prax­isak­teuren bess­er ver­standen wer­den. Welche Inno­va­tio­nen im Bere­ich der Indus­trie 4.0 dazu beitra­gen, die absolute glob­ale Umwelt­be­las­tung zu reduzieren und wie diese durch Poli­tik als auch Indus­trie gefördert wer­den kann, wird so entscheidbar.
• Drit­tens kann eine kon­se­quente Ori­en­tierung der Indus­trie 4.0 an Nach­haltigkeit­szie­len dazu beitra­gen, die wach­s­tums­fördernde Wirkung von Indus­trie 4.0 auf Ziele wie die Dekar­bon­isierung und Förderung der Kreis­laufwirtschaft zu richten.