Sprint-for-Green

Der BMU Design-Sprint zum Digitalen Produktpass für die Elektromobilität

Im Juni 2021 wurde in einem dreitägigen Designsprint ("Sprint4Green") gemeinsam mit rund 30 Expertinnen und Experten aus Forschung, Industrie und Politik ein konzeptioneller Prototyp für einen digitalen Produktpass für Batterien in der Elektromobilität erarbeitet. Ein Digitaler Produktpass (DPP) bündelt alle relevanten Daten zu einem Produkt entlang seines gesamten Lebenszyklus: von der Rohstoffgewinnung bis zum Recyclingvorgang. Die Besonderheit eines Designsprints ist die gemeinschaftliche Erarbeitung von Ergebnissen, die ihre Dynamik durch eine interdisziplinäre Zusammensetzung der Teilnehmenden und die schnelle Diskussion und Überprüfung der Zwischenergebnisse erhält.

Die Leitfrage des Designsprints lautete "Wie können wir gewährleisten, dass ein Digitaler Produktpass für Elektrofahrzeug-Batterien die für alle Stakeholder relevanten, ökologischen Produktdaten umfasst und gleichzeitig den Schutz von sensiblen Produktions- und Nutzerdaten sicherstellt?"

Durch die Integration der drei Perspektiv-Ebenen "Informationen", "Daten-Governance" und "Politischer Ordnungsrahmen" ist es gemeinsam mit den Expertinnen und Experten aus Kreislaufwirtschaft, Batterieindustrie und Elektromobilität gelungen, ein nahezu umfassendes Gesamtbild der Anforderungen an einen digitalen Batteriepass zu erhalten.

Die Sprint-Ergebnisse

Diese Ergebnisse wurden durch die Teilnehmerinnen und Teilnehmer erarbeitet:

  • Neben der Transparenz über den gesamten Lebenszyklus von Batterien unter Einbeziehung der Rohstoffvorkette, muss der differenzierte Datenzugriff nach Akteuren und berechtigtem Nutzungsinteresse sichergestellt und geregelt sein, ebenso die internationale Anwendbarkeit und Standardisierung des Instruments.
  • Die Datenstruktur eines Produktpasses sollte sich an der Datennutzung orientieren. Ökologische Informationen zu Treibhausgasemissionen und Umweltwirkungen müssen dabei auch die internationale Rohstoffvorkette umfassen, da hier die größten Herausforderungen liegen. Weitere wichtige Informationen sind Daten zum Zustand und Leistungsfähigkeit der Batterie sowie alle Informationen mit Relevanz für das Recycling wie zum Beispiel Inhaltsstoffe, Gefahrenpotenziale, Demontage-Hinweise und die richtige Entsorgung.
  • Die Daten-Governance, also Datenhaltung, Teilung und entsprechende Zugangs- und Nutzungsrechte, ist eine zentrale Herausforderung für den digitalen Produktpass. Für den notwendigen zentralen Zugang ist ein System zur Verwaltung der Zugangsrechte erforderlich. Voraussetzung dafür sind Interoperabilität und standardisierte Schnittstellen zum Datenaustausch. Vorhandene Systeme sollten soweit wie möglich genutzt werden.
  • In Regulierungsinitiativen sollten standardisierte Begriffe, Definitionen, Informationspflichten sowie eine harmonisierte Umsetzung des DPP auf europäischer Ebene sichergestellt werden, um der unterschiedlichen Ausgestaltung durch die Mitgliedstaaten vorzubeugen.

Visualisierung

Die Grafiken visualisieren den entwickelten Konzeptprototypen. Er stellt zum einen den Wertschöpfungskreislauf dar und legt zudem in einem beispielhaften Anwendungsszenario Datenpunkte, Berichtspflichten und Nutzung auf drei Ebenen fest: permitted/protected/public.

Konzept Prototyp

Erweiterte Bildbeschreibung der Infografik "Wertschöpfungskreislauf"

Beginn: Batterielebenszyklus. 1. Schritt: Rohmaterialgewinnung. 2. Schritt: Veredelung. 3. Schritt: Herstellung Aktiv-Materialien und Vorprodukte. 4. Schritt: Zellproduktion. 5. Schritt: Modul und Systemproduktion. 6. Schritt: Anwendung und Nutzen. 7. Schritt: Second Life sowie Reparatur und Wiederaufbereitung (dieser Schritt ist optional). 8. Schritt: Sammlung und Rückführung. 9. Schritt: Verwertung und Recycling

Dieser Wertschöpfungskreislauf unterliegt den drei Dimensionen permitted, protected und public.

Exemplarische Anwendungsszenarien: 1.) Prüfzertifikate während der Veredelung. 2.) Prüfbericht und Berichtsoffenlegung während der Herstellung von Aktiv-Materialien und Vorprodukten. 3.) Zugriff Nutzerdaten zwischen Anwendung und Nutzung sowie Second Life. 4.) Gesamtübersicht: Zustand der Kreislaufwirtschaft während Sammlung und Rückführung

Stakeholder IDs sind Recyclingquote, Zertifikate und Emissionen. Product IDs sind Wiederaufbereitungsquote, EHS und Batterielebenszeit.

Die Daten zu Zertifikate und EHS liegen vor. Die Daten zu Recyclingquote, Emissionen, Batterielebenszeit und Wiederaufbereitungsquote werden erst noch verfügbar sein (Zeitplan der EU-Verordnung).


Erweiterte Bildbeschreibung der Infografik "Schritte und Ebenen im Detail"

Anwendung und Nutzung

  • 1. Dimension: Sensitive Nutzerdaten
  • 2. Dimension: Nutzungshistorie inklusive Fahr- und Ladeinformationen, Aufenthaltsort (Geodaten), Ladezustand, State-of-Health – SoH, Batteriezustand, Anzahl der vollzogenen Ladezyklen
  • 3. Dimension: Batterietyp, Ökologischer Fußabdruck/Konsumenteninformationen, Batterielebenszeitverlängerung (Emissionsreduktion)

Rohmateralgewinnung

  • 1. Dimension: Sensitive Nutzerdaten, Sensitive Produktionsdaten
  • 2. Dimension: Prüfberichte, Zulieferer, Emissionsdetails, Produktionsinformationen
  • 3. Dimension: Ursprung, Zertifikate, Erfüllung von Rezyklatmaterialzielen, Einhaltung von Umweltstandards

Verwertung und Recycling

  • 1. Dimension: Detailliertes Recyclingprotokoll
  • 2. Dimension: Batterieszustand, Ladezustand (State-of-Charge – SoC), Verwendete Zellchemie an der Anode/Kathode
  • 3. Dimension: Erfüllung von Wiederaufbereitsungs- und Rezyklatquoten, Sicherheitsrelevate Rückbauinformationen, Zellformat

Zellproduktion

  • 1. Dimension: Production parameters affecting cell performance and lifetime
  • 2. Dimension: Verwendete Rohmaterialien
  • 3. Dimension: Den CO2- und ökologischen Fußabdruck von Batterien reduzieren, Gefährliche Substanzen, Anleitung zu Rückbau/Recycling, Rezyklatanteil, Testergebnisse der end-of-line-tests in der Produktion, Zellenformat, Zellchemie, Energiebilanz der Produktion

Wie geht es weiter?

Die Ergebnisse des Designsprints wurden der EU Kommission zur Verfügung gestellt, um die weitere Ausgestaltung digitaler Produktpässe zu unterstützen. Im Rahmen einer neuen EU-Batterieverordnung wird auch die Einführung eines Batteriepasses und eines elektronischen Austauschsystems für Batterien diskutiert. Des Weiteren nennt die Roadmap der EU-Kommission zur "Sustainable Products Initiative" (SPI) den DPP als Instrument. Die SPI soll voraussichtlich im ersten Quartal 2022 vorgestellt werden. Sie zielt darauf ab, in der EU in Verkehr gebrachte Produkte nachhaltiger zu gestalten. Dies erfordert auch eine Verbesserung des Informationsflusses, unter anderem durch digital verfügbare Produktinformationen. Produkte aus den Bereichen Elektronik, Textilien und Möbeln sollen zuerst adressiert werden.

Viele Elemente des erarbeiteten Prototyps können zukünftig auf weitere Produktpässe übertragen werden. Das BMU wird sich in die Diskussion um digitale Produktpässe weiterhin aktiv einbringen.