In diesem Teil unserer Serie über die fünf größten Robotik-Trends in 2025 sprechen wir über Roboter und Nachhaltigkeit, welche Rolle sie im Umweltschutz spielen und wie es mit der Energieeffizienz von Industrierobotern aussieht.
Der Klimawandel ist eine zentrale Herausforderung unserer Zeit. Nachhaltiges Handeln und Umweltschutz sind zur Notwendigkeit geworden – auch, um die von der UN definierten Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
Sowohl die Politik als auch Unternehmen und Einzelpersonen erkennen immer mehr, wie wichtig nachhaltige Praktiken geworden sind, nicht zuletzt, weil das Schonen von Ressourcen auch Kosten senkt. Die Reduzierung von Emissionen, die Förderung und Nutzung erneuerbarer Energien, die Entwicklung umweltfreundlicher Technologien und der sparsame Umgang mit natürlichen Ressourcen sind zentrale Stichpunkte, die angegangen werden.
Die Industrie muss umweltfreundlicher werden, und Roboter können hier einen großen Beitrag leisten. Aber nicht nur in der Produktion spielen Roboter eine Rolle im Umweltschutz, sondern auch in anderen Einsatzgebieten wie der Landwirtschaft oder sogar Unterwasser.
Roboter und Nachhaltigkeit: So helfen Roboter im Umweltschutz
Das Thema Roboter und Nachhaltigkeit umfasst also ein breites Spektrum an Aspekten, Einsatzmöglichkeiten und Herausforderungen.
Dazu gehören die Entwicklung und der Einsatz von Robotern zur Förderung von Umweltschutz und Ressourceneffizienz in verschiedenen Industriezweigen.
Durch ihre Fähigkeit, repetitive, gefährliche und/oder präzise Aufgaben auszuführen, können Roboter in verschiedenen Sektoren zu mehr Nachhaltigkeit beitragen. In der Landwirtschaft ermöglichen sie präzise Bewässerung und Düngung, was den Ressourcenverbrauch reduziert und die Umweltauswirkungen minimiert. In der Produktion können sie zur Effizienzsteigerung, zur Reduzierung von Abfall und zur Optimierung des Energieverbrauchs beitragen. Im Bereich der erneuerbaren Energien unterstützen Roboter die Installation und Wartung von Windkraftanlagen und Solarparks.
Darüber hinaus können sie in der Abfallwirtschaft eingesetzt werden, um Recyclingprozesse zu automatisieren und die Kreislaufwirtschaft zu fördern. Auch in der Umweltüberwachung und im Katastrophenschutz leisten Roboter wertvolle Dienste, indem sie gefährliche Umgebungen erkunden und wichtige Daten sammeln.
Robotik und die Nachhaltigkeitsziele der UN (SDGs) Sustainable Development Goals
Quelle: UN
Die International Federation of Robotics (IFR) hat erörtert, dass Roboter bei dreizehn der 17 UN-Nachhaltigkeitsziele bei deren Verwirklichung helfen können.
Einige davon schauen wir uns nun genauer an.
SDG 7: Zugang zu erschwinglicher, zuverlässiger und nachhaltiger Energie
Grüne Technologien lassen sich mithilfe von Industrierobotern in großer Stückzahl herstellen. Sie haben die benötigte Präzision und sorgen dafür, dass der Ressourceneinsatz optimiert wird.
Roboter werden beispielsweise in der Solarindustrie, Batterieherstellung oder auch beim Auseinandernehmen von Atomkraftwerken eingesetzt.
SDG 9: Aufbau widerstandsfähiger Infrastruktur, Förderung nachhaltiger Industrialisierung
Gebrauchte oder gemietete Roboter sorgen für einen kostengünstigen Einstieg in die Automatisierung. Die Wiederverwendung von gebrauchten Robotern ist zudem umweltfreundlich.
Roboter erhöhen auch die Effizienz der Produktion, was zu weniger Ausschuss führt, was wiederum nachhaltiger ist.
Bei den UN-Nachhaltigkeitszielen geht es aber auch um die Gesundheit von Menschen – Roboter können gefährliche oder anstrengende Arbeiten ausführen, während wir höherwertige Tätigkeiten ausführen, die menschliche Stärken wie etwa Kreativität erfordern.
SDG 12: Nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster
Auch bei diesem Punkt ist zu erwähnen, dass Roboter dank ihrer hohen Präzision und Wiederholbarkeit für stabile Prozesse mit wenig Ausschuss sorgen. Das führt auch zu weniger Energieverbrauch, zumal auch immer mehr energiesparende Technologien in Roboter eingebaut werden.
Es wird viel über nachhaltige Produktion gesprochen, aber auch der gegenteilige Prozess, nämlich das Auseinandernehmen von Produkten, kann mit Robotern automatisiert werden. Das ist nicht nur bei Prozessen wie dem Recycling von Batterien oder dem Auseinandernehmen von Elektroschrott interessant, sondern auch bei allen anderen hergestellten Gütern, die in ihre Einzelteile zerlegt werden können. Zudem hilft das auch beim Recycling von Ressourcen, indem Roboter beispielsweise verschiedene Plastikarten identifizieren und sortieren.
SDG 13: Maßnahmen zum Klimaschutz
Hier präsentiert der IFR eine recht ausführliche Liste an Maßnahmen:
- Produktionstechnologien für bezahlbare kohlenstoffneutrale Mobilität und wettbewerbsfähige erneuerbare Energie
- Produktion von Windturbinen und Batterien – müssen zusammengebaut und später auch wieder demontiert werden.
- Roboter helfen, die Erzeugung von grünem Strom aus Solarzellen und Windturbinen voranzutreiben
- Wartung und effizienter Betrieb bestehender Windparks: Drohnen zur Überwachung, Ersatzteilversorgung + Reinigung und Inspektion von Windturbinenflügeln.
- Flexible Automatisierung, die den Platzbedarf und damit den Fußabdruck der Produktion reduziert und den Gesamtenergieverbrauch senkt
- Vermeidung hoher Transportkosten und -aufwände – die Rückverlagerung aller (oder vieler) Produktionsschritte ins eigene Land oder das des Endkunden wird durch Roboter möglich
- Pop-up-Fabriken, die eine Fertigung vor Ort (z. B. in der Nähe einer Baustelle) oder vorübergehend näher an der Kundennachfrage ermöglichen
- Roboter ermöglichen frühzeitige Leckerkennung
- Ferninbetriebnahme, -überwachung und -service, dadurch Reduzierung der Fahrten zu den Industriestandorten
Die komplette Liste der SDGs und wie Roboter bei der Umsetzung helfen, gibt es hier.
Beispiele für nachhaltige Anwendungen von Robotern
Nach dieser Übersicht wollen wir nun noch ein paar konkrete nachhaltige Anwendungsbeispiele betrachten.
Beginnen wir zunächst in der Industrie, wo wir bereits gesehen haben, dass es verschiedene Anwendungen gibt.
Ein Beispiel, welches Ressourcen und die Gesundheit der Mitarbeiter schont, ist das vollautomatisierte Lackieren von Autos. Das Einatmen von Lack ist für Menschen gesundheitsschädlich, und auch Schutzkleidung kann das oft nicht hundertprozentig verhindern. Daher ist das Lackieren eine Aufgabe, die für Roboter prädestiniert ist.
ABB hat hier beispielsweise die sogenannte PixelPaint-Autolackierung entwickelt, die vollautomatisch und extrem präzise sprüht.
Bei herkömmlichen Sprühköpfen gehen rund 20 bis 30 Prozent des Lacks durch Overspray verloren, Pixelpaint hingegen trägt 100 Prozent der Farbe auf, was die Umweltbilanz verbessert.
Das zeigt exemplarisch das Potenzial in der Industrie: Ressourcen werden geschont, Prozesse optimiert und Energie eingespart. Wir gehen später auch noch im Speziellen auf die Energieeffizienz ein.
Auch erschließen sich immer mehr grüne Industriezweige:
Fanuc hat beispielsweise mit dem Start-up Recyleye Lösungen für die intelligente Abfallwirtschaft entwickelt: Es werden modulare Roboterkommissioniersysteme in Materialrückgewinnungsanlagen gesetzt. Das System besteht unter anderem aus einem Roboterarm und einem KI-basierten Vision-System, das verschiedene Sorten von Müll sogar schneller als ein Mensch erkennen kann. Zudem kann es dank maschinellem Lernen auch unbekannte Objekte identifizieren und richtig zuordnen.
Das System schafft rund 55 Picks pro Minute – eine tolle Innovation im Bereich der automatisierten Abfalltrennung.
Aus den Fabrikhallen geht es jetzt raus aufs Feld: Agrarroboter bieten vielleicht mit das größte Potenzial für den Umweltschutz.
Wir haben bereits in diesem Beitrag über die Agrarrobotik gesprochen, deshalb halten wir diesen Abschnitt ein wenig kürzer.
Feldroboter sind mit Kameras und KI ausgestattet und können dadurch Unkraut gezielt erkennen und dann beispielsweise mit einem Laserstrahl verbrennen. Dadurch kann auf chemische Unkrautvernichter verzichtet werden, und ist zudem weniger schädlich als beispielsweise das Abflammen mit einem Propanbrenner.
Ebenso kann gezielter bewässert werden, die Roboter überwachen den Gesundheitszustand von Pflanzen und können sagen, wann der beste Dünge- und Erntezeitpunkt ist. Das alles führt zu weniger Ausschuss und die Landwirtschaft wird insgesamt umweltfreundlicher.
Vom Land geht es nun noch ins Wasser: Auch im Ozean können Roboter zum Umweltschutz beitragen. Sie können unter anderem kartografieren und erforschen, Müll und Plastik aus dem Wasser fischen oder Unterwasserpipelines inspizieren und eventuelle Lecks schnell reparieren.
Vor allem im Bereich der Müllentfernung gibt es viele verschiedene Forschungsprojekte und Prototypen. Es ist weithin bekannt, dass die Vermüllung unserer Ozeane eine wahre Umweltkatastrophe darstellt, ebenso der hohe Mikroplastikgehalt. Hier können Roboter einen wichtigen Beitrag leisten und hoffentlich tatsächlich einen Unterschied machen.
Roboter als Schlüssel zu nachhaltiger Fertigung
Wir haben jetzt also einen guten Überblick über die Rolle, die Roboter im Umweltschutz spielen. Nun wollen wir im Speziellen nochmal auf die Industrie eingehen und uns ansehen, warum Roboter der Schlüssel zu nachhaltiger Fertigung sind.
Wie bereits erwähnt, verringert Robotik grundsätzlich mit ihrer Präzisionsarbeit die Verschwendung von Material und verbessert das Input zu Output-Verhältnis in Fertigungsprozessen. Roboter gewährleisten zudem eine gleichbleibende Qualität, was für Produkte mit langer Lebensdauer und minimalem Wartungsaufwand unerlässlich ist.
Darüber hinaus wird die Robotertechnologie selbst dahingehend verbessert, Maschinen energieeffizienter zu machen: Die Leichtbauweise beweglicher Roboterkomponenten senkt beispielsweise deren Energieverbrauch, ebenso gibt es neue Standby-Modi, die die Hardware in eine energiesparende Parkposition bringen. In der Greifer-Technologie gibt es Fortschritte bei der Anwendung bionischer Lösungen, um z.B. eine starke Greifkraft bei sehr geringem Energieverbrauch zu erreichen.
Zudem sind klassische Industrieroboter auf jahrzehntelange Nutzung ausgelegt. Mithilfe von regelmäßiger Wartung und Reparaturen können Roboter dreißig Jahre oder sogar noch länger arbeiten. Es werden in der Konstruktion möglichst wenig Teile verwendet, um das Risiko von Ausfällen von Anfang an zu reduzieren.
Viele Hersteller bieten eine große Auswahl an Ersatzteilen und oft wird auch garantiert, dass auch nach der Abkündigung eines Robotermodells noch einige Jahre Ersatzteile hergestellt werden. Bei einem Defekt muss also nicht gleich ein neuer Roboter her.
Aber: Wie sieht es denn eigentlich mit der Energieeffizienz von Robotern aus? Schließlich laufen sie ja in einigen Fabriken im Drei-Schicht-Betrieb.
Das schauen wir uns nun zum Abschluss an.
Energieeffizienz von Robotern
Der Einsatz von Robotern hilft dabei, den Energieverbrauch in der Produktion zu senken.
Das liegt zum einen daran, dass Roboter selbst einen recht niedrigen Energieverbrauch haben. Er liegt je nach Traglastklasse zwischen 1,0 und 3,0 kWh. Die Robotersteuerung hat im Standby-Modus einen Verbrauch von rund 30 bis 140 kWh, was weniger ist als eine gute PC-Grafikkarte im Spielbetrieb.
Außerdem sorgt die hohe Geschwindigkeit und Genauigkeit von Robotern dafür, dass die Fertigung allgemein effizienter wird, sowohl hinsichtlich Zeit als auch Energie.
Darüber hinaus gibt es verschiedene Maßnahmen, die helfen, den Stromverbrauch noch weiter zu senken.
So bietet ein gut durchdachtes und effizientes Anlagenlayout großes Einsparpotenzial. Dazu gehört, Roboter in der benötigten Größe zu nehmen. Oftmals werden Roboter eingesetzt, die zu groß dimensioniert sind. Größere Roboter verbrauchen mehr Strom, weshalb es Sinn macht, nicht über das Ziel hinauszuschießen.
Ebenso sollten lange Transportwege vermieden werden: Je kompakter die Roboter beisammen stehen, desto niedriger der Verbrauch. Zudem verbrauchen vertikale Bewegungen mehr Energie als horizontale, also kann auch hier durch geschicktes Platzieren Strom gespart werden.
Eine Maßnahme, die mit etwas Aufwand verbunden ist, die aber auch das größte Einsparpotenzial bietet, ist die Einrichtung eines zentralen Gleichstromnetzes auf Fabrikebene. Aktuell ist es üblich, dass jedes Gerät Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, was aber zu Wandlungsverlusten führt. Auch die Rückspeisung von Energie wird mit einem zentralen Gleichstromnetz leichter.
Wesentlich einfacher umzusetzen ist die Prozessoptimierung. Hier kann es zum Beispiel helfen, die Bewegungen so zu optimieren, dass es zu weniger Drehmomentspitzen etc. kommt. Das führt zu niedrigerem Verschleiß und Wartungsaufwand.
Bei einem Anlagenstillstand ist die Robotersteuerung der größte Energieverbraucher. Der Umstieg auf energieeffizientere Steuerungen kann deshalb sinnvoll sein, ebenso wie auch das Abschalten der Servomotoren oder auch das Herunterfahren der gesamten Anlage, wenn es zu einem längeren Stillstand kommt.
Auch bei den Endeffektoren kann Strom gespart werden, z.B. durch den Umstieg auf Greifsysteme in Leichtbauweise.
Der Einsatz von Robotern ist also insgesamt eine gute Möglichkeit, um Energie zu sparen, und zusätzlich gibt es verschiedene Maßnahmen, die dabei helfen, den Energieverbrauch noch weiter zu senken.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Roboter eine wichtige Schlüsseltechnologie sind, um den Umweltschutz und die Nachhaltigkeitsziele der UN weiter voranzutreiben.
Durch ihre Fähigkeit, präzise, repetitive und gefährliche Aufgaben zu übernehmen, tragen Roboter in verschiedenen Bereichen zur Ressourceneffizienz bei. In der Industrie ermöglichen sie beispielsweise die Reduzierung von Abfall, die Optimierung des Energieverbrauchs und die Entwicklung umweltfreundlicherer Produktionsmethoden. In der Landwirtschaft ermöglichen sie präzise Bewässerung und Düngung, was den Ressourcenverbrauch reduziert und die Umweltauswirkungen minimiert. Darüber hinaus spielen Roboter auch eine wichtige Rolle bei der Förderung erneuerbarer Energien, der Abfallwirtschaft und der Umweltüberwachung.
Die Energieeffizienz von Robotern selbst wird ebenfalls kontinuierlich verbessert, und es gibt verschiedene Maßnahmen zur weiteren Senkung des Stromverbrauchs.
Insgesamt zeigt sich, dass Robotik ein Schlüssel zur Materialverwertung, Ressourceneffizienz und zur Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele der UN sein kann.