Das Geschäftsmodell

Die Zumtobel Group AG (Zumtobel) ist eine in Österreich ansässige Gruppe aus dem Bereich Lichtlösungen, Lichtkomponenten und komplementären Services. Das 1950 gegründete Unternehmen produziert seine Produkte an 10 Standorten und verfügt über weitere Vertriebsstandorte in rund 90 Ländern weltweit. Trotz des globalen Charakters des Unternehmens, hält die Gründungsfamilie weiterhin mehr als ein Drittel der Unternehmensanteile. Das operative Geschäft ist in zwei Segmente unterteilt: Components und Lighting. Die Components-Sparte umfasst die Komponentenmarke Tridonic. Unter ihr läuft die Herstellung von Hard- und Software für LED-Beleuchtungssysteme wie LED-Module, -Driver, Sensoren und Lichtmanagementsoftware. Im Beleuchtungssegment Lighting zählt das Unternehmen mit seinen Marken Thorn und Zumtobel zu den europäischen Marktführern. Das gesamte Produkt- und Serviceportfolio von Zumtobel reicht von klassischen Beleuchtungen, intelligenter Lichtsteuerung und Notlichtanlagen, über Licht-Contracting, Design-Services bis zu Licht-Infrastruktur von Gebäuden oder Städten.

LED-Leuchten für Innenräume, Quelle: Zumtobel

Position in der Wertschöpfungskette

In dieser Analyse wollen wir die Wertschöpfungskette von LED-Leuchten und insbesondere die Rolle von Zumtobel fokussieren. Dabei werden wir auch die bisherigen Bemühungen und zukünftigen Ziele des Unternehmens betrachten. Zur Einordnung der Emissionen entlang der Wertschöpfungskette beziehen wir uns im weiteren Verlauf u.a. auf eine wissenschaftliche Untersuchung, die im Rahmen eines Life-Cycle-Assessments (LCA) den Impact zwei verschiedener LED-Lampen ermittelt. Konkret werden in der LCA eine LED-Tischlampe (L1), sowie eine LED-Standlampe (L2) betrachtet. Die Ergebnisse der LCA sind vergleichbar mit den Emissionen entlang der Wertschöpfungskette, die Zumtobel in seinem Nachhaltigkeitsbericht veröffentlicht.

Quelle: Casamayor J. L., Su D., Ren Z. Comparative life cycle assessment of LED lighting products. 2018

Am Anfang jedes Produktionsprozesses steht die Extraktion von Rohstoffen, die in weiteren Schritten zu ersten grundlegenden Materialien aufbereitet und darauffolgend in Produktionsprozessen zur Fertigung von Komponenten eingesetzt werden. Für LED-Beleuchtungen sind Metalle, gemessen am Gewicht der finalen Leuchte, das wichtigste Inputmaterial. Häufig bestehen die Gehäuse der späteren Leuchten aus Aluminium oder Stahl. Neben dem Gehäuse werden LED-Module, -Driver, Befestigungsvorrichtungen und Verpackungsmaterialien für die finale Leuchte benötigt. Nachdem die LED-Beleuchtung zusammengesetzt wurde, wird sie zum Kunden geliefert und dort je nach Anwendungsbereich installiert. Es beginnt die Gebrauchsphase. Die Lebenszeit neuester LED-Leuchten beträgt nicht selten über 40.000 Stunden oder umgerechnet über 4,5 Jahre durchgehender Betrieb. Unter einer realistischeren Annahme von 8h täglichem Gebrauch, erreichen LED-Leuchten eine Lebensdauer von fast 14 Jahren. Am Ende der Gebrauchsphase wird die Leuchte dem Recycling zugeführt, sodass wichtige Rohstoffe zurückgewonnen werden können.

Die in der Grafik von Zumtobel dargestellten Werte über das Treibhauspotenzial einer LED-Leuchte je Abschnitt, decken sich mit unseren Erkenntnissen aus der betrachteten wissenschaftlichen Studie. Mit um die 90% der gesamten Emissionen entfällt der überwiegende Großteil des Treibhauspotenzials einer LED-Leuchte auf dessen Nutzungsphase. Der hohe Ausstoß von Emissionen rührt vor allem aus dem Verbrauch des Stroms. Dessen Erzeugung wiederherum emittiert CO₂. Abhängig von dem örtlichen Strommix sind die Emissionen dementsprechend höher oder niedriger. Als zweitgrößter Posten spielen die Materialgewinnung und Produktion im relativen Vergleich nur eine untergeordnete Rolle.

Quelle: Zumtobel

Um die anfallenden Emissionen und den Ressourcenverbrauch in den von Zumtobel beeinflussbaren Abschnitten zu mindern, hat das Unternehmen sich selbst ein Rahmenwerk zu Implementierung von mehr Kreislaufwirtschaft gegeben. Die Circular Design Rules (CDR) sollen entlang der drei Ziele Circular Sourcing, Circular Design und Circular Systems zur Kreislaufwirtschaft beitragen. Anhang eines Scoring-Modells werden Optimierungs- und Kreislauffähigkeitspotenziale bereits während des Produktentwicklungsprozesses eingeordnet.

Rohstoffe & Vorprodukte

LED-Leuchten gibt es in unzähligen Varianten und Formen. Der Materialinput kann sich daher mitunter stark voneinander unterscheiden. Grundsätzlich werden aber stets die gleichen Komponenten verbaut. Die Leuchten setzen sich aus einem Lampengehäuse, dem LED-Driver, bestehend aus einer Halbleiterplatte und den Leuchtioden zusammen. Je nach Leuchtart und Anwendungsbereich kommen eine Befestigungsvorrichtung, ein Standfuß o. Ä. hinzu, ebenso wie Lichtschalter und Verpackungsmaterial. Das Gehäuse ist durch seine massive Bauweise häufig die schwerste Komponente der Leuchte. Die Halbleiterplatte und Leuchtioden fallen nur geringfügig ins Gewicht. Trotz dessen trägt die Leiterplatte zu einem Großteil der in diesem Abschnitt entstehenden Emissionen bei, da Halbleitertechnologien sehr energieintensiv sind. Für diesen Abschnitt können wir leider keine konkreten Emissionen darstellen, da sie sowohl in der Studie als auch in den Daten von Zumtobel zusammen mit der Produktion betrachtet wurden.

Wie bereits erwähnt verschreibt sich Zumtobel durch seine CDR der Förderung von Kreislaufwirtschaft. Konkret widmet sich das Ziel Circular Sourcing der Schaffung einer nachhaltigen Lieferkette. Materialien, die umwelt- und gesundheitsgefährdend sind, werden aktuell zusammen mit den Zulieferern überprüft. Bis 2030 soll dann ein vollständiger Ausschluss gewährleistet werden können. Ebenso wird in einem ersten Schritt die Recyclingfähigkeit der bereits genutzten Materialien erhoben, um dann im nächsten Schritt mehr recyclingfähiges Material einsetzen zu können. Bei den Leuchtartikel liegt der Anteil recyclingfähiger Materialien bereits bei 70%. Gleichermaßen ist es nur logisch den Anteil recycelter Materialen ebenfalls zu erhöhen. Zusammen mit den Lieferanten bemüht sich Zumtobel hier den Anteil weiter zu erhöhen. Von einigen Lieferanten wurde bereits der Anteil von sekundärem Aluminium in Höhe von 45%, sowie von Stahl in Höhe von 30% bestätigt. Bis 2028 sollen sich die Anteile auf jeweils 50% ausweiten.

Betrieb

In der Nutzungsphase erzielt eine LED-Leuchte ihren größten positiven Impact, auch, wenn hier der Großteil der Emissionen anfällt. Während der 40.000 bzw. 50.000 Stunden Betriebszeit emittieren die Leuchten 1.200kg (L1) bzw. 482kg (L2) CO₂e-Emissionen. Die Werte entsprechen um die 90% der gesamten Emissionen. Getrieben werden sie durch den Verbrauch von Strom, dessen Erzeugung wiederherum die Emissionen erzeugt. Abhängig von der Art der Erzeugung, kann der Impact in der Nutzungsphase daher stark schwanken. Je höher der Anteil fossiler Energieträger am örtlichen Strommix, desto höher sind die Emissionen der Leuchten in der Nutzungsphase. Gleiches gilt aber auch in die andere Richtung. Durch den Anstieg erneuerbarer Energien am Strommix, können die Emissionen im Zusammenhang mit der Stromproduktion verringert werden und somit den Ausstoß von CO₂-Emissionen vermeiden.

Da der Stromverbrauch der Haupttreiber der Emissionen ist, ist gleichzeitig die Energieeffizienz der LED-Leuchten von entscheidender Bedeutung, um Strom einzusparen. Je mehr Strom in Licht umgewandelt werden kann, desto effizienter ist die Lampe und desto geringer der Stromverbrauch. Gemessen wird die Effizienz anhand der Lichtmenge (Lumen), die je Einheit elektrischer Energie (Watt) abgegeben wird. Die in der Studie betrachteten LEDs wiesen ein Effizienzlevel von 56 lm/W bzw. 121 lm/W auf (lm = Lumen). Zumtobel konnte in den vergangenen Jahren die Energieeffizienz seiner Leuchten kontinuierlich verbessern. Die Summe der Energieeffizienz aller im Geschäftsjahr verkauften Leuchten gibt einen Aufschluss darüber. Im Geschäftsjahr 2021/22 konnte das Unternehmen die durchschnittliche Effizienz seiner Leuchten auf 128 lm/W steigern. Dies entspricht einem Anstieg von rund 3%, auf Sicht der letzten drei Jahre sogar von 9,8%. Den Hebel, den die Steigerung der Effizienz von LED-Leuchten haben kann, zeigt sich an den nachgelagerten Scope 3 Emissionen der Leuchten. Durch die Nutzung der Leuchten von Zumtobel wurden insgesamt 4.000.000 Tonnen CO₂e verursacht. Auch wenn diese Zahl sehr groß erscheint, so ist sie unbedingt vor dem Hintergrund der Emissionseinsparungen zu sehen. Denn verglichen mit dem Verbrauch von konventionellen Leuchtmitteln, sind diese Leuchten bis zu 90% effizienter. Der Emissionsausstoß von z. B. Glühbirnen läge demnach ungleich höher. 

Das Thema Energieeffizienz gewinnt im Zuge der allgemeinen Bemühungen zur Verringerung von CO­₂-Emissionen breite Aufmerksamkeit. Denn durch den Umstieg auf LED-Beleuchtungen und intelligentem Lichtmanagement kann der Stromverbrauch erheblich gesenkt werden und somit der Ausstoß von CO₂-Emissionen vermieden werden. Die von Zumtobel selbst ausgewiesenen Daten für Projekte aus dem Geschäftsjahr 2021/22 weisen durchschnittliche Einsparungen von 40% für den Kunden aus. Für Kunden spielt dabei das Abwägen zwischen Energie- und Investitionskosten („Total Cost of Ownership“) eine zentrale Rolle. Sie beschreibt wie viele Kosten ein Produkt/Service über seine Lebensdauer verursacht. Im Fall von LED-Beleuchtungen fällt diese meist negativ aus, da durch den niedrigeren Stromverbrauch im Vergleich zu konventionellen Beleuchtungen das kumulierte Kosteneinsparungspotenzial deutlich über den ursprünglichen Investitionskosten liegt. Von diesem Einsparpotenzial können viele Unternehmen profitieren, denn mit einem breiten Produktportfolio adressiert Zumtobel Kunden aus verschiedensten Bereichen. Beispiele für Anwendungsbereiche von Innenraumbeleuchtungen sind Produktionshallen, Büroräume, Krankenhäuser, Schulen und Universitäten, Supermärkte, aber auch Ausstellungsräumlichkeiten aus Kunst & Kultur. Außenbeleuchtungen finden dagegen entlang von Straßen, in Tunneln, Sportstätten oder an Fassaden Anwendung.

Projektbeispiele für Zumtobel Beleuchtungen, Quelle: Zumtobel

Auch durch neue und innovative Technologien arbeitet das Unternehmen daran einen positiven Impact zu erzielen. Durch die nächtliche Beleuchtung von z. B. Parkplätzen, Straßen, Parks, etc. kommt es zur sogenannten Lichtverschmutzung. Darunter versteht man die Abwesenheit vollständiger Dunkelheit aufgrund künstlicher Lichtquellen, wie z. B. Straßenlampen. Durch sie werden Lichtemissionen abgegeben, die den Nachthimmel aufhellen. Dieser Effekt tritt besonders dann auf, wenn das Licht nach oben abgestrahlt wird. Was erst einmal normal klingt, hat mitunter weitreichende Konsequenzen für Menschen, Tiere und die Umwelt. Lichtverschmutzung trägt u. a. dazu bei, dass Menschen in Städten nachts nahezu keine Sterne sehen können, da die Lichtemissionen den Himmel zu sehr aufhellen. Gravierender sind die Konsequenzen für die Tierwelt: Vögel, Insekten, Fledermäuse, etc. leiden unter der Lichtverschmutzung, da hierdurch ihr Orientierungssinn negativ beeinträchtigt wird und somit konkreten Einfluss auf deren Gesundheit hat. Durch Nighttune bietet Zumtobel ein System an, das den Lichtpegel und dessen Farbtemperatur an die jeweilige Nachtzeit und Verkehrsdichte anpasst. Wenn z. B. noch viel Aktivität auf den Straßen und Bürgersteigen herrscht, sorgt die Technologie für gewohnte, neutrale Farbtemperaturen. Nachts, wenn die Straßen und Bürgersteige leer sind, dämpfen die Lampen das Licht und es wirkt zudem wärmer, was den Effekt der Lichtverschmutzung deutlich reduziert. Zusätzlich bietet Zumtobel Beleuchtungselemente, die speziell dafür gedacht sind, so wenig Licht wie möglich gen Himmel zu strahlen. Mittlerweile bietet Zumtobel eine Fülle an verschiedenen Lampen für Anwendungen entlang von Straßen und Parks an, die alle von der International Dark-Sky Association (IDA) zertifiziert worden sind.  

Nighttune Grundprinzip, Quelle: Thorn

Recycling

Wird eine Leuchte recycelt, können wichtige Materialien und Rohstoffe rückgewonnen und in Form neuer Inputmaterialien wiederverwertet werden (siehe Rohstoffe und Vorprodukte). Dieser Kreislauf verringert den Ausstoß von CO₂-Emissionen, da der Impact sekundärer Rohstoffe deutlich positiver ist, als jener von Primärrohstoffen, also solchen Rohstoffen und Materialien, die von Grund auf erzeugt wurden. Ein besonders gutes Beispiel hierfür ist Aluminium. Inklusive der Vorkette entfallen bei primärem Aluminium je kg Metall 15,7kg CO­₂e. Bei recyceltem Aluminium sind es gerade einmal 1,88kg. In der Wissenschaft ist es daher häufig Praxis, diese Differenz als Recycling-Gutschrift bei der LCA zu gewähren. In der von uns betrachteten LCA von LED-Leuchten wurde dieses Mittel allerdings nicht gewählt. Hier wurden die durch Recyclingprozesse verursachten Emissionen jeweils bilanziert. Mit 1,96kg (L1) bzw. 1,67kg (L2) fallen dieser aber im Gesamtkontext mit relativen Beiträgen von weit unter 1% verschwindend gering aus. Damit bei der Produktion anfallende Abfälle mit einer hohen Quote recycelt werden können, ist eine sortenreine Trennung grundlegende Voraussetzung. Auch hier zeigen sich die Bestrebungen von Zumtobel wirksam und die Recyclingquote konnte auf 90% gesteigert werden. Generell gilt aber, dass das beste Mittel zur Vermeidung von erneuten Emissionsausstößen die Verbesserung der Langlebigkeit eines Produkts bzw. dessen Kreislauffähigkeit sind.

Um das Ende der Nutzungsphase so weit wie möglich hinauszuzögern, hat Zumtobel durch seine CDR eigene Leitlinien entworfen, um die Kreislauffähigkeit der Leuchten zu erhöhen. Der Baustein Circular Design der CDR sorgt für ein nachhaltiges Produktdesign. Nach dem Prinzip des „Design for Disassembly“ sollen neue Produkte schnell und unkompliziert zerlegbar sein. Dadurch können sie einfacher technisch aufgerüstet, sowie einzelne Komponenten unkomplizierter demontiert und ausgetauscht werden. Beide Aspekte erhöhen die Lebenszeit der Leuchte, was den Impact des Produkts deutlich verbessert. Denn dadurch können Emissionen in Verbindung mit dem neuwertigen Austausch der Leuchte vermieden werden. Auch nach dem Lebensende leistet Circular Design einen positiven Beitrag. Beim Recycling kann die Leuchte einfacher und günstiger in seine Einzelteile zerlegt werden, sodass die einzelnen Komponenten bzw. Materialien sauberer voneinander getrennt werden können, was die Recyclingqualität deutlich steigert.

Mit dem dritten Baustein der CDR, Circular Systems, will Zumtobel insgesamt zur Etablierung von Kreislaufsystemen im eigenen Unternehmen, sowie mit und bei Zulieferern und Kunden beitragen. Der Fokus liegt dabei auf Maintenance & Upgrade, Remanufacturing und High Value Recycling. Zumtobel will dadurch den Materialeinsatz bereits hergestellter und genutzter Leuchten verlängern, die Wiederaufbereitung und erneute Nutzung ausgedienter Leuchten verbessern und bei Recyclingprozessen die Rückgewinnung hochwertiger Rezyklate sicherstellen. 

Ergebnis

Zum Abschluss der Analyse wollen wir den Energieverbrauch von LED-Leuchten in Relation zu anderen herkömmlichen Leuchtmitteln betrachten. Das U.S. Departments of Energy hat eine vergleichende Zusammenfassung von LEDs, Glühbirnen und Kompaktleuchtstofflampen (CFL) (aufgrund der EU-Quecksilberverordnung seit 2018 verboten) im Jahr 2012 veröffentlicht. Auch wenn seit demselben Jahr Glühbirnen in Europa nicht mehr in den Handel gelangen dürfen, zeigt sich, was LEDs für ein enormes Einsparpotenzial bieten. Denn immer noch werden zahlreiche Glühbirnen aktiv genutzt. Seit der Studie sind LEDs zudem deutlich effizienter geworden, jedoch gibt das Merkblatt eine gute Übersicht über die deutlichen Vorteile von LEDs. Da sich alle drei Leuchtmittel hinsichtlich ihrer erzeugten Lichtmenge unterscheiden, wurde als Zielsetzung das Erreichen von 20 Mio. Lumen-Stunden gesetzt. Was eine einzige LED-Lampe in 25.000 Stunden Betriebszeit erreicht, benötigt drei CFLs mit je 8.500 Betriebsstunden und 22 Glühbirnen mit je 1.000 Stunden Nutzungszeit. Gleichermaßen wurde der Energieverbrauch der Lampen betrachtet. Der Verbrauch der LED-Lampe lag über 70% unter dem der Glühbirne. Bezogen hat man sich hier auf Referenzwerte einer LED-Lampe aus 2011. Seitdem dürfte dieser Effizienzunterschied noch einmal deutlich größer geworden sein. Bereits damalige Prognosen deuten auf einen weiteren Effizienzsprung von 50% hin. 

Quellen

Casamayor J. L., Su D., Ren Z. Comparative life cycle assessment of LED lighting products. Lighting Research and Technology 2018; 50:801–26. doi: doi.org/10.1177/1477153517708597

U.S. Department of Energy. Life-Cycle Assessment of Energy and Environmental Impacts of LED Lighting Products. 2013. Abgerufen von:

www1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/lca_factsheet_apr2013.pdf

www.probas.umweltbundesamt.de/php/prozessdetails.php?id={0E0B2A6C-9043-11D3-B2C8-0080C8941B49}

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