EcoDesign for Circular Value Creation: Volume II

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Sustainability Education

   1. Frontmatter

   2. Climate Change and Disaster Risk Reduction Education in Primary Schools: A Case Study in Thua Thien Hue Province, Vietnam

      Mai Ngoc Chau, Kato Takaaki, Murae Fumitoshi, Hori Shiro

      Das Kapitel befasst sich mit der kritischen Schnittmenge zwischen der Ausbildung im Bereich Klimawandel und Katastrophenvorsorge, mit besonderem Schwerpunkt auf Grundschulen in der Provinz Thua Thien Hue, Vietnam. Er beginnt mit einer Skizze der schwerwiegenden Auswirkungen des Klimawandels auf die vietnamesischen Küstengemeinden, die durch Stürme und Überschwemmungen verschärft werden, von denen ein beträchtlicher Teil der Bevölkerung betroffen ist. Die Studie bewertet den aktuellen Stand der Klimawandel- und DRR-Ausbildung in diesen Schulen und zeigt, dass DRR-Inhalte zwar in verschiedenen Fächern integriert sind, aber der Klimawandel selbst bemerkenswert fehlt. Diese Kluft ist von entscheidender Bedeutung, da der Klimawandel Naturkatastrophen intensiviert und eine umfassende Ausbildung zu beiden Themen für eine effektive Katastrophenvorsorge unverzichtbar macht. Das Kapitel untersucht auch die rechtlichen und organisatorischen Rahmenbedingungen in Vietnam und hebt den proaktiven Ansatz des Landes bei der Integration von Klimaschutzüberlegungen in nationale Strategien und Maßnahmen hervor. Es werden verschiedene Projekte und Initiativen sowohl in Vietnam als auch in anderen südostasiatischen Ländern diskutiert, die darauf abzielen, die DRR-Ausbildung und das Bewusstsein für den Klimawandel unter Schülern und Lehrern zu verbessern. Diese Projekte legen den Schwerpunkt auf die Entwicklung von Bildungsmaterialien, Lehrerausbildung und außerschulischen Aktivitäten, die allesamt von entscheidender Bedeutung für die Förderung einer widerstandsfähigen und informierten Generation sind. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen zur Integration von Inhalten aus dem Bereich des Klimawandels in den Lehrplan, die nahelegen, dass ein umfassender Ansatz in der Katastrophenerziehung notwendig ist, um die Schüler mit den Kenntnissen und Fähigkeiten auszustatten, um die Auswirkungen klimabedingter Katastrophen abzumildern und darauf zu reagieren.

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   3. Design for Long-Term Reuse in Sustainable Design Education

      Laure Herweyers, Lien De Schepper, Ingrid Moons, Els Du Bois

      Das Kapitel befasst sich mit der dringenden Notwendigkeit, Plastikmüll zu reduzieren und nachhaltige Designerziehung zu fördern. Sie unterstreicht die Umweltauswirkungen von Einwegkunststoffen und die Bedeutung der Entwicklung von Produkten für die langfristige Wiederverwendung. Die Autoren stellen eine Reihe von Instrumenten und Übungen vor, die entwickelt wurden, um Designstudenten über Ökodesign-Prinzipien und Design für nachhaltiges Verhalten aufzuklären. Diese Werkzeuge wurden in einen Kurs für nachhaltiges Design integriert, in dem die Studenten aufgefordert wurden, wiederverwendbare Lösungen für Einwegprodukte zu entwickeln. Die Evaluierung der Werkzeuge hat ihr Potenzial offenbart, neue Sichtweisen zu eröffnen und die langfristige Wiederverwendung zu erleichtern, obwohl weitere Iterationen erforderlich sind. In diesem Kapitel wird auch die Bedeutung der Berücksichtigung von Nutzerverhalten und Lebensstil im Designprozess diskutiert, wobei Mehrwegprodukte anhand typischer Barrieren und Kontexte kategorisiert werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Werkzeuge wertvolle Unterstützung und Anleitung bieten und zu detaillierteren und effektiveren Designlösungen führen. Die Autoren betonen die Bedeutung einer Systemperspektive und des dualen Ansatzes, Nutzerreisen sowohl aus Einweg- als auch aus Mehrwegprodukten zu konzipieren. Das Kapitel schließt mit Implikationen für die nachhaltige Designausbildung und zukünftige Forschungsrichtungen, die darauf abzielen, die Werkzeuge zur praktischen Unterstützung bei der Gestaltung für eine langfristige Wiederverwendung zu optimieren.

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   4. Cultural Practice for Sustainability: Narratives from Zero Waste Life Series by NHK World

      F. Suhendan Eroglu, Betul Sahin

      Dieses Kapitel untersucht die tiefgreifenden Auswirkungen kultureller Narrative auf nachhaltige Praktiken, wobei die Zero Waste Life-Reihe von NHK World als Fallstudie dient. Die Analyse zeigt, wie tief verwurzelte kulturelle Werte und Traditionen nachhaltige Konsummuster prägen können, insbesondere im Kontext von Kleidung und Textilien. Indem das Kapitel die Themen Praxis, Schlüsselakteure und Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit untersucht, unterstreicht es die Bedeutung sozialer Lerntheorien und die Rolle der Medien bei der Förderung nachhaltigen Verhaltens. Die Forschung unterstreicht die Bedeutung staatlicher Interventionen und des kreativen Einsatzes recycelter Materialien bei der Förderung eines globalen Wandels in Richtung Nachhaltigkeit. Durch eine detaillierte Untersuchung von 13 Videos aus der Serie Zero Waste Life bietet das Kapitel einen umfassenden Überblick darüber, wie lokale Praktiken globale nachhaltige Design- und Produktionsmethoden beeinflussen können. Die Ergebnisse betonen das Potenzial des Geschichtenerzählens und digitaler Medien zur Sensibilisierung und Förderung des kulturellen Wandels und bieten Lesern, die an der Schnittstelle von Kultur, Design und Umweltschutz interessiert sind, eine überzeugende Erzählung.

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   5. Design for Rice Koji Fermentation Kit to Promote Environmental Education and Microorganism Awareness in Japan

      Keiko Baba, Kazutoshi Tsuda, Tat Hing Alex Ho

      Das Kapitel befasst sich mit dem wachsenden Interesse an Umweltbildung in Japan und der Notwendigkeit effektiverer Methoden, um Wissen in die Tat umzusetzen. Er kritisiert die aktuellen Bildungsansätze, die häufig auf passive Medien setzen und denen es an einer ganzheitlichen Perspektive in Umweltfragen mangelt. Die Studie konzentriert sich auf Mikroorganismen als nicht-menschliche Einheiten, die in die Bildungsgestaltung integriert werden können, um ein tieferes Verständnis ökologischer Interdependenzen zu fördern. Die Entwicklung des Reiskoji-Fermentationskits NIKO wird als Fallstudie im Co-Design präsentiert, die sowohl Kinder als auch Eltern in die Erstellung und Beobachtung mikrobieller Prozesse einbezieht. Das Kit zielt darauf ab, das Unsichtbare sichtbar zu machen und die Teilnehmer zu ermutigen, sich auf greifbare und sinnvolle Weise mit Mikroorganismen auseinanderzusetzen. In Workshops und partizipativer Forschung wird untersucht, wie dieser praktische Ansatz die Wahrnehmung und das Verhalten der Teilnehmer gegenüber Mikroorganismen und Umweltfragen beeinflussen kann. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Einbeziehung von Mikroorganismen in die Bildungsgestaltung die Kluft zwischen theoretischem Wissen und praktischem Handeln überbrücken und einen ganzheitlicheren und kulturell relevanteren Ansatz in der Umwelterziehung fördern kann.

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   6. Challenges in Engineering Education for Sustainable Product Development: Insights from Practice

      Lisa Hagedorn, Rainer Stark

      Das Kapitel untersucht die dringende Notwendigkeit einer Reform der technischen Ausbildung, um den Anforderungen einer nachhaltigen Produktentwicklung gerecht zu werden. Er beginnt mit einem Schlaglicht auf das rasche Wachstum von Ingenieurabsolventen und die sich wandelnden Erwartungen an Ingenieure in der modernen Welt. Der Text benennt fünf zentrale Herausforderungen in der aktuellen technischen Ausbildung: Mangel an praktischer Erfahrung, überlastete Lehrpläne, mangelnde Soft Skills, geringe Vielfalt und veraltete Lehrmethoden. Jede Herausforderung wird detailliert untersucht und veranschaulicht, wie sie die Entwicklung abgerundeter, nachhaltig denkender Ingenieure behindert. In diesem Kapitel werden auch die grundlegenden Fähigkeiten und Kenntnisse diskutiert, die für eine nachhaltige Produktentwicklung erforderlich sind, darunter ein ganzheitlicher Ansatz für den Produktlebenszyklus, Wissen über grüne Materialien und Technologien sowie ausgeprägte analytische und kommunikative Fähigkeiten. Sie schlägt mehrere Maßnahmen vor, um diesen Herausforderungen zu begegnen, wie etwa die regelmäßige Aktualisierung von Lehrplänen, die Integration praktischer Erfahrungen, die Förderung von Teamarbeit und die kontinuierliche Weiterbildung von Lehrkräften. Anhand einer Fallstudie eines Projektseminars am Institut für Industrielle Informationstechnologie wird die erfolgreiche Umsetzung dieser Maßnahmen demonstriert. Die interdisziplinären und transdisziplinären Ansätze des Seminars, die Problemlösung in der realen Welt und die branchenähnlichen Umgebungen bieten den Studenten eine wertvolle Lernerfahrung. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Bedeutung einer kontinuierlichen Evaluierung und Verbesserung von Bildungsinitiativen, um Ingenieure zu fördern, die in der Lage sind, zukünftige Nachhaltigkeitsherausforderungen zu bewältigen.

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   7. Changes in High School Students’ Interest in Environmental and Social Issue as an Effect of Futurability Education

      Shohei Nakamura, Katsutoshi Michihata, Kazuhito Wakamoto, Tetsusei Kurashiki

      Dieses Kapitel untersucht das transformative Potenzial der Zukunftsbildung bei der Gestaltung des Engagements von Gymnasiasten für ökologische und soziale Fragen. Die Studie stellt ein bahnbrechendes Kartenspiel vor, das die Studenten in die Rollen aktueller und zukünftiger Stadtbeamter eintaucht und sie herausfordert, die Politik aus der Perspektive einer imaginären zukünftigen Generation zu priorisieren. Die über zwei Jahre an der Ikeda High School der Präfektur Osaka durchgeführte Studie zeigt deutliche Verschiebungen im Interesse und Engagement der Schüler bei der Bewältigung generationsübergreifender Herausforderungen. Anhand von Fragebögen vor, nach und nach zeigt die Studie eine nachhaltige Steigerung der Motivation der Schüler, sich Umwelt- und Sozialthemen zu widmen, und hebt die nachhaltigen Auswirkungen der Zukunftsbildung hervor. Das Kapitel untersucht auch die Nuancen der politischen Prioritätensetzung und zeigt, wie sich die Perspektiven der Studenten entwickeln, wenn es um die Bedürfnisse zukünftiger Generationen geht. Diese aufschlussreiche Erforschung der Bildung für Zukunftsfähigkeit bietet überzeugende Argumente für die Integration nachhaltigen Denkens in den Bildungsrahmen und ist ein Modell für die Förderung einer umweltbewussteren und sozial verantwortungsbewussteren zukünftigen Generation.

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3. Sustainable Consumption and Production

   1. Frontmatter

   2. Unintended Consequences in the Transition to FMCG Reuse: “I do not think I ever will not” Use Single-Use Products

      Catriona Tassell, Marco Aurisicchio

      Das Kapitel untersucht die Herausforderungen und unbeabsichtigten Folgen des Übergangs von Einwegprodukten zu wiederverwendbaren, schnelllebigen Konsumgütern (FMCG). Zunächst werden die Umweltauswirkungen der FMCG skizziert und die Schwierigkeiten, sie aufgrund ihrer Anpassung an moderne Verbraucherwerte und gewohnheitsmäßiges Kaufverhalten zu verdrängen. Anschließend werden verschiedene Modelle der Wiederverwendung untersucht und die Komplexität hervorgehoben, mit der Verbraucher bei der vollständigen Übernahme wiederverwendbarer Alternativen konfrontiert sind. Ein zentraler Schwerpunkt liegt auf den Faktoren, die den fortgesetzten Verbrauch von SU FMCG auch nach dem Übergang zur Wiederverwendung beeinflussen. Das Kapitel identifiziert 30 Faktoren, die unter Foggs Konstrukten der Motivation, Fähigkeit und Schnelligkeit kategorisiert werden und in verschiedenen Stadien der Verbraucherreise - Kauf, Nutzung und Entsorgung - zum Tragen kommen. Zu diesen Faktoren gehören unter anderem Zugänglichkeit, Kosten, Bequemlichkeit, soziale Normen und Umweltbelange. Die Studie zeigt, dass die Verfügbarkeit eine bedeutende Rolle bei der Beeinflussung des Verbrauchs spielt, was darauf schließen lässt, dass die Verringerung der Verfügbarkeit von SU-Produkten mehr Verbraucher zur Wiederverwendung bewegen könnte. Darüber hinaus wird in diesem Kapitel die Notwendigkeit gezielter Informationskampagnen und Infrastrukturentwicklung diskutiert, um den Übergang zur Wiederverwendung zu unterstützen. Er schließt mit dem Hinweis auf den Widerwillen, den vollständigen Übergang zur Wiederverwendung zu vollziehen, und die Notwendigkeit weiterer Forschung zur Entwicklung wirksamer Interventionsstrategien.

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   3. Food and Nutrition Security Toward Sustainable Food Chain in Japan

      Ryota Mori, Yuna Seo

      Dieses Kapitel präsentiert eine detaillierte Analyse der Lebensmittel- und Ernährungssicherheit in Japan und betont die Notwendigkeit einer nachhaltigen Nahrungskette. Zunächst wird der aktuelle Zustand der Ernährungssicherheit in Japan skizziert, wobei die geringe kalorienbasierte Selbstversorgungsrate des Landes und die Risiken durch externe Faktoren wie abnormale Wetterbedingungen und politische Unsicherheiten hervorgehoben werden. Das Kapitel widmet sich dann dem Problem des Verlustes und der Verschwendung von Lebensmitteln (FLW), das in Japans industrialisierter und bequemer Gesellschaft ein bedeutendes Problem darstellt. Er untersucht zwei Hauptansätze zur Reduzierung der FLW: die Minimierung der Rückwürfe von noch genießbaren Lebensmitteln und die Umleitung nutzbarer Portionen auf alternative Nahrungsquellen. In diesem Kapitel wird auch das Potenzial innovativer Lösungen wie Lebensmittelbanken und upcycelter Lebensmittel, einschließlich 3D-gedruckter Lebensmittel, bei der Bekämpfung von Fettleibigkeit und der Förderung der Nachhaltigkeit diskutiert. Ein wesentlicher Höhepunkt dieses Kapitels ist die Materialflussanalyse, die den Lebensmittel- und Nährstofffluss in Japan veranschaulicht und einen umfassenden Überblick über den FLW über die gesamte Lieferkette bietet. Die Analyse zeigt, dass Haushalte und Lebensmitteldienstleister die meisten FLW erzeugen, während Feldverluste und unverarbeitete Lebensmittelabfälle in der Herstellungsphase einen erheblichen Anteil am GesamtFLW ausmachen. Das Kapitel schätzt auch den Nährwert des FLW und legt nahe, dass die Wiederverwendung von etwa 1% des FLW Ernährungsmängel in der japanischen Bevölkerung beheben könnte. Darüber hinaus werden in diesem Kapitel die Auswirkungen dieser Erkenntnisse auf Ernährungssicherheit und Nachhaltigkeit diskutiert und die Notwendigkeit integrierter Ansätze hervorgehoben, die bestehende Methoden mit neuen Technologien kombinieren. Sie erkennt auch die Beschränkungen der Studie an und schlägt Bereiche für zukünftige Forschung vor. Insgesamt bietet dieses Kapitel wertvolle Einblicke in das komplexe Thema der Lebensmittel- und Ernährungssicherheit in Japan und bietet einen Fahrplan für die Gestaltung einer nachhaltigeren Lebensmittelversorgungskette.

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   4. Repurposing Lithium-Ion Batteries for the Household Context: An Industry Investigation in Norway

      Leander Pantelatos, Casper Boks, Elli Verhulst

      Der exponentielle Anstieg der Verkäufe von Elektrofahrzeugen (EV), insbesondere in Norwegen, hat zu einer deutlichen Zunahme der Lithium-Ionen-Batterien (LiBs) geführt. Dieses Kapitel untersucht das Potenzial der Umwidmung dieser Batterien in Energiespeicher für Haushalte (ESS), eine Praxis, die die Umweltauswirkungen minimieren und den wirtschaftlichen Wert maximieren könnte. Der Markt für stationäre ESS wächst, angetrieben durch die zunehmende Einführung von Photovoltaiksystemen und das Bedürfnis nach Energieunabhängigkeit. Allerdings behindern mehrere Hindernisse die weit verbreitete Einführung umgewidmet LiBs, darunter die Beschaffung von Altbatterien, unterschiedliche Umwidmungsstrategien und Sicherheitsbedenken. Das Kapitel untersucht diese Herausforderungen im Detail und betont die Bedeutung von Sicherheitsmaßnahmen und die Notwendigkeit standardisierter Regulierungen. Es werden auch die Zukunftsperspektiven des Marktes diskutiert, einschließlich des Potenzials für ein höheres Angebot an Altbatterien und die Entwicklung neuer, effizienterer Batterietechnologien. Die Untersuchung zeigt einen Markt mit hohem Potenzial, aber auch erheblichen Hürden auf, die in Angriff genommen werden müssen, um die Vorteile umgeschichteter LiBs im Haushaltskontext vollständig zu realisieren. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die Notwendigkeit weiterer Forschung, insbesondere aus der Nutzerperspektive, um die erfolgreiche Umsetzung dieser Energiespeicherlösungen zu unterstützen.

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   5. A Study on Extracting Necessary Parameters for Expanding the Utilization Rate of Used Automobile Parts Based on Supply–Demand Analysis

      Sosho Kitajima, Hiroshi Onoda

      Das Kapitel beginnt mit dem bedeutenden wirtschaftlichen Wert des japanischen Marktes für gebrauchte Autoteile und den ökologischen Vorteilen der Verwendung gebrauchter Teile. Anschließend werden die durch die COVID-19-Pandemie verursachten Störungen untersucht, die aufgrund von Verzögerungen bei der Auslieferung neuer Autos zu einer erhöhten Nachfrage nach Gebrauchtwagen und Ersatzteilen geführt haben. Die Analyse zeigt einen kritischen Mangel an Altfahrzeugen (ELVs), der primären Quelle von Gebrauchtteilen, was zu einem unzureichenden Bestand an Gebrauchtteilen führt. Die Studie verwendet einen einzigartigen Datensatz aus Japans größtem Distributionsnetzwerk für recycelte Autoteile, der einen beispiellosen Einblick in die Angebots- und Nachfragedynamik des Marktes für gebrauchte Autoteile bietet. Sie identifiziert Schlüsselparameter, die die Auslastungsrate gebrauchter Autoteile verbessern könnten, wie etwa die datengestützte Auswahl beliebter Automodelle und die Verbesserung des Teilebestandsverhältnisses durch Abstimmung von Angebots- und Nachfrageinformationen. In diesem Kapitel wird auch das Potenzial diskutiert, die Nutzungsrate gebrauchter Automobilteile durch verbesserten Informationsfluss, markenübergreifende gemeinsame kompatible Teile und standardisierte Fahrzeugdesigns zu erhöhen. Er schließt mit einer detaillierten Trendanalyse der bestbestellten Komponenten, in der das erhebliche Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage hervorgehoben und Strategien zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen werden.

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   6. Is It Possible to Reduce the Number of Today’s Thermoplastics? — An Investigation of the Swedish Plastic Industry

      Lindahl Mattias, Lundin Ellen, Hatti-Kaul Rajni, Erik Sundin

      Das Kapitel befasst sich mit dem kritischen Thema Plastikmüll und den Umweltauswirkungen von Thermoplasten, die häufig in kurzlebigen Produkten verwendet werden und erheblich zu Treibhausgasemissionen beitragen. Sie unterstreicht die Herausforderungen beim Recycling aufgrund der Vielzahl von Kunststoffvarianten und Zusatzstoffen, die zu kleinen, gemischten Fraktionen führen, die schwer wiederzuverwenden sind. Das Kapitel schlägt einen neuartigen Ansatz zur Reduzierung der Anzahl thermoplastischer Kunststoffe vor, der darauf abzielt, eine kreisförmigere und klimaneutralere Industrie zu schaffen. Anhand umfangreicher Literaturrecherchen und Interviews mit Interessengruppen aus der Industrie werden die Vorteile und Herausforderungen dieser Reduzierung untersucht, einschließlich potenzieller Verbesserungen bei der Recyclingqualität, der verstärkten Verwendung recycelter Kunststoffe und des ökologischen Nutzens. Außerdem wird die Notwendigkeit branchenweiter Standardisierung, strengerer Regulierungen und innovativer Maßnahmen zur Unterstützung dieses Übergangs diskutiert. Das Kapitel schließt mit einer einzigartigen Reihe von Aktionsvorschlägen, einschließlich weniger strenger Anforderungsspezifikationen, branchenspezifischer Standardisierung und vermehrter Verwendung recycelter Kunststoffe, die ein bahnbrechendes Konzept für ein nachhaltigeres Kunststoff-Ökosystem bieten.

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   7. From Frugal Solutions to Reverse Innovation: A Knowledge-Based Perspective

      Harald E. Otto

      Dieses Kapitel untersucht die Entwicklung von sparsamen Lösungen hin zur Umkehrung von Innovationen und konzentriert sich auf die wissensbasierte Perspektive, die diesem Übergang zugrunde liegt. Er beginnt mit der Untersuchung der Notwendigkeit ultraniedriger Lösungen in Schwellenländern und des Potenzials dieser sparsam konstruierten Innovationen zur Unterstützung nachhaltiger Praktiken. Der Text untersucht dann das Konzept der umgekehrten Innovation, bei dem kostengünstige Lösungen, die in Entwicklungsländern entwickelt wurden, erfolgreich in den Industrieländern übernommen werden. Ein zentraler Beitrag dieses Kapitels ist die Einführung innovativer Grenzobjekte, eines neuartigen Rahmenwerks, das darauf ausgelegt ist, Wissenslücken zwischen verschiedenen sozio-technischen Systemen und Nutzungskontexten zu überbrücken. Dieses Rahmenwerk wird durch detaillierte Fallstudien in den Sektoren Gesundheitswesen sowie Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) veranschaulicht, die zeigen, wie sparsame Innovationen in entwickelten Ländern angepasst und angewendet werden können. Das Kapitel diskutiert auch die Bedeutung des Verständnisses der Problemräume und Lösungsräume sowohl in sich entwickelnden als auch in entwickelten Kontexten, wobei die Rolle herausragender Ressourcen und umgekehrter Hervorhebungen bei der Identifizierung und Beseitigung von Innovationshemmnissen hervorgehoben wird. Durch die Bereitstellung eines systematischen Ansatzes zur Analyse und Umsetzung von Reverse Innovations bietet dieses Kapitel wertvolle Erkenntnisse für diejenigen, die sparsame Lösungen auf neue und innovative Weise nutzen wollen.

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4. EcoDesign for Carbon Neutrality

   1. Frontmatter

   2. Quantifying the Carbon Saving Potential of Two Sensor-Based Smart City Services Regarding Street Lighting and Waste Management

      Jan Druschke, Stephan Fath, Lutz Stobbe, Nils F. Nissen, Nikolai Richter, Maximilian Quaeck, Maximilian Fahland, Martin Schneider-Ramelow

      In diesem Kapitel werden die ökologischen Vorteile zweier innovativer Smart City-Anwendungen untersucht: SmartWaste und SmartStreetLighting. Die Anwendung SmartWaste zielt darauf ab, Abfallsammelrouten durch Ultraschallsensoren in Abfallbehältern zu optimieren und die Fahrkilometer von Müllfahrzeugen deutlich zu reduzieren. Die Anwendung SmartStreetLighting konzentriert sich auf die Optimierung der Betriebszeiten von Straßenlaternen durch dynamisches Ein- / Ausschalten und Dimmmanagement, wodurch der Stromverbrauch reduziert wird. Das in dieser Analyse verwendete ökologische Kosten-Nutzen-Modell bietet eine robuste Methodik zur Bewertung der ökologischen Einsparpotenziale dieser Anwendungen. Sie quantifiziert die Emissionseinsparungen, indem sie die Herstellungs-, Betriebs- und Rollout-Phasen der Sensoren und Serversysteme berücksichtigt. Das Kapitel unterstreicht das beträchtliche CO2-Einsparpotenzial dieser Anwendungen, insbesondere bei der Verringerung der Umweltauswirkungen von Müllsammelfahrzeugen und Straßenbeleuchtung. Außerdem wird die Empfindlichkeit dieser Einsparungen gegenüber verschiedenen Faktoren diskutiert, wie etwa der Anzahl der Sensoren pro Gebäude, der Laufleistung von Sammelfahrzeugen und der Lebensdauer der Sensoren. Die Analyse unterstreicht die Bedeutung von Ökodesign-Prinzipien und die Notwendigkeit praktischer Tests und Messungen, um das Emissionseinsparpotenzial zu verifizieren. Zusätzlich untersucht das Kapitel die Skalierbarkeit der Server-Infrastruktur und die Auswirkungen verschiedener Beleuchtungsmischungen auf die Emissionseinsparungen. Er schließt mit der Forderung, den Schwerpunkt auf Suffizienz statt Effizienz zu legen und die Bedeutung des Systemdenkens in der nachhaltigen Stadtentwicklung zu betonen.

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   3. Airflow Heat and CO2 Balance in Detached Houses: A Simulation Based on Insulation Leakage, Ventilation, and Occupancy of an Indoor Environment

      Yanghui Guo, Andante Hadi Pandyaswargo, Hiroshi Onoda

      Dieses Kapitel untersucht das kritische Zusammenspiel zwischen Luftstrom, Wärme und CO2-Werten in Einfamilienhäusern und betont die Rolle von Isolationsleckagen, Lüftung und Belegung. Es beginnt damit, das globale Gebot der Energieeinsparung und das erhöhte Bewusstsein für die Luftqualität in Innenräumen nach COVID-19 hervorzuheben. Die Studie präsentiert ein detailliertes Simulationsmodell, das auf einem realen Einfamilienhaus basiert und die Auswirkungen unterschiedlicher Belegung auf Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit und CO2-Konzentrationen analysiert. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehört die Notwendigkeit, einen Luftaustausch von 30 m ³ / h pro Person aufrechtzuerhalten, um die CO2-Werte unter 1000 ppm zu halten, was mit den Gesundheits- und Sicherheitsrichtlinien in Einklang steht. In diesem Kapitel wird auch eine neue Bewertungsgröße, Ut, eingeführt, die Wärmedämmung (Ua) und Luftdichtigkeit (C) kombiniert, um eine genauere Bewertung der Energieeffizienz eines Gebäudes zu ermöglichen. Darüber hinaus wird der Energieverbrauch diskutiert, der erforderlich ist, um optimale Raumbedingungen aufrechtzuerhalten, und gezeigt, dass die Temperaturregelung die meiste Energie verbraucht. Die Simulationsergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, sowohl Wärmedämmung als auch Luftdichtigkeit im Wohnungsbau zu berücksichtigen, um ein energieeffizientes und gesundes Raumklima zu erreichen. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der Wärmeverlustanalyse und den Implikationen für die zukünftige Forschung zu Raumluftqualität und Energiemanagement.

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   4. Evaluation of Heatstroke Risk, Environmental Impact, and Cost of Hydrocarbon Refrigerant (GF-08) Air-Conditioning Use in Residential Homes Integrated with Combined Photovoltaic Power Generation and Battery Storage

      Taishi Okeya, Shan Miao, Kiyoshi Dowaki

      Dieses Kapitel vertieft die kritische Bewertung von Klimaanlagen mit Kohlenwasserstoff-Kältemittel (GF-08), die mit der Stromerzeugung aus Photovoltaik (PV) und Batteriespeicherung in Wohnumgebungen integriert sind. Es geht auf den dringenden Bedarf an nachhaltigen Energielösungen im Bausektor ein, auf den etwa 40% des Gesamtenergieverbrauchs entfallen. Die Studie beleuchtet die schwankenden Angebotskapazitäten erneuerbarer Energiequellen wie PV und das potenzielle Missverhältnis zwischen Stromangebot und -nachfrage und betont die Bedeutung von Energiespeichern für die Wirtschaftlichkeit und Umweltleistung. Die Forschung untersucht den zunehmenden Energieverbrauch von Klimaanlagen an schwülen Sommertagen und die Gesundheitsrisiken, die mit extremen Energiesparmaßnahmen wie Hitzschlag einhergehen. In diesem Kapitel wird der Wet-Bulb Globe Temperature Index (WBGT) als entscheidendes Instrument zur Beurteilung des Hitzeschlagrisikos unter Berücksichtigung von Faktoren wie Luftfeuchtigkeit, Sonneneinstrahlung und Temperatur eingeführt. Es stellt ein neuartiges Optimierungsmodell vor, das die Kosten des Stromverbrauchs und die gesundheitlichen Auswirkungen minimiert und gleichzeitig heiße und feuchte Umgebungen sowie eine unsichere Energieversorgung durch PV-Anlagen berücksichtigt. In der Studie werden die Umweltauswirkungen von GF-08 über den gesamten Lebenszyklus bewertet und mit herkömmlichen Kältemitteln wie R410A verglichen. Darüber hinaus nutzt das Kapitel die Berechnung der Strömungsdynamik (CFD), um detaillierte Umgebungsbedingungen für Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit zu reproduzieren und Einblicke in die Verteilung der Raumfeuchtigkeit und ihren Einfluss auf thermische Indizes zu geben. Die Ergebnisse bieten wertvolle Empfehlungen für die Optimierung der Klimatisierung im Schlaf, die Ausgewogenheit von Energieeffizienz, Kosteneinsparungen und Gesundheitssicherheit in Wohnhäusern.

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   5. Trade-Off Analysis Between CO2 Reduction and Waste Increase Associated with Solar Photovoltaic Installations

      Shota Nogaki, Lisa Ito, Akihiro Tokai

      Dieses Kapitel untersucht die entscheidenden Zielkonflikte zwischen der Verringerung der Treibhausgasemissionen und der zunehmenden Verschwendung im Zusammenhang mit der Errichtung von Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen). Während sich der globale Drang zur Dekarbonisierung beschleunigt, enthält das Kapitel eine detaillierte Analyse der Lebenszyklusauswirkungen von Solarenergie und vergleicht sie mit der Stromerzeugung aus Kohle. Die Studie zeigt, dass Solaranlagen zwar die Treibhausgasemissionen signifikant verringern, die Umweltbelastung sich jedoch in Richtung erhöhter Abfälle und potenzieller chemischer Emissionen verlagert, insbesondere während der Produktions- und Endphase. Das Kapitel unterstreicht die Bedeutung einer Betrachtung des gesamten Lebenszyklus, von der Produktion in Ländern wie China bis hin zum Recycling am Ende des Lebens in Japan, um die ökologischen Zielkonflikte vollständig zu verstehen. Außerdem wird der Trade-off-Indikator (TI) eingeführt, eine neuartige Messgröße zur Bewertung der relativen Risiken chemischer Emissionen und der Auswirkungen des Klimawandels, die einen umfassenden Ansatz zur Bewertung der Nachhaltigkeit erneuerbarer Energietechnologien bietet. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer ganzheitlichen Betrachtung der Umweltauswirkungen unter Berücksichtigung sowohl der Eindämmung des Klimawandels als auch des Abfallmanagements, um eine wirklich nachhaltige Energiewende zu erreichen.

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   6. Life Cycle Assessment on Decommissioning of Nuclear Power Plant—A Study on First Nuclear Power Plant

      Shu-Mei Chien

      In diesem Kapitel wird eine sorgfältige Ökobilanz des Stilllegungsprozesses des ersten Atomkraftwerks (FNPP) in Taiwan unter Einhaltung der EU-Taxonomie und der Normen ISO 14040 / 44 vorgestellt. Die Studie bewertet die Auswirkungen der Stilllegung auf die Umwelt und konzentriert sich dabei auf sechs zentrale Umweltziele, darunter die Eindämmung des Klimawandels, die Vermeidung von Umweltverschmutzung und den Schutz der Artenvielfalt. Die Bewertung umfasst verschiedene Phasen der Stilllegung, wie den Rückbau von Anlagen, die Messung der Radioaktivität, Schneiden und Dekontaminieren, die Lagerung schwach radioaktiver Abfälle und den Bau eines Trockenlagers. Die Ergebnisse zeigen signifikante Auswirkungen auf die Umwelt, insbesondere im Hinblick auf das globale Erwärmungspotenzial (GWP), das marine Ökotoxizitätspotenzial (MAET) und das menschliche Toxizitätspotenzial (HTP). Das Kapitel bietet eine detaillierte Analyse der Material- und Energieflüsse und bietet Einblicke in die Umweltbelastungen, die mit jeder Stilllegungsphase verbunden sind. Sie vergleicht auch das GWP der Stilllegung des FNPP mit anderen Studien und betont die Bedeutung von Systemgrenzen und Geltungsbereichsdefinitionen in der Ökobilanz. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit nachhaltiger Vorgehensweisen bei der Stilllegung von Kernkraftwerken und legen nahe, dass eine Verringerung des Beton- und Stahlverbrauchs bei der Entsorgung und Lagerung von Abfällen die Umweltauswirkungen erheblich verringern könnte. Dieses Kapitel dient als entscheidende Ergänzung zu bestehenden technischen Berichten und liefert eine umfassende Rechtfertigung für die Kernenergie als wirtschaftliche Aktivität im Kontext des Klimaschutzes.

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