Masterarbeit im Bereich »Methodische Verknüpfung von Ökobilanz und Lebenszykluskosten«

Am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST gestalten wir Produkte und Produktionssysteme ganzheitlich – vom Werkstoff über die Prozesskette bis zur Rückführung in den Kreislauf. Wir forschen an innovativen Beschichtungs- und Plasmaverfahren, Energiespeichern und Wasserstofftechnologien, Mikro- und Sensortechnik, präzisionsoptischen Beschichtungen, tribologischen Systemen und digitalen Fabriken. Unterstützt durch modernste Analytik, Simulation und Life Cycle Engineering machen wir Hightech nachhaltig. Bereit, mit uns die Produktion der Zukunft zu gestalten?

Hier sorgst Du für Veränderung

Die Abteilung »Nachhaltigkeitsmanagement und Life Cycle Engineering« und die Arbeitsgruppe »Nachhaltige Prozessketten für Batteriesysteme« entwickeln gemeinsam mit Unternehmen und Forschungspartnern Methoden, Technologien und digitale Werkzeuge zur nachhaltigen Gestaltung und Bewertung von Produkten und Produktionsprozessen. Im Mittelpunkt stehen die ganzheitliche ökologische und ökonomische Lebenszyklusbewertung (Life Cycle Assessment und Life Cycle Costing) sowie die zentrale Frage der Energie- und Ressourceneffizienz zukünftiger Technologien. Die Aktivitäten erstrecken sich über verschiedene Industriezweige, insbesondere die Rohstoff-, Metall- und Chemieindustrie, die Energiewirtschaft und den Transportsektor. Zentrale Schwerpunkte bilden die Dekarbonisierung, Kreislaufwirtschaft sowie nachhaltige Lieferketten z.B. zukunftsfähiger mobiler und stationärer Energiespeichertechnologien.

Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Fragestellung, wie sich Lebenszykluskosten (Life Cycle Costing, LCC) methodisch mit Prozessmodellen der Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) verknüpfen lassen. Ziel ist es, unterschiedliche Kostenkomponenten auf einer gemeinsamen Modellgrundlage abzubilden und damit Umweltwirkungen und Kosten von Produkten und Prozessen konsistent zu bewerten. Neben direkt zuordenbaren Material- und Energiekosten sollen insbesondere Personal-, Anlagen- und weitere lebenszyklusbezogene Kosten berücksichtigt werden.

Die konkrete Fragestellung umfasst die folgenden möglichen Aspekte, je nach zeitlicher Dauer und Ausrichtung der Arbeit:

- Analyse bestehender methodischer Ansätze zur Verknüpfung von LCC und LCA.

- Identifikation und Strukturierung relevanter Kostenkomponenten in abgestuften Bewertungsumfängen.

- Entwicklung eines methodischen Leitfadens als Kern der Arbeit: Erarbeitung eines nachvollziehbaren Vorgehens zur Auswahl, Zuordnung und Berechnung von Kostenkomponenten in LCA-Prozessmodellen einschließlich der erforderlichen Daten und Modellierungsregeln.

- Untersuchung der Verknüpfung von Kosten mit Stoff- und Energieflüssen sowie der Einbindung zusätzlicher Bezugsgrößen wie Prozesszeiten, Auslastung und Nutzungsdauer.

- Festlegung konsistenter Systemgrenzen, Bewertungsperspektiven und Berechnungsregeln zur Vermeidung von Doppelzählungen.

- Prototypische Umsetzung der im Leitfaden beschriebenen Methodik in einem Berechnungsmodell mit einer erweiterbaren Datenbasis für Kostenparameter.

- Anwendung und Überprüfung des Leitfadens anhand ausgewählter Prozessketten, beispielsweise aus dem Bereich der Batteriesysteme, sowie Ableitung von Anpassungs- und Verbesserungsbedarf.

Zentrales Ergebnis ist ein praxisorientierter methodischer Leitfaden, der die Verknüpfung von LCC und LCA systematisch unterstützt und auf unterschiedliche Prozessmodelle übertragbar sein soll. Ergänzend entstehen ein strukturierter Kostenkatalog und, abhängig vom Bearbeitungsumfang, ein dokumentierter Berechnungsprototyp. Die beispielhafte Anwendung soll den zusätzlichen Datenbedarf sowie die Möglichkeiten und Grenzen der Methodik aufzeigen.