Missing Link: Der Open-Source-Motor für grüne Technologien

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Dass Klimaschutz und Digitalisierung momentan ganz oben auf der politischen Agenda stehen ist offensichtlich: Die neue EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen hat beide Themen zu den wichtigsten Baustellen ihrer Präsidentschaft erklärt und kurzerhand zwei der drei zu besetzenden Top-Posten des Exekutiv-Vizepräsidenten für sie reserviert. So sollen Frans Timmermans den Klimaschutz und Margrethe Vestager die Digitalisierung vorantreiben.

"Missing Link"

Was fehlt: In der rapiden Technikwelt häufig die Zeit, die vielen News und Hintergründe neu zu sortieren. Am Wochenende wollen wir sie uns nehmen, die Seitenwege abseits des Aktuellen verfolgen, andere Blickwinkel probieren und Zwischentöne hörbar machen.

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Nicht mehr die Digitalisierung, sondern die Klimakrise und das Artensterben gelten inzwischen als die größte Herausforderung der Menschheit. Doch beide Entwicklungen können zusammenfinden: Ein möglicher Baustein einer Strategie zur Bewältigung der damit verbundenen Krisen können nämlich Freigabestrategien nach dem Open-Source-Modell sein.

Unterstützung dafür gibt es von akademischer Seite: Der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) fordert in seinem aktuellen Gutachten "Unsere gemeinsame digitale Zukunft" von der Politik, die Digitalisierung in den Dienst nachhaltiger Entwicklung zu stellen. Eine Konsequenz daraus ist nun, dass das Bundesforschungsministerium Mitte Dezember einen Aktionsplan zur Digitalisierung und Nachhaltigkeit vorlegte . All das sind völlig neue Töne. Denn, so stellen die Nachhaltigkeitsforscher Tilman Santarius und Steffen Lange in ihrem lesenswerten Buch "Smarte grüne Welt?" fest: "Bislang wurden digital- und netzpolitische Diskussionen noch kaum mit dem Ziel einer sozialökologischen Transformation der Gesellschaft verbunden".

In den letzten Monaten fielen nicht nur zivilgesellschaftliche Gruppen wie Luftdaten.info mit Offenlegungsstrategien auf. Auch Startups und etablierte Firmen wie Toyota und Tesla stiegen auf das Thema ein. Sie versuchen damit, sich im anstehenden sozialen und ökologischen Transformationsprozess besser zu positionieren. Anhand von vier Fallbeispielen lässt sich erkennen, wie vielfältig sich die Umsetzung des Open-Source-Prinzips in Wirtschaft und Gesellschaft gestaltet.

Politischer Druck durch Daten

Seit Jahren schien die Situation beim Thema Luftverschmutzung in Deutschland festgefahren zu sein: Die Entwicklung der Luftqualität besonders in den Städten auf niedrigem Niveau. Das Stuttgarter Projekt Luftdaten.info hat daher mit Unterstützung der "Open Knowledge Foundation" Anleitungen zum Bau von Feinstaub-Messgeräten entwickelt und ins Netz gestellt (siehe "Staubfänger: Feinstaub- und Umweltdatenmessgerät mit ESP8266 aufbauen" in c't 12/2019 S. 154).

Jeder Bürger kann sein eigenes Messgerät bauen. Rege Do-it-yourself-Communities gibt es weltweit in zahlreichen Städten. Inzwischen sind knapp 9000 Sensoren in 68 Ländern gleichzeitig aktiv. 4900 senden aus Deutschland, in fast jeder Stadt finden sich die selbstgebauten Messgeräte.

Die Technische Universität Berlin hat für eine Studie die Daten der Berliner Sensoren von Luftdaten.info ausgewertet. So konnte sie nicht nur chronisch belastete Straßen und Bahnhöfe ausmachen, sondern auch hohe Werte in den Einflugschneisen des Flughafen Tegel entdecken. Auch Großveranstaltungen hinterlassen nachweisbar ihre Spuren durch erhöhte Feinstaubwerte.

Seit Mai gibt es zwei Web-Apps für Luftdaten.info: Unter meine.luftdaten.info erledigen Nuter die Anmeldung und Konfiguration der Sensoren. Alle Sensordaten werden über die App gesammelt und archiviert. Sie sind unter der "Open Database License" zugänglich und auswertbar. Über app.luftdaten.info lassen sich einzelne Sensoren beobachten und Nutzer können sich bei Überschreitungen per Mail benachrichtigen lassen. Hier kann man selbst festlegen, ob man sich beim Überschreiten des gesetzlichen Feinstaub-Grenzwerts von 50 µg/m³ warnen lässt, oder schon sehr viel früher. Auch kann man den Zeitraum festlegen, in dem der Mittelwert der Sensoren den Grenzwert nicht überschreiten darf.

Aus den erhobenen Sensordaten privater Nutzer generiert das Projekt eine Feinstaub-Karte, deren Daten alle fünf Minuten aktualisiert wird. Je rötlicher sich eine Kachel färbt, desto mehr Feinstaubpartikel wurden gemessen. Mit den Echtzeitwerten lassen sich hier aktuelle Staubbelastungen besser zeigen, auch etwa durch Brände. Die Karten amtlicher Messstationen zeigen hingegen meist 24-Stunden-Durchschnittswerte an, die immer hinter der aktuellen Entwicklung herhinken.

Initiator Jan Lutz hofft, dass mit steigenden Nutzer- und Sensorzahlen nicht nur das technische, sondern auch das politische Interesse an einer besseren Luftqualität wächst. Durch die offen zugänglichen Messdaten soll der politische Druck wachsen. Ziel von "Luftdaten.info" ist es, dass die Politik geeignete Maßnahmen ergreift, sobald Grenzwerte überschritten werden.

Mittelfristig könnten die privaten Sensordaten die offiziellen Messdaten ergänzen, indem sie in Echtzeit auf Hotspots hinweisen. Diese wiederum ließen sich von den offiziellen Messstationen der Umweltämter überprüfen, die auch
gerichtsfeste Daten liefern.

Freies Klimametrik-Modell

Auf einer ökonomischen Lenkungsebene setzt das Frankfurter Startup right. based on science an. Es will mit der Offenlegung des Quellcodes seines Modells für die Klimakennzahl "X-Degree Compatibility" (XDC) mehr Transparenz schaffen. Die Zahl drückt aus, um wie viel Grad Celsius sich die Erde bis 2050 erwärmen würde, wenn alle Unternehmen so emissionsintensiv wirtschaften würden wie das jeweils untersuchte.

IT- und Telekommunikationsunternehmen schneiden dabei gut ab: Apple etwa kommt auf etwa 1,5 Grad Celsius, die Deutsche Telekom auf etwa 1,6 Grad Celsius. Hingegen kommt der italienische Energiekonzern Enel S.p.A., der auch noch Kohlekraftwerke betreibt, auf den stolzen Wert von etwa 6,1 Grad Celsius. Die Werte entsprechen dem Modell “Standard XDC 2016” mit stark vereinfachten Annahmen unter einem Business-As-Usual-Szenario.

Unternehmen sollen nach dem Pariser Klima-Abkommen ihr Klimamanagement auf einen Kurs möglichst unter 2°C Grad setzen. Daher ist es nützlich, wenn sie nicht nur für das gesamte Unternehmen, sondern auch für einzelne Projekte eine Aussage treffen können. Gesucht sind möglichst aussagekräftige wissenschaftsbasierte Klimametriken und Analysen. Der CO₂- Fußabdruck etwa sagt etwas über die vergangenen Emissionen eines Unternehmens aus. Aber wie kann die künftige Entwicklung analysiert und in eine Kennzahl gefasst werden?

Sensoren für klimarelevante Daten

Das XDC-Modell generiert Informationen über klimarelevante Chancen und Risiken, die etwa die Berichterstattungspflicht des § 289c HGB für wesentliche Risiken bei Umweltbelangen erfüllen. Zu seinen deutschen Anwendern gehören beispielsweise Zalando, die Fondsmanager von Salm & Salm Partner sowie die GLS Bank. Prof. Timo Busch, der an der Universität Hamburg zu Nachhaltigkeit in Industrieunternehmen forscht, hält den Ansatz für "sehr vielversprechend".

Der in Python geschriebene Quellcode des XDC-Modells wurde im Sommer im Rahmen des Projekts "right.open" unter eine Open-Source-Lizenz gestellt. "Wir müssen schnell, präzise und kollaborativ arbeiten", betont Gründerin Hannah Helmke. Die jüngsten Ergebnisse des Sonderberichts 1,5°C globale Erwärmung (SR1.5) des Weltklimarats hätten zu dem Schritt motiviert. Demnach müssen bis 2030 45 Prozent der CO₂-Emissionen reduziert sein, um die globale Erderwärmung noch zu begrenzen.

"Derzeit prüfen wir die GNU Affero General Public License (AGPL) und die GNU General Public License (GPL) für die wissenschaftliche Nutzung", sagt Helmke. Die GPL verpflichtet den Nutzer, den eigenen Quellcode offen zu legen, sobald Binärdateien verteilt werden. Die AGPL geht noch einen Schritt weiter und verpflichtet dazu, den Quellcode selbst dann zur Verfügung zu stellen, wenn er auf einem mit dem Netzwerk verbundenen Server als Software-as-a-Service (SaaS) oder als Application Service Provider (ASP) verwendet wird.

Mit Transparenz zum Standard

Mit der Öffnung des Modells soll nicht nur mehr Transparenz geschaffen, sondern es soll auch für alle verfügbar gemacht werden. Damit bewegt sich das Startup weg vom Beratungsgeschäft – in der Überzeugung, dass es mit dem Schritt einen Standard für das Messen des Beitrages einer wirtschaftlichen Einheit zum Klimawandel setzen kann.

Unternehmensberater Ari Pankiewicz hält die Open-Source-Strategie für den richtigen Ansatz, da die Transparenz weithin noch fehle, die eine einheitliche und von der Community akzeptierte Methode bräuchte. Die Offenlegung ermögliche es, das XDL-Modell in der Community weiterzuentwickeln und eine gewisse Sicherheit zu schaffen, dass Modellierungsergebnisse und die damit verbundenen Unsicherheiten hinreichend abgedeckt sind.

Der Quellcode des XDC-Modells wird seit Mitte 2019 bereits Lehrstuhlinhabern, deren wissenschaftlichen Mitarbeitern und Absolventen zur Verfügung gestellt, um praxisrelevante Fragestellungen zu erforschen. Über den Projektzeitraum von 1,5 Jahren soll die Plattform "XDC Forum" entstehen, die nicht nur Informationen zum XDC-Modell enthält, sondern auch interaktive Elemente wie Webinare oder Podcasts zu Anwendungsmöglichkeiten.

Alle Forschungsergebnisse sind frei zugänglich, nach Projektende wird auch der Quellcode des verbesserten Modells für alle Interessierten frei zur Verfügung stehen. Gelingt es, mit dem XDC-Modell einen Standard zu setzen, ließen sich die Klimabemühungen von Unternehmen mit einer einzigen Kennzahl auch von Laien erfassen und vergleichen.

Digitale Kreislaufwirtschaft

Der japanische Automobilhersteller Toyota will sich im Kampf um die Antriebstechnik der Zukunft besser positionieren. Einerseits dominiert Toyota zu 80 Prozent den weltweiten Hybrid-Fahrzeugmarkt; die Patente für die Kombination von Elektro- und Verbrennungsmotoren gehörten zu seinen wichtigsten Aktivposten. Doch diese Marktposition droht verloren zu gehen, wenn viele Hersteller auf vollständig batteriegetriebene Fahrzeuge setzen. Sie punkten dann nämlich im Vergleich zu den Hybrid-Fahrzeugen mit deutlich besseren CO₂- und Abgaswerten.

Toyota gab kürzlich rund 23.740 Patente aus über 20 Jahren Hybridtechnik-Entwicklung zur gebührenfreien Nutzung frei. Zu dem freigegebenen Patente-Pool gehören 2.590 Patente zu Elektromotoren, 2.020 Patente zu Steuergeräten, 7.550 Patente zu Systemsteuerungen, 1.320 Patente im Bereich Motor/Getriebe, 2.200 Patente zu Ladegeräten sowie 2.380 Brennstoffzellen-Patente. Sie kommen etwa in Hybrid-, Plug-in-Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen zum Einsatz. Die Freigabe gilt ab sofort bis Ende des Jahres 2030.

Stefan Bratzel, Leiter des Mobilitätsinstituts Center of Automotive Management (CAM) glaubt, dass Toyota mit der Patent-Freigabe generell die Zahl der Hybridfahrzeuge vergrößern kann: "Wenn dann die Kommunen Fahrverbote für Nicht-Elektrofahrzeuge aussprechen, werden die Regulierer die Hybridfahrzeuge nicht schlechter stellen." Außerdem kann Toyota mit Support und Beratung noch eine Weile lang Geld verdienen, wenn auch die Konkurrenz auf seine Hybrid-Technik setzt.

Freie Patente

Auch bei der Entwicklung und dem Verkauf elektrifizierter Fahrzeuge will der Autobauer andere Hersteller nach der Offenlegung – kostenpflichtig – unterstützen, wenn sie Motoren, Batterien, Steuergeräte und andere Komponenten von Toyota für ihre eigenen Antriebe nutzen. Suzuki und Mazda haben bereits entsprechende Pläne bekanntgegeben. Mit dem chinesischen Volvo-Eigner Geely laufen bereits Verhandlungen.

Vor allem das Kostenargument könnte hier zählen, erklärt Stefan Bratzel: "Toyota kann auf eine jahrelange Erfahrung zurückblicken und damit anderen helfen, die Technik nicht nur zu beherrschen, sondern auch zu vergleichbaren Kosten verfügbar zu machen." Das werde das Thema Hybrid insgesamt weiter voranbringen. Vor allem der chinesische Markt ist für die Japaner wichtig, da die Elektrifizierung von Fahrzeugen dort von der Regierung stark vorangetrieben wird. Mit ihrer Freigabestrategie könnten sie dort dauerhaft Fuß fassen. Damit könnte die Patentfreigabe dem Verbraucher erschwingliche Hybridfahrzeuge bringen und für eine schnellere Ablösung vom reinen Verbrenner sorgen.

Mit ähnlicher Stoßrichtung, doch vergleichsweise wenig strukturiert, forderte Tesla-Gründer Elon Musk in einer Art PR-Stunt mit Verweis auf die Klimakrise die Automobilhersteller auf, die Tesla-Patente für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen zu nutzen. Bereits 2014 hat Tesla alle seine Patente freigegeben. Damit will der Autobauer über die Diffusion seiner Technik aus der Außenseiterposition kommen.

E-Fahrzeug-Programme seien bei den größeren Herstellern "klein bis nicht-existent", meint Musk, und machten weniger als ein Prozent ihres Gesamtumsatzes aus. Musk versichert, von der Patent-Entscheidung auch nicht mehr abrücken zu wollen: "Wenn wir erst den Weg für die Entwicklung toller E-Fahrzeuge freiräumen, ihn dann aber wieder mit Landminen geistigen Eigentums zupflastern, um andere zu behindern, würden wir ja gegen unsere Zielsetzung handeln."

Nachhaltiger Konsum

Der wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) weist darauf hin, dass digitale Techniken den Verbrauchern dabei helfen, ihren Konsum nachhaltiger zu gestalten. Etwa, indem sie eine ressourcenschonende Nutzung und das Wiederverwenden, Reparieren und Teilen von Waren ermöglichen. Darüber hinaus könnten erweiterte Gewährleistungspflichten des Herstellers oder Händlers nachhaltige Kauf- und Nutzungsentscheidungen verstärken.

Auf freiwilliger Basis bietet das nicht nur das bekannte niederländische Unternehmen Fairphone mit seinem 3er Modell, sondern auch die Firma Shift aus Hessen für ihre modular gebauten Shiftphones an: Die Gewährleistung verfällt bei Shift nicht, wenn Nutzer ihr Gerät aufschrauben. Auf die Geräte wird ein Pfand von 22 Euro erhoben, Einzelteile wie Kamera, Display, Akku und Speicher lassen sich wie bei Fairphone vom Kunden austauschen. Das Recht auf Reparatur, inklusive weitreichender Offenlegungspflichten der zur Reparatur benötigten Informationen für Drittanbieter hält der WBGU für die nachhaltige Nutzung eines Produkts für wichtig. Er empfiehlt deshalb, die Entwicklung und Verbreitung digitaler Werkzeuge wie etwa Plattformen für die ressourcenschonende gemeinschaftliche Nutzung, das Wiederverwenden und Reparieren, Teilen und Tauschen von Produkten und die damit zusammenhängenden Vernetzungen zu fördern. Damit ließen sich Konsumpraktiken und soziale Innovationen zur Umsetzung der Kreislaufwirtschaft beziehungsweise der 3R-Strategie "reduce, reuse, recycle" etablieren.

Der Umweltrat der Bundesregierung (WBGU) sieht weiteres Potenzial: Digitale Technologien könnten seiner Ansicht nach neue, kollektiv organisierte und gemeinwohlorientierte Wirtschaftsformen ermöglichen. Dazu zählen neue Unternehmensformen wie Plattform-Kooperativen zur Software-Erstellung wie auch grüne digitale Start-Ups mit neuen Geschäftsmodellen.

Katalysator

Offenlegungsstrategien wie sie aus der Open-Source- und Open-Content-Community bekannt sind, könnten laut der Nachhaltigkeitsforscher Santarius und Lange als Katalysator für eine nachhaltige Entwicklung fungieren. Mit ihnen lassen sich neue Weichen stellen, indem sie soziale, politische und wirtschaftliche Entscheidungen hin zu mehr Nachhaltigkeit beschleunigen. Würde das Open-Source-Prinzip flächendeckend angewandt werden,so die These von Santarius und Lange, würde das viele Bereiche der mit Digitalisierung verbundenen Geschäftsfelder fundamental verändern und die Gemeinwohlorientierung fördern.

So verschieden die Beispiele sind, eines haben sie gemeinsam: Sie setzen darauf, dass Unternehmen und Organisationen über die Masse der Nutzer rasch einen kritischen Druck aufbauen. Sind Messdaten und Datenmodelle transparent und verfügbar, können sie von Dritten überprüft und validiert werden. Je mehr Leute sich damit beschäftigen, desto mehr Möglichkeiten gibt es zu Verbesserungen und Weiterentwicklungen. Das wiederum erhöht die Akzeptanz der Nutzer und sorgt für die weitere Verbreitung.

Ähnlich ist das auch mit Patenten technischer Erfindungen: Je mehr Ingenieure sich mit der Umsetzung der Ideen und Konzepte befassen, desto eher fassen diese in der Praxis Fuß. Insofern können Unternehmen von der Preisgabe ihrer Geschäftsgeheimnisse am Ende sogar profitieren.

Ob sich die hohen Erwartungen der "Open-Source-Pioniere" erfüllen, wird sich zeigen. Zumindest haben sie sich mit ihren jeweiligen Offenlegungsstrategien in ein spannendes Praxisexperiment in Sachen sozial-ökonomische Transformation begeben. (sha) / (jk)