Wie LiDAR-basierte Volumenerfassung die Abfallwirtschaft digitalisiert

Die Bevölkerung wächst und damit auch das Abfallaufkommen. Um langfristig nachhaltig, verantwortungsvoll und wirtschaftlich agieren zu können, müssen Entsorgungsunternehmen auf digitale Lösungen zurückgreifen. Welche Rolle hierbei LiDAR spielt, beschreibt dieser Blogbeitrag.
Florian Petit Blickfeld founder

Es liegt auf der Hand: Mehr Menschen produzieren mehr Müll. Konkret in Zahlen ausgedrückt prognostiziert die Weltbank ab 2050 weltweit 3,4 Milliarden Tonnen Haushaltmüll pro Jahr – das bedeutet einen Anstieg von knapp 70% zum aktuellen Wert von etwa 2,1 Milliarden Tonnen. Dabei ist neben der wachsenden Bevölkerung auch die zunehmende Urbanisierung Treiber. Diese prognostizierten Zahlen verdeutlichen, wie dringend die Abfallwirtschaft auf effiziente sowie digitale Lösungen angewiesen ist, um diese Mengen an Abfall verarbeiten zu können, da bereits heute bestehende Entsorgungssysteme an ihre Belastungsgrenzen stoßen.

Spannungsfeld Kreislaufwirtschaft

Effektives und effizientes Management von Abfällen ist komplex. Ziel ist es, natürliche Ressourcen zu schonen und Abfälle zugleich umweltverträglich zu behandeln und aufzubereiten d.h. so viel wie möglich wiederzuverwerten und nur noch sehr wenige Abfälle zu entsorgen. Abfallmanagement umfasst somit längst nicht nur die Beseitigung von Müll, sondern eine Vielzahl von weiteren Schritten. Neben der Einsammlung, Erfassung und sorgfältigen Trennung, gehören auch die Wiederverwendung, das Recycling von wiederverwertbaren Materialien sowie die ordnungsgemäße Entsorgung der nicht verwertbaren Abfälle dazu. Die gesammelten Abfälle stellen mittlerweile eine wichtige Quelle für bestimmte Rohstoffe dar. Ein weiterer entscheidender Faktor ist zudem der Verkauf der gewonnenen Wertstoffe, wodurch diese wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden.

Was versteht man unter Kreislaufwirtschaft?

Bei der Kreislaufwirtschaft handelt es sich um ein regeneratives System, bei dem der Lebenszyklus von Produkten und bestehenden Materialien durch langlebige Konstruktion, Instandhaltung, Wiederverwendung, Reparatur, Aufbereitung und Recycling so lange wie möglich verlängert wird. Dadurch sollen Abfälle auf ein Minimum reduziert werden.

In diesem Prozess sind verlässliche Datenquellen über Mengen, Standort oder Beschaffenheit der Materialien unabdingbar, da sehr viele unterschiedliche Parteien im System involviert sind. Dabei spielen vor allem zwei Bereiche eine wichtige Rolle und stellen Entsorgungsunternehmen in der Behandlung und Aufbereitung der Abfälle vor Herausforderungen.

Sicherheit an erster Stelle

Entsorgungsunternehmen müssen für die Lagerung und stoffliche Verwertung von Abfällen eine Vielzahl an Vorschriften einhalten. Zudem müssen sie eine Reihe an Maßnahmen ergreifen, um beispielsweise den Arbeitsschutz der Mitarbeitenden zu gewährleisten. So hat z.B. das Lagermanagement sicherzustellen, dass nur die genehmigte Menge an Material in dem jeweiligen Lagerbereich gelagert bzw. in den entsprechenden Anlagen verarbeitet wird. Je nach Stoffart müssen diese beispielsweise gemäß ihrer Brandlast getrennt gelagert oder Sicherheitsabstände zwischen den Lagerbereichen und Materialien eingehalten werden. Kommen Unternehmen diesen Vorgaben nicht nach, kann dies z.B. bei Kunststoffabfällen aufgrund der hohen Brandlast bei Funkenflug zu Bränden führen und somit Mensch und Umwelt gefährden. Des Weiteren ist mit Bußgeldern und Strafen zu rechnen, sollten die Vorgaben nicht beachtet werden, was den finanziellen Druck erhöht und im Extremfall die betriebliche Existenz gefährden kann. 

Kosten senken und Effizienz steigern

Die Inflation in Kombination mit den gestiegenen Kraftstoff- und Energiepreise zieht auch an der Abfallbranche nicht spurlos vorbei, denn die Unternehmen sind natürlich von den Marktbedingungen abhängig. So können Preisschwankungen z.B. im Energiebereich oder bei Rohstoffen wie Kunststoff oder Papier einen erheblichen Einfluss darauf nehmen, welche Stoffe mehr nachgefragt und gekauft werden und beeinflussen dadurch die Leistungsfähigkeit der Betriebe am Markt. Entsprechend ist es für den Weiterverkauf der gewonnenen Stoffe wichtig zu wissen, welche Abfallstoffe sich in welchen Mengen im Lager befinden, vor sowie nach der Aufbereitung. Dadurch können sie flexibler auf Schwankungen in der Nachfrage bzw. den Marktentwicklungen reagieren, indem z.B. der Durchsatz von Kunststoff erhöht wird. Zugleich ist es wichtig den Betrieb der Anlagen möglichst umweltschonend und energieeffizient zu steuern, um den zunehmenden Anforderungen an den Umwelt- und Klimaschutz nachzukommen. 

Damit Unternehmen diese Herausforderungen meistern und effizient wirtschaften können, sind zuverlässige Daten zu den Abfallströmen unabdingbar. Doch wie werden die Daten zum Lagerbestand gewonnen?

Von Wiegedaten und manuellen Schätzungen 

Bislang ermitteln Entsorgungsunternehmen den Bestand an Abfallstoffströmen meist anhand der Wiegedaten der An- und Auslieferung sowie Schätzungen anhand von Erfahrungswerten der gelagerten Menge. Dabei sind gewisse Abweichungen zwischen den gewogenen Stoffein- und -ausgangsmengen normal und sind von vornherein miteinberechnet. Zudem sind die Abfallberge in den Lagerflächen lebende Konstrukte, denn Abfall wird regelmäßig angeliefert und zwischen Lagerbereichen sowie Anlagen transportiert. Prozessbedingte Verluste z.B. durch ungenaues Abladen sind dabei unumgänglich und sorgen für weitere Ungenauigkeiten. Kommen nun noch visuelle, punktuelle Schätzungen ins Spiel, ist die Gefahr groß, dass die Daten verzerrt sind und kein genaues Abbild der aktuellen Lagersituation widerspiegeln. Auch die Art und Weise wie die Daten dokumentiert werden, variiert stark, von einem Betriebstagebuch innerhalb eines ERP-Systems bis hin zu einem Mix aus Exceltabellen und händischen Notizen, sodass zuverlässige Daten zum genauen Bestand der Abfallmengen in den Lagern oftmals fehlen und die Planung erschweren. 

Game Changer: LiDAR-basierte Volumenerfassung 

Genau diese Daten können LiDAR-Sensoren im Zusammenspiel mit der dazugehörigen Perzeptionssoftware liefern. Die laserbasierte Technologie generiert kontinuierlich Daten und fasst diese in hochauflösenden 3D-Punktwolken als exakte Abbildung der Umgebung zusammen. 

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3D-Punktwolke eines Abfallhaufens

Die LiDAR-Sensoren erstellen also ein detailliertes Abbild der Abfallhaufen-Oberfläche, das als Basis für die Volumen-Berechnung dient. Dank des breiten Sichtfelds und der hohen Reichweite kann die Messung mit fixierten Geräten durchgeführt werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber anderen Technologien wie Radar- oder Einpunkt-Laser-Sensoren, die z.B. an verschiedenen Messpunkten aufgestellt werden müssen, um den gesamten Haufen erfassen können. Die Zusammenführung der Daten von mehreren Messungen ist zeitaufwendig und verzögert daher die Datenbereitstellung erheblich. Mit LiDAR-Lösungen können Punktwolken von mehreren Sensoren unkompliziert in der Software zusammengeführt und so auch große Lagermengen zuverlässig und kontinuierlich erfasst werden.

Anwendung im Abfallmanagement

Die Sensoren lassen sich im Lagerbereich beispielsweise in der bestehenden Infrastruktur einer Entsorgungsanlage einfach integrieren. Dabei werden sie so montiert, dass sie die Lagerboxen der Müllhaufen überblicken. Damit die Trennwände der Boxen nicht zusätzlich erfasst werden, sind in der zugehörigen Perzeptionssoftware Zonen in den Punktwolken eingerichtet, innerhalb derer das Volumen erfasst wird. Sobald dann z.B. ein Radlader Müll in einer Zone ablädt oder wegnimmt, berechnet die Software unmittelbar das neue Volumen.

LiDAR Sensoren decken den kritischen Bereich im Lagerbereich ab

Die Zonen können dabei flexibel für einen ganzen Haufen oder nur für einen bestimmten Bereich eingerichtet werden. Im Zuge dessen kann zudem eine Meldung ausgelöst werden, wenn beispielsweise die maximal genehmigte Lagermenge pro Box oder auch insgesamt an Abfall erreicht wird oder der Bestand zu niedrig ist, um die Anlage effizient am Laufen zu lassen.

LiDAR-basierte Volumenerfassung eines Abfallhaufens

Effizientes Abfalllagermanagement

Die Entsorgungsunternehmen können die Echtzeit-Daten on-Demand über ein Dashboard einsehen und bei Bedarf auch direkt in ein ERP-System einbinden. So haben sie ihre Bestände, sei es im Vorratslager, nach der Sortierung oder für die finale Weiterverkauf immer aktiv im Blick und können ihre Lagermengen flexibler an das Marktgeschehen anpassen. Dementsprechend profitiert der Vertrieb durch eine bessere Planbarkeit und kann bedarfsgerecht die Logistik disponieren.

Gleichzeitig können die Entsorgungsunternehmen durch die digitale Erfassung der Lagermengen in verschiedenen Bereichen der Anlage genau nachvollziehen, wo in der Behandlungskette Verluste entstehen und Prozesse dahingehend optimieren. Zudem reduziert sich der Arbeits- und Zeitaufwand, da manuelle Bestandsschätzungen und -berechnungen mit Nachkorrektur obsolet werden – ein Blick ins Dashboard genügt. Die durch LiDAR gewonnenen Daten ermöglichen es den Unternehmen vor allem aber auch ihren Compliance-Pflichten leichter nachzukommen, nachhaltiger zu agieren und die Buchführung zu optimieren.

Abfallwirtschaft 4.0 dank LiDAR

Der Einsatz von LiDAR-basierter Volumenerfassung kann Unternehmen in der Abfallwirtschaft wesentlich darin unterstützen ihre Prozesse effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Digitale Echtzeit-Daten zu Abfallbeständen schaffen Transparenz und ermöglichen flexibleres und bedarfsgerechtes Agieren für alle involvierten Parteien in der Kreislaufwirtschaft. Der Einsatz von LiDAR-Technologie im Lagermanagement leistet demnach einen wichtigen Beitrag in der Digitalisierung und Prozessoptimierung in der Abfallwirtschaft.  

Success Story
Cireco (Scotland) LLP, ein führendes Unternehmen für Ressourcenmanagement, setzt hierfür gemeinsam mit Volumenmessungsspezialist Quvo Limited Blickfeld LiDAR-Sensoren ein. Mithilfe der automatisierten Lösung zur Volumenerfassung erhält das Unternehmen einen präzisen Überblick über die tatsächliche Abfallmenge, die in den Bunkern bis zur Sortierung gelagert werden. Mit Hilfe der in Echtzeit einsehbaren Daten wird nicht nur die Wertstoffrückgewinnungsanlage besser ausgelastet, sondern auch Buchhaltung und Logistik können auf eine verlässliche Datenquelle zurückgreifen, um den Vorschriften zur Materiallagerung aus Sicherheits- und Risikogründen noch einfacher nachzukommen.
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Florian Petit Blickfeld founder

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