Ökihof 4.0 (Ökihof 4.0 - Optimierung Recyclinghöfe)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 623.02.20

Schlüsselwörter (Deutsch)

Wertstoffe, Recycling, Sammelstellen, Automatisierung

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Der Betrieb von Wertstoff-Sammelstellen resp. Recyclinghöfen ("Ökihöfe") und Quartiersammel-stellen ist aufwändig. Dies bezieht sich nicht nur auf den Unterhalt, sondern vor allem auch auf die Logistik. Beispielsweise werden häufig Wertstoffsammelgebinde abgeholt, bevor sie voll sind. Problematischer als die Abfuhr nur partiell gefüllter Wertstoffgebinde ist allerdings, wenn diese zu spät abgeholt werden. Überquellende Wertstoffcontainer führen dadurch zu Littering auf dem Ökihof, indem die zu entsorgenden Abfälle neben die Container gestellt werden. Dies wiederum führt zu hygienischen Problemen und zu erhöhtem Arbeitsaufwand. Ein zentrales Element des Projekts ist es also eine Abholung der gefüllten Gebinde "just in time" zu gewährleisten.

Die Wertstoff-Sammelstellen kann man grob in "bewirtschaftete" und "unbewirtschaftete" Sammelstellen unterscheiden. "Bewirtschaftete" Sammelstellen sind mehr oder minder professionell geführte, grosse Ökihöfe. Die weitaus meisten Sammelstellen sind allerdings "unbewirtschaftet". Dies sind vor allem die vielen Quartiersammelstellen, welche kaum professionell bewirtschaftet werden und welche wegen der Nähe zu Wohnquartieren, häufiger Anlass zu Klagen (d.h. überfüllte Container) geben.

Ziel des Projekts ist es die wirtschaftliche, ökologische und soziale Wertschöpfung der etwa 500 "unbewirtschafteten" Recyclinghöfe und 5'000 Quartiersammelstellen mittels Digitalisierung zu erhöhen und ihre Attraktivität für die Kunden zu steigern. Dies durch das Zusammenwirken von innovativen Sensoren, automatisierter Mustererkennung und korrespondierenden Aktoren.

Bisherige Automatisierungsprojekte wie Messungen des Füllstandes der Container wurden nur im beschränktem Rahmen durchgeführt. Das vorliegende Projekt setzt auf neue Technologien «time of flight» (TOF-Imaging), die in dieser Art ein Novum sind.

Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 26.09.2019 (Beilage 1) an der Sitzung der Koko UT vom 21.11.2019 (Entscheid: Beilage 2) genehmigt.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

• 1.1.Die erforderliche Hardware (TOF-Kamera, NIR-Kamera, optische Kamera und die Waage unter dem Container) für das Projekt ist beschafft und wurde im Technikum getestet.
• 1.2.Die Hardware auf dem Ökihof Cham und die Datenerfassungssoftware sind einsatzbereit.
• 1.3.Das Datenschutzkonzept ist ausgearbeitet und durch den Datenschutzbeauftragten des Kantons Zug gutgeheissen. Meilenstein 1.
• 1.4.Über einen Zeitraum von mindestens 3 Monaten sind alle relevanten Daten wie Massenströme und Wertstoffkonzentrationen, sowie An- und Abholvorgänge und "periphere Daten", z.B. Feiertage, Ferienzeiten, Wetter erfasst und ausgewertet.
• 1.5.Interviews mit mindestens 50 Personen (Personal des Ökihofs, Besucher, Lieferanten, Entsorger) hinsichtlich allfälligen Verbesserungspotenziale ausgewertet
• 1.6.Für wenigstens zwei Fraktionen wurde eine korrekte Prognose des Status "volles Gebinde" mit einer Genauigkeit von +/- 0.5 Tage auf 3 Tage erstellt, wobei eine dieser Fraktionen in einem

  offenen Gebinde (z.B. Dosencontainer) und die andere Fraktion in einem geschlossenen Gebinde (z.B. Weissglascontainer) gelagert wird.

• 1.7.Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1.1 bis 1.6 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.
• 1.8.Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien (genauere Angaben s. Beilage 3) für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.
• 1.9.Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung ist dem BAFU abgegeben und kann auf Nachfrage beim BAFU vorgetragen werden.

Projektziele (Deutsch)

Auf dem Ökihof in Cham soll durch das Zusammenwirken von Sensoren, automatisierter Mustererkennung und korrespondierenden Aktoren für zwei Fraktionen eine korrekte Prognose des Status "volles Gebinde", mit einer Genauigkeit von +/- 0.5 Tage auf 3 Tage, automatisiert erstellt werden können. Die eine dieser Fraktionen ist in einem offenen Gebinde (z.B. Dosencontainer) und die andere Fraktion in einem geschlossenen Gebinde (z.B. Weissglascontainer) gelagert.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Meilenstein 1 – 3

Für den Betrieb von drei Überwachungskameras wurde zwecks Gewährleistung des Datenschutzes ein Betriebsreglement ausgearbeitet, welches von der zuständigen Datenschutzstelle genehmigt wurde. Über 150 Personen aus den Bereichen Transport, Kundschaft, Dienstleister / Lieferanten und Betreiber wurden befragt. Die Kameras wurden beschafft, im Labor getestet und anschliessend wurden die folgend aufgeführten Fraktionen zur Bestimmung der Füllstände im deklarierten Zeitraum überwacht.

Fraktion	Technologie	Überwachungszeitraum
2 Container Weissglas	Optische Kamera	06.2020 – 06.2021
2 Container Braunglas	Optische Kamera
2 Container Grünglas	Optische Kamera
1 Container Papier	Wärmebildkamera	11.2020 – 06.2021
2 Container Karton	Wärmebildkamera
1 Container Kehricht	Wärmebildkamera	11.2020 – 06.2021
1 Durchfahrt für Auto	Wärmebildkamera
1 Container Dosen	Distanzmessung	01.2020 – 06.2021
1 Container Papier	Leistungsmessung

Meilenstein 4

Die Füllstände von Wertstoffsammelcontainern wurden mit Kameratechnologie überwacht und Prognosen wurden daraus abgeleitet. Wetter, Ferien, Feiertage, Jahreszeiten und andere Faktoren beeinflussen das Entsorgungsverhalten der Ökihofbesucher. "Wetter" kann allerdings nicht ohne weiteres mit Messwerten beschrieben werden. Niederschlag kann im Winter z.B. ein anderes Entsorgungsverhalten bewirken als im Sommer. Der beobachtete Zeitraum war zu kurz um eine längerfristige Prognose zu erstellen.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Um eine kamerabasierte Füllstandsüberwachung mit möglichst geringen Kosten umzusetzen, müssen mehrere Sammelcontainer an einem Ort mit demselben System überwacht werden. Das berechnete Einsparpotential bei den Transportkosten durch eine automatisierte Füllstandmessung reicht also nicht aus um die Installationskosten mit den Kosteneinsparungen einer einzigen Fraktion kompensieren zu können. Die Einsparungen werden zudem im Transport erzielt, während die Investitionen beim Betreiber der Sammelstelle anfallen. Dies erfordert eine Umlagerung der Einsparungen vom Transporteur auf den Betreiber der Sammelstelle. Immerhin fallen für den Betreiber der Sammelstelle kollaterale Nutzenfaktoren an. Füllstandsmessungen mittels Kameratechnik haben den Vorteil, dass die Kamera auch zusätzliche Informationen, z.B. zu Littering, Vandalismus und zur Qualität der Sammelstoffe liefert, und allein schon die Präsenz von Kameras eine präventive Wirkung entfaltet. Um die Qualität des Sammelgutes zu verbessern, könnte beispielsweise die Klappe eines Sammelcontainers mit einer Kamera überwacht werden, beim Heranführen eines Kehrichtsacks mit falscher Farbe die Klappe blockiert. Kollateralnutzen für unbetreute Sammelstellen sind vorhanden, konnten aber noch nicht monetär beziffert werden.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Die Einsparungen bei der Transportlogistik von Sammelcontainern sind so gering dass das ursprünglich anvisierte Geschäftsmodell der APS, nämlich als Vermittler zwischen Sammelstellenbetreiber und Transportunternehmen aufzutreten, unter den aktuell relevanten Rahmenbedingungen nicht wirtschaftlich funktionieren würde. Die erzielbaren Kosteneinsparungen decken gerade die nötigen Investitionskosten. Die Einsparungen und die möglichen Effekte aus kollateralem Nutzen sind nur für ein Unternehmen, welches sehr viele Sammelstellen betreut, und im Idealfall auch die Transporte selbst durchführt, interessant. Voraussetzung hierfür sind allerdings sehr grosse Investitionen. Erschwerend ist, dass in der Schweiz primär die Gemeinden respektive Abfall- Zweckverbände für die Sammelstellen zuständig sind. Das Projekt wird von APS aus diesen (und auch aus firmeninternen) Gründen zumindest kurzfristig nicht weiterverfolgt. Die APS hat jedoch ein Patent auf die kamerabasierte Füllstandsmessung geschlossener Abfall-Sammelcontainer angemeldet, um sich die Option offen zu halten die Aktivitäten gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufzunehmen.