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Reibung entsteht überall dort, wo sich Bauteile gegeneinander bewegen, in Wälzlagern, Getrieben, Ketten und Motoren. Ein Fünftel der weltweit verbrauchten Energie wird nach einer international beachteten Berechnung allein dafür aufgewendet, diesen Widerstand zu überwinden. Weitere Energie fließt in die Herstellung von Ersatzteilen für verschlissene Komponenten. Wie stark sich diese Verluste durch bessere Schmierung, neue Werkstoffe und Oberflächen verringern lassen, haben Forscher aus Finnland und den USA abgeschätzt.
In einem Steinbruch laufen Förderbänder über Tausende Tragrollen, in Klärwerken arbeiten Pumpen rund um die Uhr, und in Fabrikhallen treiben Elektromotoren Lüfter, Ketten und Getriebe an. In all diesen Maschinen gleiten oder rollen Bauteile aufeinander, und an jeder dieser Kontaktstellen entsteht Reibung, die einen Teil der eingesetzten Energie in Wärme verwandelt. Sie ist kein Randphänomen, sondern begleitet jede Drehung einer Welle und jeden Hub eines Kolbens. Zugleich tragen die Oberflächen nach und nach Material ab, ein Vorgang, den Ingenieure als Verschleiß bezeichnen und der früher oder später den Austausch von Lagern, Zahnrädern oder Dichtungen erzwingt. Die Wissenschaft, die sich mit beiden Effekten und ihrer Verringerung befasst, heißt Tribologie. Ein zentrales Werkzeug dieses Fachs ist ein unscheinbarer Stoff, nämlich der Schmierstoff, der als hauchdünner Film zwischen den Flächen liegt und verhindert, dass Metall unmittelbar auf Metall reibt.
Der weitaus größte Teil der Wälzlager wird mit Schmierfett versorgt, einer Mischung aus Grundöl und einem Verdicker, der das Öl wie ein Schwamm festhält und nach und nach an die Laufbahnen abgibt. Damit dieser Vorrat nicht versiegt, müssen viele Lager in festen Abständen nachgeschmiert werden, und genau hier liegt in vielen Betrieben die eigentliche Herausforderung. Schmierstellen sitzen oft schwer erreichbar an laufenden Anlagen, Wartungsrunden lassen sich nicht immer im vorgesehenen Takt einhalten, und von Hand gesetzte Fettmengen fallen mal zu üppig, mal zu knapp aus. Viele Betreiber setzen deshalb auf automatische Schmiersysteme: Schmierstoffgeber sitzen direkt an der Lagerstelle und geben Fett oder Öl über Wochen bis zu zwei Jahre in genau bemessenen Portionen ab. Wie viel von einer solchen gleichmäßigen Versorgung abhängt, zeigt sich, sobald man die weltweiten Verluste durch Reibung und Verschleiß betrachtet.
Eine viel beachtete Antwort auf diese Frage stammt von Kenneth Holmberg vom finnischen Forschungszentrum VTT und Ali Erdemir vom Argonne National Laboratory in den USA. Die beiden Tribologen haben im Fachjournal Friction nach eigenen Angaben als Erste für die ganze Welt abgeschätzt, wie viel Energie in Kontakten zwischen bewegten Oberflächen verloren geht. Grundlage waren die vier großen Verbrauchssektoren Verkehr, Industrie, Stromerzeugung und private Haushalte sowie frühere Detailstudien zu Personenwagen, Lastwagen und Bussen, Papiermaschinen und dem Bergbau. Demnach haben rund 23 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs, etwa 119 Exajoule im Jahr, ihren Ursprung in solchen tribologischen Kontakten. Davon entfallen 20 Prozent oder 103 Exajoule auf das Überwinden von Reibung und drei Prozent oder 16 Exajoule auf die Herstellung von Ersatzteilen und Ersatzanlagen, die durch Verschleiß und daraus folgende Ausfälle nötig werden.
Um diese Größenordnung greifbar zu machen, hilft ein Blick auf den deutschen Energieverbrauch, der im Jahr 2025 bei rund 10.500 Petajoule Primärenergie lag, also bei etwa 10,5 Exajoule. Die weltweit allein für Reibung aufgewendete Energie entspricht damit fast dem Zehnfachen dessen, was ganz Deutschland in einem Jahr verbraucht. Im Verkehr gehen nach den Berechnungen der Forschergruppe rund 30 Prozent der eingesetzten Energie in Reibung verloren, doch auch Fabriken, Kraftwerke und Haushaltsgeräte tragen ihren Teil bei. Dabei ist nicht jede Reibung unerwünscht, denn ohne sie würden Reifen nicht greifen, Bremsen nicht verzögern und Schrauben nicht halten. Verluste entstehen dort, wo Reibung nichts als Wärme erzeugt, etwa in Lagern, Zahnradstufen, Dichtungen und Führungen, und genau an diesen Stellen setzen Schmierstoffe und moderne Werkstoffe an.
In einem Wälzlager rollen Kugeln oder Rollen unter hohem Druck über gehärtete Laufbahnen, wobei sich die Last auf winzige Kontaktflächen konzentriert. Damit sich die Stahloberflächen nicht berühren, muss sich dort ein tragender Schmierfilm aufbauen, der häufig dünner ist als ein Mikrometer. Bei fettgeschmierten Lagern stammt dieser Film vor allem aus dem Öl, das der Verdicker nach und nach freigibt, während der Verdicker selbst kaum zur Filmbildung beiträgt. Mit der Zeit altert das Fett, verliert Öl und verändert seine Struktur, und bei höheren Temperaturen geschieht das deutlich schneller. Ebenso ungünstig wie zu wenig ist zu viel Schmierstoff, denn in einem überfüllten Lager wird das überschüssige Fett ständig durchgewalkt, die innere Reibung steigt, das Lager erwärmt sich und das Fett oxidiert schneller. Als vorteilhaft gilt deshalb, den Schmierstoff in kleinen Mengen regelmäßig zu erneuern, statt große Portionen in langen Abständen nachzupressen.
Besonders deutlich wird die Rolle der Tribologie in einer zweiten Untersuchung desselben Teams, die sich mit dem weltweiten Bergbau befasst. Der gesamte Bergbau einschließlich der Gesteinsgewinnung beansprucht demnach rund 6,2 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs. Im Erzbergbau werden etwa 40 Prozent dieser Energie, rund 4,6 Exajoule im Jahr, allein für das Überwinden von Reibung aufgewendet. Die größten Energieverbraucher sind das Zerkleinern und Mahlen des Gesteins mit 32 Prozent, der Transport mit 24 Prozent, die Bewetterung der Gruben mit neun Prozent und das Abbauen mit acht Prozent. Die wirtschaftlichen Verluste durch Reibung und Verschleiß beziffern die Forscher auf rund 210 Milliarden Euro pro Jahr. Davon entfallen 40 Prozent auf die Reibung selbst, 27 Prozent auf Ersatzteile und Ersatzgeräte, 26 Prozent auf Instandhaltungsarbeiten und sieben Prozent auf Produktionsausfälle. Hinzu kommen jährlich rund 970 Millionen Tonnen Kohlendioxid, das entspricht 2,7 Prozent der weltweiten Emissionen.
Die Aufteilung der Verluste im Bergbau zeigt, wo moderne Schmiertechnik ansetzt. Instandhaltung und Produktionsausfälle machen zusammen ein Drittel der Kosten aus, und beide hängen eng damit zusammen, ob Lager, Ketten und Rollen zuverlässig versorgt werden. Automatische Schmierstoffgeber geben ihren Inhalt kontinuierlich in kleinen Mengen ab, während die Maschine läuft, sodass der Schmierfilm nicht zwischen zwei Wartungsrunden ausdünnt und das Lager zugleich nicht mit Fett überfüllt wird. Weil die Geräte direkt an der Schmierstelle montiert sind, müssen Monteure seltener an laufende Förderbänder, Ventilatoren oder Pumpen in großer Höhe oder in engen Schächten heran, was die Arbeitssicherheit verbessert. Mehrpunktsysteme versorgen von einem zentralen Behälter aus gleich mehrere Schmierstellen, und moderne Systeme Geräte melden ihren Füllstand und ihren Betriebszustand per Funk, sodass sich viele Schmierstellen aus der Ferne überwachen lassen. Aus einer verstreuten Routinearbeit wird so ein planbarer, dokumentierter Teil der Instandhaltung.
Die Bilanz zeigt nicht nur Verluste, sondern auch ein beträchtliches Potenzial. Nach der Abschätzung von Holmberg und Erdemir ließen sich die Energieverluste durch Reibung und Verschleiß in Fahrzeugen, Maschinen und Anlagen mit neuen Oberflächen, Werkstoffen und Schmiertechniken innerhalb von acht Jahren um 18 Prozent und innerhalb von 15 Jahren um 40 Prozent senken. Langfristig entspräche das einer jährlichen Ersparnis von 1,4 Prozent der weltweiten Wirtschaftsleistung und 8,7 Prozent des gesamten Energieverbrauchs. Für den Bergbau halten die Autoren eine Verringerung der Reibungs- und Verschleißverluste um 15 Prozent in zehn Jahren und um 30 Prozent in 20 Jahren für erreichbar. Die zentralen Ergebnisse der globalen Bilanz sind auch im Forschungsportal des finnischen VTT zusammengefasst, das die Studie als begutachtete Fachveröffentlichung führt. Unterstützt wurde die Arbeit vom amerikanischen Energieministerium, zu dessen Forschungslaboren Argonne gehört.
Die Werte beruhen auf Energiestatistiken und Fallstudien aus der Zeit vor 2017 sowie auf Annahmen darüber, wie viel Energie in typischen Maschinen in welchen Kontakten verloren geht. Sie sind deshalb als Größenordnung zu verstehen, nicht als exakter Messwert, und seither haben sich Fahrzeugflotten und Energiemix verändert. Dennoch dient die Bilanz in der Fachwelt bis heute als Bezugsgröße, und auch aktuelle Forschungsarbeiten zur Reibungsminderung berufen sich auf den Anteil von rund 23 Prozent. Neben Reibung und Verschleiß setzt Maschinen und Bauwerken auch Korrosion zu, die ebenfalls Material kostet, etwa wenn nasser Beton Stahl bis zu hundertmal schneller rosten lässt und tragende Bauteile vorzeitig ersetzt werden müssen. Jede Komponente, die länger hält, spart deshalb nicht nur Energie im Betrieb, sondern auch Stahl und andere Werkstoffe für die Herstellung von Ersatzteilen.
In Deutschland ist die Tribologie ein lebendiges Forschungsfeld mit enger Bindung an die Industrie. Ende September 2026 kamen Fachleute aus Hochschulen und Unternehmen in Wernigerode im Harz zur 67. Tribologie-Fachtagung zusammen, deren Programm mehr als 70 Fachvorträge umfasste. An deutschen Hochschulen untersuchen Forscher gemeinsam mit Industriepartnern etwa, wie Schmierfette in den Lagern umrichtergespeister Elektromotoren unter elektrischer Belastung altern, um Gebrauchsdauer und Nachschmierintervalle besser vorhersagen zu können. Für Betreiber bedeutet jedes Lager, das seine geplante Lebensdauer erreicht, weniger Stillstand, weniger Ersatzteile, einen geringeren Energieverbrauch und einen sparsameren Umgang mit Rohstoffen wie Stahl. Die globale Bilanz macht deutlich, wie viel Energie in den Millionen von Lagern, Getrieben und Ketten steckt, die täglich in Bewegung sind, und wie viel davon eine sorgfältige, gleichmäßige Schmierung einsparen helfen kann.
Friction, Influence of tribology on global energy consumption, costs and emissions; doi:10.1007/s40544-017-0183-5
Tribology International, Global energy consumption due to friction and wear in the mining industry; doi:10.1016/j.triboint.2017.05.010
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