UBA Branchentechnologien: Möglichkeiten, Potenziale, Hemmnisse und Instrumente zur Senkung des Energieverbrauchs und der CO₂-Emissionen

Möglichkeiten, Potenziale, Hemmnisse und Instrumente zur Senkung des Energieverbrauchs und der CO₂-Emissionen von industriellen Branchentechnologien durch Prozessoptimierung und Einführung neuer VerfahrenstechnikenAuftraggeber: Umweltbundesamt UBA

Hintergrund: Das Ziel der Bundesregierung, die Treibhausgasemissionen in Deutschland im Jahr 2020 um 40 % gegenüber dem Niveau von 1990 zu reduzieren, war im Jahre 2010 erst gut zur Hälfte erreicht. In dem verbleibenden Jahrzehnt müssen daher in allen Sektoren die vorhandenen Energieeffizienz- und -Substitutionspotentiale sowie Minderungsportentiale anderer Treibhausgasemissionen möglichst weitgehend erschlossen werden.
Dies betriff auch die energieintensiven Branchen der deutschen Industrie, die bereits bisher unter dem Druck branchenspezifischer Selbstverpflichtungen standen und bei denen unklar ist, inwieweit neue und bekannte, aber noch nicht umgesetzte Technologien welche Emissionsminderungen bis 2020 eröffnen.

Zielsetzung: Vor diesem Hintergrund war es Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens, wichtige Energieeffizienz- und Treibhausgas-Minderungspotenziale in den energieintensiven Branchen der Industrie zu identifizieren und basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen politische Maßnahmen zur Realisierung der Potenziale auszuarbeiten. Im Ergebnis sollte die Studie einen Überblick geben, wie weit und mit welchen Maßnahmen die Erhöhung der Energieeffizienz bei industriellen Prozessen zu Energie- und THG-Einsparungen führen und damit zum Erreichen des 40 % THG-Minderungsziels bis 2020 beitragen könnten. Neben den energiebedingten CO₂-Emissionen wurden dabei auch THG-Emissionen aus Industrieprozessen berücksichtigt. Wegen der langen Re-Investitionszeiten der meisten Produktionsanlagen sollte auch ein Ausblick bis 2035 gegeben werden. Schließlich sollten auch bestehende Hemmnisse erhoben werden, die einer Ausschöpfung der bestehenden Potentiale entgegenstehen.

Arbeitsplan und Methodik: In diesem Vorhaben war IREES für einige Branchen zuständig (die Ernährungsindustrie, die Herstellung von Zement, Kalk, Ziegel und Gips sowie für die Herstellung von Glas und Keramik). Weitere Industriebranchen wurden von den zwei Partnern bearbeitet.

Die Anlayse hatte folgende Arbeitsschritte:

- Auswahl der energie-intensiven Prozesse der ausgewählten Branchen,
- detaillierte Analyse der industriellen Prozesse mit einer Beschreibung der derzeitigen Anwendung, Analyse von Einsparoptionen durch neue effiziente Verfahren, verstärktes Recycling, Substitution von Ausgangsstoffen und eventuelle Nutzung organischer Abfallstoffe sowie Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Energieeffizienz- und Substitutionsoptionen,
- Übertragung der Prozessdaten in ein bottom up-Modell (ISINDUSTRY), um Energiebedarfs-Szenarien der ermittelten Optionen zu berechnen,
- Analyse der Hemmnisse und Empfehlungen zu weiteren Maßnahmen in Politik und Wirtschaft (mit Einbezug von branchenspezifischen Workshops).

Ergebnisse: Für die Brennstoffeinsparungen als auch für die Stromeinsparungen ergab sich ein technisches Einsparpotenzial von jeweils rund 14 % bis zum Jahr 2035, bezogen auf den unveränderten Strom- bzw. Brennstoffbedarf (Frozen Efficiency-Szenario). Dieses Potenzial ist zum größten Teil wirtschaftlich erschließbar. Die aus dieser Entwicklung resultierenden Treibhausgasemissionen liegen bei rund 36 Mt CO₂-eq. bis 2035 (einschließlich Emissionen aus Industrieprozessen).
Bis zum Jahr 2020 sind die Potenziale deutlich niedriger: das technische Einsparpotenzial für Brennstoffe liegt hier bei knapp 8 % und für Strom bei etwa 6,5 %. Dies reflektiert die explizite Berücksichtigung der Technologiediffusion und die langen Re-Investitionszyklen der betrachteten Prozesse. Kurzfristig liegen die Chancen in der Optimierung des Anlagenbetriebs, mittel- und längerfristig in der Nutzung großer Abwärmemengen und in neuen oder verbesserten Produktionsverfahren.
Die Empfehlungen zu Maßnahmen für Politik und Wirtschaft sind Branchen- und Unternehmensgrössen-spezifisch in den Bereichen Energiemanagement-Systeme, Normen und technische Standards, finanzielle Anreize und Bürgschaften, Informationskampagnen innerhalb der Wirtschaftszweige sowie intensivere Forschung und Entwicklung.

Berichte und Veröffentlichungen:
- Bericht mit 560 Seiten noch nicht öffentlich verfügbar (Stand Mai 2011); wahrscheinlich im Juli 2011
- Umweltbundesamt

Forschungspartner:
- Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), Karlsruhe (Projekt-Koordinator)
- Prof. Dr.-Ing. Ali Hassan, TU Berlin, Institut für Chemie

Ansprechpartner:
MBA & Dipl. Ing. Felipe Andrés Toro
f.toro@irees.de
IREES GmbH