Neue Studie zeigt Schlüsselstrategien für die Dekarbonisierung der Industrie

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Ohne die Umstellung der Industrie auf eine CO2-neutrale Produktion sind
die klimapolitischen Ziele nicht zu erreichen. Während weitestgehend
Einigkeit besteht, dass dies erreichbar und schnelles Handeln erforderlich
ist, so herrscht noch große Unklarheit dabei, welchen Beitrag einzelne
Lösungen spielen sollten und können. Das Fraunhofer ISI hat Szenarien
berechnet, um mögliche Transformationspfade für eine klimaneutrale
Industrie aufzuzeigen. Die neue Studie berechnet drei Szenarien mit
Schwerpunkten bei Elektrifizierung sowie der Nutzung von Wasserstoff oder
synthetischen Kohlenwasserstoffen.

Die Ergebnisse zeigen, welche Schlüsselstrategien über sehr
unterschiedliche Transformationspfade hinweg robust und umsetzbar sind.
Der nun veröffentlichte Bericht des Projekts »Langfristszenarien für die
Transformation des Energiesystems in Deutschland« (Langfristszenarien 3)
wurde im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz
erstellt und umfasst die Szenarien zur Transformation des
Industriesektors.

Die hochaufgelöste Systemmodellierung erlaubt tiefgehende Rückschlüsse

Das vom Fraunhofer ISI eingesetzte Energiemodell FORECAST erlaubt eine
detaillierte Abbildung des Industriesektors und zeichnet sich besonders
durch eine hohe technologische und räumliche Auflösung aus. Entsprechend
sind z.B. Rückschlüsse zur räumlichen Verteilung der zukünftigen Strom-
und Wasserstoffnachfrage innerhalb Deutschlands möglich. Technologischen
Voraussetzungen für die Transformation können detailliert nach Branchen
und Prozessen aufgeschlüsselt und identifiziert werden.

Drei Szenarien beinhalten unterschiedliche Pfade zur
Treibhausgasneutralität

Die drei berechneten Szenarien TN-Strom, TN-H2 und TN-PtG/PtL erreichen
eine Minderung der Treibhausgasemissionen im Industriesektor von etwa 97 %
gegenüber dem Jahr 1990. Auf den Einsatz fossiler Energieträger sowie
Biomasse wird vollständig verzichtet. Verbleibende Restemissionen sind
verteilt auf mehrere, überwiegend relativ kleine Quellen von
Industrieprozessen. Die Energieversorgung wird in den Szenarien jeweils
stark auf Strom, Wasserstoff bzw. Power-to-Gas umgestellt.

Aufbau einer Wasserstoff-Transportinfrastruktur ist eine No-Regret Option

Die Szenarien zeigen einen Wasserstoff-Bedarf von über 150 TWh pro Jahr
alleine für die Versorgung der etwa 20 größten Chemie- und Stahlstandorte.
Der Aufbau einer entsprechenden Versorgungsinfrastruktur könnte entlang
bestehender Erdgas-Trassen geschehen. Klare Ausbauziele würden der
Industrie Planungssicherheit beim Umbau des Anlagenparks bieten.

Elektrifizierung ist die effizienteste Option für die CO2-neutrale
Prozesswärme

Die Elektrifizierung ist in den meisten Branchen die effizienteste
Möglichkeit der CO2-neutralen Versorgung mit Prozesswärme, da weniger
Umwandlungsverluste wie bei der Erzeugung von Wasserstoff oder
synthetischen Kohlenwasserstoffen bzw. Power-to-Gas auftreten.
Gleichzeitig sind für die Unternehmen die Unsicherheiten hinsichtlich der
zukünftigen Verfügbarkeit von grünem Strom am Standort geringer. Hingegen
verlangt eine Elektrifizierung bei den meisten Prozessen einen
umfangreichen Umbau oder Austausch bestehender Heizkessel und Ofenanlagen.
Dem Einsatz von hybriden Systemen, welche flexibel Wasserstoff, Strom oder
Erdgas nutzen können, kann dabei eine Schlüsselrolle zukommen und der
Industrie eine graduelle Transformation ermöglichen.

Beschleunigter Ausbau der Erneuerbaren für steigenden Strombedarf
essentiell

Eine vollständige Elektrifizierung der Prozesswärme würde den
Stromverbrauch der Industrie in Deutschland in etwa verdoppeln, auf über
400 TWh pro Jahr. Eine Fokussierung auf Wasserstoff oder Power-to-Gas
würde einen noch höheren Strombedarf für die Erzeugung der entsprechenden
Energieträger mit sich bringen. Entsprechend ist ein beschleunigter Ausbau
der Erneuerbaren (besonders Wind und Solarenergie) für die Stromerzeugung
sowie die Beseitigung von Netzengpässen eine sowohl notwendige wie auch
robuste Strategie.

Eine energie- und ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft muss das
Leitbild sein

In allen drei Szenarien zeigt die Studie, dass sowohl ambitionierter
Fortschritt bei der Energie- und Ressourceneffizienz sowie der Ausbau der
Kreislaufwirtschaft zentrale Voraussetzungen für eine erfolgreiche
Industriewende darstellen. Ansonsten wäre der Bedarf von CO2-neutralen
Sekundärenergieträgern weitaus höher, was zu höheren Kosten und noch
größeren Herausforderungen beim Umbau des Energiesystems führen würde.
Strategien zur Umstellung auf eine Kreislaufführung haben besonders bei
den CO2-intensiven Grundstoffen wie Stahl oder Kunststoff große Wirkung.

Perspektiven für die Speicherung oder Nutzung von Emissionen aus
Industrieprozessen benötigt

Die Zement- und Kalkindustrie benötigt klare Perspektiven zur Speicherung
oder Nutzung der CO2-Emissionen. Ohne den Aufbau einer
CO2-Transportinfrastruktur, welche die wichtigen Standorte der Zement- und
Kalkherstellung mit möglichen Senken in Speicherstätten oder der
chemischen Industrie verbindet, können diese Branchen keine
Klimaneutralität erreichen. Hierfür sind außerdem grundsätzliche
rechtliche und politische Weichenstellungen nötig.

Dr. Tobias Fleiter, Leiter des Geschäftsfelds »Nachfrageanalysen und
-projektionen« am Fraunhofer ISI, stellt abschließend fest: »Die von uns
berechneten Szenarien zeigen, dass besonders die nächsten Jahre für das
Erreichen der Klimaziele entscheidend sind. Das neue Sektorziel des
novellierten Klimaschutzgesetzes verstärkt den Handlungsdruck zusätzlich
und kann nur erreicht werden, wenn die Politik den regulatorischen Rahmen
so anpasst, dass die Industrie eine klare Perspektive für den
wirtschaftlichen, groß-industriellen Betrieb CO2-neutraler
Herstellungsverfahren hat. Die von uns identifizierten robusten
Strategieelemente sollen kurzfristige Entscheidungen und Weichenstellungen
ermöglichen, wenngleich langfristig natürlich noch große Unsicherheiten
bestehen.«

Im Projekt Langfristszenarien 3 arbeitet das Fraunhofer ISI zusammen mit
Consentec, der TU Berlin und dem IFEU. Neben diesem Bericht zum
Industriesektor werden auf der Projektwebseite www.langfristszenarien.de
regelmäßig neue Ergebnisse und Berichte zu anderen Aspekten des
Energiesystems veröffentlicht. Hier ist zusätzlich zum Bericht auch ein
öffentlich zugänglicher Datensatz verfügbar, der im Datenexplorer online
erkundet werden kann.