Wie lässt sich die industrielle Produktion rasch auf Treibhausgasneutralität umstellen?
Im vom Fraunhofer ISI geleiteten Projekt »DekarbInd« wurde gemeinsam mit
dem Wuppertal Institut nicht nur ein ganzheitliches Bewertungsschema für
Technologien zur klimaneutralen Umstellung industrieller
Produktionsprozesse entwickelt, sondern auch Eckpunkte für eine
Dekarbonisierung der Stahl- und Zementindustrie ausgearbeitet. Die
Erkenntnisse hierzu flossen in mehrere Roadmaps ein, die über einen
Zeitraum von zwei Jahren hinweg entstanden. Basis hierfür waren mehrere
Stakeholder-Workshops, die Vertreter:innen aus Industrie, Gesellschaft,
Politik und Wissenschaft zusammenbrachten.
Deutschland soll bis 2045 treibhausgasneutral werden – doch allein 2021
emittierte die deutsche Industrie etwa 181 Millionen Tonnen
CO2-Äquivalente. Auf sie entfällt damit gut ein Viertel beziehungsweise 24
Prozent der nationalen Treibhausgasemissionen. Etwa zwei Drittel der
industriellen Emissionen stammen aus der energieintensiven Industrie,
wovon wiederum die Hälfte von der Stahl- und Zementindustrie verursacht
wird.
Aufgrund ihrer prozessbedingten Emissionen sowie hoher Prozesstemperaturen
gestaltet sich die Dekarbonisierung hier besonders herausfordernd. Für ihr
Gelingen sind innovative technologische Konzepte und langfristig angelegte
politische Rahmenbedingungen essentiell, um der Industrie
Planungssicherheit für notwendige Investitionen zu geben.
Genau hier setzte das Projekt »DekarbInd« an: Darin entwickelten
Forschende des Fraunhofer ISI und des Wuppertal Instituts unter anderem
Eckpunkte für Roadmaps zur Dekarbonisierung der Stahl- und
Zementindustrie. In mehreren Workshops tauschten sich Stakeholder:innen
aus Wirtschaft, Industrie, Verbänden, gesellschaftlichen
Interessengruppen, Politik, Behörden und Wissenschaft über zwei Jahre
hinweg partizipativ aus. Ausgangspunkte beider Roadmaps waren die
Erarbeitung gemeinsamer Visionen, möglicher Transformationspfade,
Identifikation von Treibern und Hemmnissen sowie die Ausarbeitung
konkreter Maßnahmen und Handlungsfelder.
Vision für 2050: Derkarbonisierung bis spätestens 2050
Der für die Stahlindustrie erarbeiteten Roadmap liegt die Vision einer
Dekarbonisierung bis 2050 zugrunde – und dass der Industriezweig sowohl
global wettbewerbsfähig bleibt als auch weiterhin ein hohes
gesellschaftliches Ansehen genießt. Bei der Transformation erscheint vor
allem der Bau neuer, mit grünem Wasserstoff betriebener
Direktreduktionsanlagen als vielversprechend, wenngleich diese teuer sind.
Außerdem sollen der Schrotteinsatz in der Stahlproduktion erhöht sowie die
Dekarbonisierung der Elektrostahlproduktion vorangetrieben werden.
Haupthindernisse für den Wandel sind derzeit ein noch offener
regulatorischer Rahmen und das Fehlen einer handelsüblichen Definition für
»grünen Stahl«. Maßnahmen sollten hier direkt ansetzen: Zum Beispiel
sollte das »Fit für 55«-Paket, welches verbindliche Rechtsvorschriften zum
EU-Ziel der Reduzierung der Netto-Treibhausgasemissionen bis 2030 um
mindestens 55 Prozent schafft, stellenweise konkretisiert werden. Auch
könnten einheitliche Standards für die Bilanzierung der CO2-Intensität von
Stahlprodukten helfen, auch um die Entstehung von Leitmärkten für grünen
Stahl zu begünstigen.
Knappe Ressourcen wie etwa von Wasserstoff sind ein weiteres Hemmnis, dem
mittels einer zusätzlichen Versorgung über internationale Märkte begegnet
werden sollte. Um dem Mangel an hochwertigem Schrott entgegenzuwirken, der
vor allem auf fehlende Recycling-Geschäftsmodelle und eine schlechte
Recycelbarkeit von Endprodukten zurückzuführen ist, könnten eine bessere
Produktregulierung sowie eine verbesserte FuE-Förderung Abhilfe schaffen.
Bezüglich der Zementindustrie benennt die Roadmap ebenfalls die Vision
einer Dekarbonisierung bis spätestens 2050, die mittels einer deutlichen
Reduzierung der brennstoffbedingten CO2-Emissionen erreicht werden soll.
Die Bereitstellung von Energie soll mittel- bis langfristig vollständig
durch CO2-neutralen Strom, Wasserstoff oder Biomasse erfolgen. Diese
Energieträger sind jedoch schon heute knapp und werden dies auch in
Zukunft bleiben, was ein Haupthemmnis darstellt. Für die Zementindustrie
sind sie daher noch nicht wirtschaftlich einsetzbar und gehen mit
entsprechend hohen Kosten einher.
Die Verwendung neuer Zemente und Betonbautechniken könnten die
Dekarbonisierung ebenfalls vorantreiben und sollte weiter erforscht
werden, damit sie künftig in ausreichenden Mengen verfügbar sind. Für
verbleibende, nicht anderweitig vermeidbare CO2-Mengen ist der Aufbau von
CO2-Abscheideanlagen an Klinkeröfen erforderlich, die spätestens ab ca.
2030 sukzessive im industriellen Maßstab aufgebaut werden sollten.
Weitere Treiber wie zum Beispiel die Digitalisierung und der Einsatz von
KI könnten Herstellungsprozesse insgesamt effizienter machen. Als
wichtigste Handlungsfelder werden mittel- und langfristig eine
kontinuierliche Weiterentwicklung von gesetzlichen Regelwerken und
Rahmenbedingungen gesehen.
Ganzheitliches Bewertungsschema für Technologien
Neben den auf die Zukunft ausgerichteten Roadmaps wurde im Projekt
»DekarbInd« auch ein stärker auf die gegenwärtige Anwendung von
klimaneutralen Technologien abzielendes ganzheitliches Bewertungsschema
entwickelt. Dr. Ali Aydemir, der am Fraunhofer ISI das Projekt »DekarbInd«
leitete, erklärt dazu: »Neben rein techno-ökonomischen Kriterien spielen
ökologische, soziale und systemische Aspekte bei industriellen
Technologien eine zunehmend wichtigere Rolle. Unser im Projekt
entwickeltes Entscheidungsinstrument auf Excel-Basis ist weniger ein
Bewertungsschema im klassischen Sinne, sondern soll vielmehr helfen,
langfristige Entwicklungen zu berücksichtigen und mögliche Einschränkungen
und Konflikte frühzeitig zu erkennen.«
Die Anwendung funktioniert dabei in drei Schritten: Zunächst werden
einzelne Technologien oder technische Maßnahmen erfasst, die dann in einem
zweiten Schritt untereinander verglichen werden – zum Beispiel »CO2-arme
Technologien zur Dampferzeugung«. Im dritten und letzten Schritt erfolgt
die Einordnung, Visualisierung und Interpretation der Ergebnisse, um
positive und problematische Aspekte einer betrachteten Technologie zu
identifizieren.
Die vergleichende Bewertung der Technologien erfolgt anhand von Kriterien
wie ihres Einsatzhorizonts und der technischen Verfügbarkeit oder ihrer
Effizienz. Das dabei entstehende Wissen richtet sich explizit an
Expert:innen, welche die Ergebnisse abschließend bewerten.
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