Industrielle Dekarbonisierungspfade

Analyse von Dekarbonisierungspfaden der energieintensiven Industrie in Deutschland

Im Auftrag von E.ON Research & Technology und für das E.ON Energy Research Center an der RWTH Aachen erstellt die FfE eine Übersicht über die deutsche Industrielandschaft im Status Quo und gibt einen Ausblick auf mögliche Dekarbonisierungsoptionen ausgewählter Industrieprozesse. Diese werden qualitativ beschrieben und mit quantitativen Prozessparametern unterlegt.

Motivation

Das Projekt Deep Decarbonization Pathways der RWTH Aachen führt eine fundierte, gesamtsystemische Analyse durch, um eine plausible Roadmap für eine vollständig dekarbonisierte und zugleich kosteneffiziente Energiezukunft für Deutschland zu identifizieren. In diversen Teilprojekten werden spezifische Aspekte der Energiewende tiefergehend betrachtet.

Zielsetzung

Ziel des Projektes “Industrielle Dekarbonisierungspfade” ist die Vermittlung eines umfassenden und tiefgehenden Einblicks in die deutsche Industrielandschaft und möglicher Transformationspfade. Diese werden durch die Einschätzung der gegebenen Rahmenbedingungen begleitet und zu plausiblen Narrativbausteinen zusammengesetzt. Ausgewählte, besonders energieintensive Prozesse und ihre alternativen Verfahrensrouten werden anhand prozessspezifischer Parameter charakterisiert und qualitativ beschrieben. Die FfE spannt damit einen breiten Trichter möglicher Transformationsoptionen auf und gibt eine Einschätzung der wahrscheinlichsten Dekarbonisierungspfade in den jeweiligen Sektoren und Prozessen.

Projektstruktur, -inhalt und – ergebnisse

Das Projekt teilt sich in drei Betrachtungsebenen auf. Zunächst wird der Industriesektor in Deutschland anhand der Entwicklung charakteristischer Kennwerte, wie beispielsweise dem Produktionsindex, der CO₂-Emissionen oder der sektorspezifischen Energieverbräuche quantitativ im Status Quo beschrieben. Hinzu kommt eine qualitative Beschreibung weiterer relevanter Rahmenbedingungen, z. B. regulatorischer Anforderungen, ein Ausblick auf das Wasserstoffkernnetz oder eine mögliche CO₂-Infrastruktur in Deutschland. Diese leiten über in die steckbriefartige Beschreibung möglicher Zukunftsperspektiven („Narrativ-Bausteine“) bezüglich der Rahmenbedingungen und einer Einschätzung der FfE-Expert:innen bezüglich der realistischsten Entwicklungen.

Abbildung 1: Beispielhafter Auszug der Steckbriefe zur Charakterisierung des deutschen Industriesektors

Die zweite Ebene betrachtet die Wirtschaftszweige in Deutschland im Status Quo und gibt einen Exkurs auf die zukünftige Entwicklung von Rechenzentren. Je Wirtschaftszweig entsteht ein Steckbrief mit Informationen zum:

Historischen Verlauf des Produktionsindex des Wirtschaftszweiges und zugehöriger Gruppen nach WZ-Klassifikation
Endenergieverbrauch des Wirtschaftszweiges, aufgeschlüsselt nach Energieträgern
Emissionen des Wirtschaftszweiges, aufgeteilt nach energetisch- und prozessbedingten Emissionen
Energieverbrauch als Anteil am Bruttoproduktionswert (BPW)
Anzahl der Unternehmen, Angestellten und Umsatz des Wirtschaftszweiges und zugehöriger Gruppen
Überblick der wichtigsten Produkte im Wirtschaftszweig sowie zugehöriger Produktionsprozesse im Status Quo und alternativer zukünftiger Verfahrensrouten

Abbildung 2: Beispielhafter Steckbrief zur Charakterisierung des Wirtschaftszweiges der Nicht-Eisenmetalle.

Daraus leitete sich die dritte Ebene ab: Die Analyse ausgewählter Produkte und zugehöriger (zukünftiger) Verfahrensrouten. Dabei wurden für die Produkte Stahl, Flach-/Hohlglas, Zement, Kalk, Methanol, Ammoniak und High Value Chemicals (HVCs) jeweils zwei Steckbriefe erstellt.

Der jeweils erste Steckbrief beschreibt aktuelle und zukünftig denkbare Produktionsprozesse schrittweise. Neben einer Kurzbeschreibung werden die Verfahrensrouten durch quantitative Angaben zum Energieverbrauch und entstehender Emissionen ergänzt. Hinzu kommt eine Darstellung der Aufteilung auf verfügbare Verfahrensrouten im Status Quo sowie die Darstellung der Produktionsstandorte in Deutschland.

Im jeweils zweiten Steckbrief folgt der Ausblick auf zukünftige Entwicklungen anhand einer Projektion der Produktionsmengenentwicklung und qualitativer Einschätzungen zu Möglichkeiten des Brennstoffwechsels, dem Einsatz von CO₂-Abscheidung und potenziell besonders innovativer Verfahrensrouten. Dies wird durch eine zusammenfassende Expert:innen-Abschätzung abgeschlossen.

Projektpartner

E.ON Group Innovation
E.ON Energy Research Center (FCN-ESE) I RWTH Aachen