08.2025 - 04.2026

Mittelstand stärken mit elektrischer Prozesswärme – Chancen für geringere Energiekosten und mehr Resilienz

In einem gemeinsamen Projekt mit Agora Industrie untersuchte die FfE, welche Rolle Elektrifizierung bei der Dekarbonisierung industrieller Prozesswärme im deutschen Mittelstand spielen kann. In der Studie werden anhand von drei Fallbeispielen die Potenziale für Niedrig- und Mitteltemperaturprozesse untersucht. Hierfür werden Wirtschaftlichkeitsanalysen nach der VALERI-Norm vorgenommen. Zusätzlich werden die durch die Charakteristika des Mittelstandes resultierenden strukturellen Chancen und Hürden bei der Transformation beleuchtet.

Generell birgt der Einsatz von Elektrifizierungstechnologien und Hybridisierung Potenzial zur Senkung der Energiekosten und zur Steigerung der Resilienz gegenüber fossilen Preisschwankungen. Im Temperaturbereich bis 100 °C können Amortisationszeiten um die 5 Jahre erzielt werden. In höheren Temperaturbereichen ist die Elektrifizierung technisch vielfach möglich ist, aber die mit den hohen Anfangsinvestitionen verbundenen langen Amortisationszeiten hemmen den Einsatz.

Motivation und Zielsetzung

Der industrielle Mittelstand ist das Rückgrat der deutschen Wirtschaft und zeichnet sich durch seine Innovationskraft aus. Die meisten mittelständischen Unternehmen setzen weiterhin auf fossile Brennstoffe, insbesondere Erdgas. Diese werden dabei überwiegend für die Bereitstellung von Prozesswärme verwendet, welche den Großteil des industriellen Energiebedarfs und somit auch der CO2-Emissionen ausmachen. Investitionen in klimaneutrale Wärmebereitstellung stagnieren. Im Kontext steigender CO2-Preise und zunehmender geopolitischer Spannungen wird diese Abhängigkeit jedoch schnell zu einem wirtschaftlichen Risiko.  Ziel der Studie war es daher, die betriebswirtschaftlichen Potenziale der Elektrifizierung der Prozesswärme zu quantifizieren, zentrale Hürden für Unternehmen zu identifizieren und daraus resultierende politische Handlungsempfehlungen einzuordnen.

Ergebnisse

Zur Quantifizierung der wirtschaftlichen Potenziale wurden exemplarisch ein Prozess in der Lebensmittelindustrie, in der metallbearbeitenden Industrie sowie der kunststoffverarbeitenden Industrie betrachtet. Hierdurch wurden verschiedene Temperaturniveaus und Technologien abgedeckt und deren Wirtschaftlichkeit systematisch betrachtet werden. Die ausgewählten Prozesse sind branchenübergreifend bedeutsam.

Insgesamt wird deutlich, dass die Elektrifizierung schon heute in vielen Fällen technisch möglich ist und erhebliche Einsparpotentiale bei den Betriebskosten (OPEX) birgt, besonders auf niedrigen bis mittleren Temperaturniveaus.

Dies zeigt sich etwa bei einem Trocknungsprozess für die Lebensmittelindustrie, bei dem der Einsatz einer Wärmepumpe eine Einsparung von 41% bei den laufenden Energiekosten und eine signifikante Reduktion der Emissionen bewirkt (Abb. 1). Gleichzeitig liegt die Amortisationszeit bei nur etwa fünf Jahren und damit im Bereich typischer Investitionsanforderungen vieler mittelständischer Unternehmen.

 

Abbildung 1: Elektrifizierung eines Trocknungsprozesses – Kosten, Erlöse sowie vermiedene Emissionen

 

Ein anderes Bild zeichnet hingegen die Umstellung auf einen Hybridkessel für einen Kalanderprozess in der kunststoffverarbeitenden Industrie, bei dem – trotz ebenfalls geringerer OPEX – die hohe Anfangsinvestition zu einer Amortisationszeit von knapp 12 Jahren führt. Obwohl der Kapitalwert erneut positiv ist, überschreitet dies deutlich die typischerweise in der Praxis akzeptierten Investitionszeiträume. Neben den drei Branchencases wurden Best Practice Beispiele aufbereitet. In einem Hybridisierungsfall ergibt sich eine Wirtschaftlichkeit. Als weiterer Vorteil hat das Unternehmen genannt, dass durch die Hybridisierung erste Erfahrungen mit Elektrifizierungstechnologien gesammelt werden können.

 

Abbildung 2: Elektrifizierung eines Kalenderprozesses – Kosten, Erlöse sowie vermiedene Emissionen

In Ergänzung zu den Branchencases wurden Hemmnisse für die Dekarbonisierung mittelständischer Unternehmen identifiziert (Abb. 3). Dazu zählen insbesondere wirtschaftliche Hürden: hohe Investitionskosten, starke Eigenkapitalfinanzierung, Unsicherheiten hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung von Energie- und CO₂-Preisen. Diese werden häufig durch begrenzte personelle Ressourcen verstärkt. So ist beispielsweise die Beantragung von Fördermitteln mit einem erheblichen Aufwand verbunden, der gerade für kleinere Unternehmen schwer zu bewältigen ist. Auch infrastrukturelle Anforderungen, etwa im Zusammenhang mit dem Netzausbau, können durch lange Planungs- und Genehmigungsprozesse zusätzliche Unsicherheiten erzeugen.

 

Abbildung 3: Hürden bei der Transformation im industriellen Mittelstand

Methodik

Die Ergebnisse der Studie stammen aus einer Kombination von quantitativen und qualitativen Methoden, welche in vier Schritten erfolgten:

  1. Systematische Literaturauswertung
    Zunächst wurde der Status quo des Mittelstandes bei der Dekarbonisierung der Prozesswärme sowie die wichtigsten Hürden systematisch aufgearbeitet.
  2. Einbindung umfangreicher Praxiserfahrung der FfE
    Die Ergebnisse der Recherche wurden durch die aus über 15 Jahren Praxiserfahrung stammende Expertise der FfE eingeordnet, gewichtet und ergänzt. Darauf aufbauend wurden die Branchencases erstellt.
  3. Hintergrundgespräche mit Unternehmen
    Ergänzend wurden Gespräche mit 14 Technologieherstellern, Verbänden und Unternehmen verschiedener mittelständischer Branchen geführt, um das Verständnis für die Herausforderungen des Mittelstandes zu vertiefen und realistische Annahmen für die Branchencases zu treffen.
  4. Strukturierter Workshop
    Die Zwischenergebnisse im Projekt wurden in einem Workshop, an dem 15 Branchen- und Unternehmensvertreter teilnahmen, validiert und ergänzt.

Darauf aufbauend wurden die Branchencases durch eine Wirtschaftlichkeitsanalyse auf Basis der Kapitalwertmethode nach VALERI-Norm bewertet. Zur Einordnung und Validierung der daraus abgeleiteten Erkenntnisse wurden Sensitivitätsanalysen durchgeführt, um die Auswirkungen zentraler Einflussfaktoren (Energieträgerpreise, Förderungen, Warmwasserspeicher, COP) auf die Wirtschaftlichkeit abzubilden.

Fazit

Insgesamt zeigt sich, dass die Elektrifizierung der Prozesswärme erhebliche Potenziale für eine Senkung der Betriebskosten, gesteigerte Resilienz und Emissionsminderungen birgt. Gleichzeitig stellt die Wirtschaftlichkeit eine zentrale Hürde dar. Während sich aufgrund der kurzen Amortisationszeiträume Investitionen in Niedertemperatur-Wärmepumpen schon heute in vielen Fällen als wirtschaftlich erweisen, ist das Bild bei anderen Technologien und höheren Temperaturniveaus weniger eindeutig.

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Transformation weniger an der technischen Machbarkeit scheitert, sondern vor allem an wirtschaftlichen und strukturellen Rahmenbedingungen. In diesem Kontext werden in der Studie auch politische Handlungsempfehlungen formuliert, die insbesondere auf verbesserte Investitionsbedingungen, planbare Energiepreise und eine stärkere Unterstützung des Mittelstands abzielen.

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