SmInd – Sektormodell Industrie

Wofür wird SmInd verwendet?

Das Sektormodell Industrie (SmInd) analysiert die Transformation des europäischen Industriesektors hin zur Klimaneutralität. Es ermöglicht die Berechnung von Treibhausgasverminderungspfaden auf verschiedenen Ebenen – von Wirtschaftszweigebene über ausgewählte, bottom-up abgebildete industrielle Prozesse bis hin zu spezifischen Maßnahmen.

Mit SmInd lassen sich die zentralen Fragestellungen zur Industriepolitik und Dekarbonisierung beantworten wie:

Welche Anforderungen und Auswirkungen haben verschiedene Transformationspfade der Industrie auf das Energiesystem in Europa?
Welche Auswirkungen hat eine Verzögerung der Transformation?
Wie beeinflusst die Verfügbarkeit von Carbon Capture- und Wasserstoff-Technologien die Emissionsminderung?
Wie entwickelt sich die Industrie aktuell im Vergleich zum Klimaneutralitäts-Zielpfad

Modellierung

SmInds Eingangsdaten umfassen sowohl Primärdaten aus über 200 Energieeffizienzaudits und Expertengesprächen als auch aus Statistiken und Literatur wie Branchen- und Technologieberichte. 47 energieintensive Prozesse werden detailliert anhand der Produktionsmengenentwicklung und der Vorgabe der spezifischen energetischen und stofflichen Bedarfen sowie spezifischen Emissionen bottom-up modelliert. Der verbleibende Teil der Bedarfe und Emissionen wird prozessunspezifisch für jeden Wirtschaftszweig anhand des zu erwartenden Wirtschaftswachstums top-down modelliert. Für die Modellierung werden verschiedene Datentypen herangezogen:

Technologiedaten zur Auswertung der Treibhausgasverminderungsmaßnahmen: Informationen zu Lebensdauern, Austauschraten, Wirkungsgraden und Kosten von Technologien.
Industriestruktur: Energie- und Anwendungsbilanzen, Energiebedarfe je Wirtschaftszweig, teilweise bis auf Energieträger- und Anwendungslevel, prozessspezifische Produktionsmengen, prozessspezifische energetische sowie stoffliche Bedarfe, prozessspezifische Emissionswerte, Betriebs- und Beschäftigtenzahlen je Wirtschaftszweig, Energie- und CO2-Preise.

Das Modell unterscheidet vier Kategorien von Minderungsmaßnahmen:

Verfahrensroutenwechsel (prozessspezifisch anwendbar)
Brennstoffwechsel, meist Elektrifizierung von Thermoprozessanlagen
Erhöhung der Energieeffizienz
CO₂-Abscheidung (prozessspezifisch anwendbar)

Den vier Kategorien können circa 175 Verminderungsmaßnahmen zugeordnet werden. Die Auswirkungen dieser Maßnahmen werden auf Basis umfangreicher Daten berechnet und hinsichtlich Energieverbrauch, Emissionen und Kosten bewertet.

SmInd liefert detaillierte Ergebnisse für die EU27+3-Länder, jährlich aufgelöst für den Zeitraum 2019 (Basisjahr) bis 2050. Die Daten sind auf 13 Wirtschaftszweige, 47 Prozesse, 14 Energieträger, 9 Rohstoffe und 12 Anwendungsbereiche differenziert. Zusätzlich ermöglicht das Modell eine Regionalisierung bis auf NUTS-3-Ebene sowie die Generierung stündlicher Strom- und Wärmelastgänge anhand synthetischer Lastprofile.

Die ermittelten Endenergiebedarfe der Industrie fließen zudem in das ISAaR-Modell ein, wodurch SmInd nahtlos in die Modelllandschaft der Forschungsgesellschaft eingebettet ist.

SmInd wurde im Rahmen von der Dissertation „Entwicklung eines Industriemodells zur Ableitung kostenoptimierter Energietransformationspfade der deutschen Industrie“ (Tobias Hübner, 2023) und „CO₂ Abatement in the European Industry Sector“ (Andrej Guminski, 2022) entwickelt.

Modellgestützte Analyse synthetischer Brennstoffe in der Industrie bei ambitioniertem Klimaschutz