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Studie skizziert Pfade zur Dekarbonisierung der Industrie
Fraunhofer-Analyse: Mehrere Wege führen im Industriesektor zum Nachhaltigkeitsziel

Die Industrie war in Deutschland zuletzt der zweitgrößte Emittent von Treibhausgasen nach der Energiewirtschaft. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass der Sektor einen entscheidenden Beitrag zur Klimaneutralität leisten kann – wenn es ihm gelingt, die CO2-Emissionen drastisch zu senken. Wie das in der Praxis aussehen könnte, hat das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums untersucht.

Im Rahmen des Projekts „Langfristszenarien für die Transformation des Energiesystems in Deutschland“ haben die Forscher mehrere Ansätze zur Dekarbonisierung der Industrie miteinander verglichen. Und festgestellt, dass mehrere Wege ans Ziel führen können.

Für die Analyse haben die Experten modelliert, wie sich die Umstellung auf klimaneutrale Brennstoffe und Prozesse in drei unterschiedlichen Szenarien auswirken könnte:

TN-Strom

Die erste Möglichkeit ist eine weitgehende Elektrifizierung kombiniert mit dem Einsatz von grünem Wasserstoff überall dort, wo es keine rein elektrische Lösung gibt. In der Chemieindustrie wird H2 beispielsweise als Rohstoff zur Herstellung von Methanol oder Ammoniak benötigt.

TN-H2

Beim zweiten Ansatz erfolgt eine umfassende Umstellung auf Wasserstoff. Der Energieträger wird dabei auch als Rohstoff genutzt und ersetzt fossile Brenn- und Rohstoffe.

TN-PtG/PtL

Das dritte Szenario untersucht den Einsatz von CO2-neutralem Erdgas auf Basis erneuerbaren Stroms (Power-to-Gas, kurz: PtG, PtL steht für Power-to-Liquid). Es kann dem Erdgasnetz in steigenden Anteilen beigemischt werden und es schließlich vollständig ersetzen. Auch das Methan kann energetisch und stofflich genutzt werden.

Weitere flankierende Maßnahmen sind ein ambitionierter Anstieg der Energie- und Materialeffizienz sowie Fortschritte bei der Kreislaufwirtschaft. Den Berechnungen zufolge kann der Industriesektor dann auf allen drei Pfaden bis 2050 eine Minderung der Treibhausgasemissionen um etwa 97 Prozent gegenüber dem Referenzjahr 1990 erreichen. Die verbleibende Menge Kohlendioxid entsteht bei den Industrieprozessen selbst und müsste durch negative Emissionen kompensiert werden, um vollständige Klimaneutralität zu erreichen. Auch das gesteckte Zwischenziel einer Halbierung des CO2-Ausstoßes bis 2030 würde in allen drei Szenarien erreicht.

Das im Rahmen der Novelle des Klimaschutzgesetzes 2021 verschärfte Klimaschutzziel für den Sektor Industrie berücksichtigt die Studie jedoch nicht. Um an die darin geforderte Emissionsminderung von 58 Prozent bis 2030 und Klimaneutralität bis 2045 heranzukommen, sind laut den Autoren noch tiefgreifendere Maßnahmen notwendig.

Das Energiesystem steht vor einer Transformation

In allen Szenarien erfolgt ein tiefgreifender Wandel des gesamten Energiesystem: Der Gesamtenergieverbrauch sinkt bis 2050 im Vergleich zum Referenzjahr 2015 um 19 (TN-PtG/PtL) bis 24 Prozent (TN-Strom). Das ist vor allem auf Effizienzsteigerungen zurückzuführen – die Energieeffizienz steigt im selben Zeitraum um 36 (TN-PtG/PtL) bis 40 Prozent (TN-Strom).

Energieverbrauch im Industriesektor

in TWh, Quelle: AGEB

Hohe Investitionen in neue Technologien erforderlich

Die Transformation ist in jedem Fall mit erheblichen Kosten verbunden. Sie liegen für den Aus- beziehungsweise Umbau der Infrastruktur und für die Energieträger deutlich über denen für die Umrüstung von Industrieanlagen selbst. Im Zeitraum von 2015 bis 2050 werden sie der Studie zufolge zwischen knapp 60 (TN-Strom und TN-H2) und fast 65 Milliarden Euro (TN-PtG/PtL) liegen. Während bei TN-Strom und TN-H2 ein massiver Ausbau der Infrastruktur und umfassende Änderungen vieler Anlagen notwendig wären, schlüge bei TN-PtG/PtL vor allem der sehr teure Energieträger des CO2-neutralen Erdgases zu Buche.

Unabhängig davon, ob am Ende ein Brennstoffwechsel – zum Beispiel auf PtG – oder eine komplette Umrüstung der Prozesse, etwa auf Strom, zur Massenproduktion etwa von Stahl, Zement oder Chemikalien vorgenommen wird, sind technische Innovationen von großer Bedeutung. Damit der Wandel zu einer nachhaltigen Industrie gelingen kann, müssen auch Lösungen zum Einsatz kommen, die heute noch in der Entwicklungsphase stecken, betonen die Autoren. Nur so seien die Herausforderungen in den einzelnen Branchen zu meistern.

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