Wie kann die Dekarbonisierung der Schwerindustrie und ihre CO2-Neutralität erreicht werden?

Die Schwerindustrie, eine Industrie mit hohen Emissionen

Die in der Schwerindustrie verwendeten Verfahren sind sehr energieintensiv und erfordern das Arbeiten bei sehr hohen Temperaturen, die manchmal 1000 °C überschreiten. So ist die Schwerindustrie im Jahr 2018 für drei Viertel der CO2-Emissionen der französischen Industrie verantwortlich, was etwa 15 % der Emissionen des gesamten Landes entspricht¹Mathilde. (2021, 20 décembre). Décarboner l’industrie lourde : un défi impossible pour la transition écologique ? – Réseau Action Climat.. Die Schwerindustrie muss also in erster Linie ihre Emissionen reduzieren, wenn die nationalen Ziele erreicht werden sollen.

3 Lösungsansätze zur Dekarbonisierung der Schwerindustrie

Lösungsansatz Nr. 1: Konsequente Investitionen in die Modernisierung von Industrieanlagen tätigen

Dieser notwendige Schritt erfordert jedoch hohe Investitionen, die die Industrie sehr langfristig binden, insbesondere für den Ersatz von Produktionsanlagen, die mit neuen kohlenstofffreien Energiequellen (erneuerbare Energien…) betrieben werden müssen. Diese Investitionen haben einen erheblichen Einfluss auf die Produktionskosten.

Die meisten Unternehmen der Schwerindustrie liefern jedoch Commodity-Produkte und können daher die Kosten für eine kohlenstoffarme Produktion nicht an ihre Kunden weitergeben. Stahl, Aluminium, Zement oder auch Chemikalien, um nur einige zu nennen, werden auf sehr wettbewerbsintensiven Weltmärkten gehandelt, auf denen der Preis bei weitem der wichtigste Entscheidungsfaktor ist.

Darüber hinaus haben Industrieanlagen in der Regel eine Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten, über die sich die Produktionsanlagen maximal amortisieren und rentieren müssen. Die meisten Unternehmen sind daher nicht bereit, ihre Produktionsanlagen zu wechseln, bevor sie diese an ihren jüngsten Standorten einige Jahre genutzt haben.

Lösungsansatz Nr. 2: Die F&E intensivieren, um die Reife der Technologien zu gewährleisten

Es gibt zwar Lösungen zur Begrenzung der Scope-1-Emissionen, wie die Verbesserung der Energieeffizienz, die Kraft-Wärme-Kopplung oder CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage), doch reichen diese nicht aus, um eine vollständige und langfristige Dekarbonisierung zu erreichen.

Die Einführung von emissionsfreien Technologien wird vor allem aufgrund ihrer mangelnden Reife noch einige Zeit in Anspruch nehmen. Einige, wie die Elektrifizierung der energieintensivsten Industrieanlagen (z. B. Öfen), befinden sich noch in der Entwicklungsphase und müssen ihre Leistungsfähigkeit erst noch unter Beweis stellen, so dass diese Investitionen für Unternehmen, insbesondere für mittelgroße Unternehmen, noch zu riskant sind.

Die Verwendung von Wasserstoff als Brennstoff (als Ersatz für Gas) kann ebenfalls ein guter Hebel für die Dekarbonisierung zu sein. Seine Entwicklung wird jedoch insbesondere durch den Mangel an Produktions- und Verteilungsinfrastrukturen sowie durch die mit seiner Speicherung verbundenen Herausforderungen eingeschränkt (der ausgereifteste Speicherweg ist die Speicherung in flüssigem Aggregatszustand, was eine beträchtliche Energiemenge erfordert)²Deschamps, J. (2021, 12 juillet). Le stockage, un verrou majeur de la filière hydrogène. Polytechnique Insights..

Diese Alternativen bedürfen also noch der technologischen Entwicklung, um reif genug zu sein und in großem Maßstab zu einem wettbewerbsfähigen Preis eingesetzt werden zu können. Die großen Pilotprojekte führender Industrieunternehmen wie Verallia in der Glasbranche, das einen groß angelegten Versuch mit elektrischen Glasöfen durchführt³Monnier, P. (2022, 13 janvier). Verallia devrait passer un four de cognac en 100 % électrique pour 2024., oder ArcellorMittal in der Stahlbranche, das Wasserstoff in seinen Hochöfen einsetzt⁴ArcelorMittal Europe produira de l’acier vert à partir de 2020. (2022, août 8). ArcelorMittal en France., dürften diese technologischen Lösungen erproben und ihre breitere Einführung ermöglichen.

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Lösungsansatz Nr. 3: Die betrieblichen Prozesse überdenken, damit die Dekarbonisierung der gesamten Produktionskette gelingt

Schließlich sind einige Schwierigkeiten auch in bestimmten industriellen Prozessen begründet, wie z. B. in der Zementindustrie. Die Herstellung eines der Bestandteile von Zement, Klinker, beruht auf der Entsäuerung von Kalkstein, bei der CO2 als Nebenprodukt anfällt. Um ihre Treibhausgasemissionen zu senken, dürfen sich die Unternehmen daher nicht auf den Einsatz von kohlenstofffreier Energie beschränken, sondern müssen die Zusammensetzung des Zements selbst überdenken, um die mit dem Klinker verbundenen Emissionen zu reduzieren.

In der Glasindustrie ist es nicht möglich, die Produktionsanlage anzuhalten, ohne Schäden zu riskieren, da Soda und Kalk, die bei 1500 Grad zusammengeschmolzen werden, um Glas herzustellen, im Glasofen erstarren würden. Der Glasofen muss daher durchschnittlich 15 Jahre lang ohne Unterbrechung laufen⁵La quête accomplie d’un four écologique | AGC Glass Europe. (s. d.). AGC Glass Europe. https://www.agc-glass.eu/fr/news/story/la-quete-accomplie-dun-four-ecologique#:~:text=De%20plus%2C%20un%20four%20pour,la%20reconstruction%20d’un%20four.. Aus diesem Grund kann der technologische Übergang nur in dem Moment erfolgen, wenn eine Anlage am Ende ihrer Lebensdauer ersetzt werden muss.

Zu den wirtschaftlichen und technologischen Herausforderungen der Industrie kommen also noch betriebliche Herausforderungen hinzu, was dazu beiträgt, dass die Fortschritte bei der Reduzierung ihrer Treibhausgasemissionen langsamer werden.

Die Schwerindustrie steht bei der Reduzierung ihrer Scope-1-Emissionen vor zahlreichen Herausforderungen, die vor allem technologischer, betrieblicher oder wirtschaftlicher Art sind, wie z. B. die Rentabilität der Industrieanlagen oder die fehlende Möglichkeit, die Kosten einer kohlenstoffarmen Produktion auf das Endprodukt abzuwälzen. Die Energiewende, die zur Reduzierung der Scope-1-Emissionen der Schwerindustrie notwendig ist, muss daher schrittweise erfolgen und sich auf die großen Konzerne als Träger von Vorzeigeprojekten sowie auf die Unterstützung durch die öffentliche Hand in Frankreich und der Europäischen Union stützen. Technologische Lösungen, die z. B. auf Wasserstoff oder Elektrifizierung basieren, müssen erst ausgereift sein, bevor sie eingesetzt werden können, und sie benötigen viele Ressourcen. Wenn auch Sie Fragen zur Dekarbonisierung Ihrer Prozesse haben, zögern Sie nicht, unser Team zu kontaktieren!

Über den Autor, 

Charles, Consultant in Alcimeds Energie-, Umwelt- und Mobilitätsteam in Frankreich