Sektor Deep Dive

Industrie

Der Industriesektor umfasst die verarbeitende Industrie und den Bergbau - darin die besonders energieintensiven Subsektoren Metallerzeugung (Eisen und Stahl), Verarbeitung von Steinen und Erden (Zement, Kalk, …) und Grundstoffchemie (AGEB, 2022). Energie hat in der Industrie drei große Anwendungsbereiche: Prozesswärme (Erzeugung von Dampf, Industrieöfen), mechanische Energie (Motoren, Beleuchtung) und Raumwärme. Hinzu kommt nicht-energetische Nutzung als Rohstoff der chemischen Industrie.

Um die Treibhausgasemissionen im Industriesektor zu senken, sind subsektorspezifische Strategien notwendig, die sich in fünf Kategorien einteilen lassen: Brennstoffwechsel (z.B. Ersatz von Erdgas durch erneuerbaren Strom), Effizienz (ressourcenschonender Einsatz von Material und Energie), innovative Produktionsverfahren (z.B. wasserstoffbasierte Direktreduktion von Eisenerz), Kreislaufwirtschaft (z.B. stärkere Nutzung von Stahlschrott) und Suffizienz (Rückwirkung der verringerten Nachfrage nach energieintensiven Produkten auf die Industrie).

Zwischen 1990 und 2020 wurden die Treibhausgasemissionen der Industrie um etwa 36% gesenkt (UBA, 2021) - der Großteil in den Jahren nach der Wiedervereinigung. Der Expertenrat für Klimafragen kommt daher in seinem Zweijahresgutachten (Expertenrat, 2022) zu dem Schluss, dass die Minderung im Vergleich zum Zeitraum 2011-2020 um den Faktor 10 erhöht werden muss, um die Klimaziele für 2030 zu erreichen.

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Rückschritt
erfolgreich

Jährliche energie- und prozessbedingte THG-Emissionen des Industriesektors

206% erfolgreich im Vergleich zum Szenario Technologiemix
Sondereffekt
Energiekrise

Jährliche THG-Emissionen des Industriesektors, die aus der Nutzung fossiler Energieträger und in chemischen Prozessen der Materialverarbeitung entstehen. Nicht enthalten sind Strom- und Fernwärmeerzeugung (siehe Umwandlungssektor).

Dies ist der Hauptindikator für die Zielerreichung des Sektors. Er bedient die europäischen und internationalen Berichtspflichten, auch das Sektorziel der Bundesregierung bezieht sich darauf. Für eine gelungene Transformation und die Erreichung der Klimaziele ist neben dem Zwischenziel 2030 eine beinahe vollständige Vermeidung der THG-Emissionen bis 2045 notwendig (etwa -95% gegenüber 1990 bzw. etwa -92% gegenüber 2015).

Zentrale Punkte

  1. Die Reduktion der THG-Emissionen muss stark beschleunigt werden.
  2. Null-Emissionen werden vermutlich in der Industrie nicht erreicht.
  3. Der Indikator setzt sich aus energie- und prozessbedingten THG-Emissionen zusammen, die unterschiedlich adressiert werden müssen.

Jährliche energie- und prozessbedingte CO₂-Emissionen der Industrie pro Einheit Bruttoinlandsprodukt

299% erfolgreich im Vergleich zum Szenario Technologiemix
Sondereffekt
Energiekrise

Dieser Indikator setzt die jährlichen CO₂-Emissionen des Industriesektors in Bezug zur Gesamtwirtschaft, ausgedrückt im Bruttoinlandsprodukt. Er zeigt damit die Emissionsintensität des Sektors.

Die Angabe der spezifischen CO₂-Emissionsintensität bereinigt die CO₂-Emissionen der Industrie um Wachstumseffekte. Für die Erreichung der Klimaziele ist unabhängig vom wirtschaftlichen Wachstum eine starke Emissionsminderung notwendig.

Zentrale Punkte

  1. Die CO₂-Emissionsintensität der Industrie muss bis 2045 ähnlich wie die absoluten Emissionen auf nahezu Null sinken.
  2. Die Kombination der beiden Indikatoren ermöglicht eine Abschätzung des Erfolgs der Transformation, indem die Abwanderung industrieller Wertschöpfung als potenzielle alleinige Ursache der Emissionsminderung ausgeschlossen wird.
  3. Sinken die absoluten THG-Emissionen und die Emissionsintensität, kann von einer erfolgreichen Transformation durch Substitution emissionsintensiver Inputfaktoren bei Erhalt der Wertschöpfung ausgegangen werden.

Jährlicher Biomasseeinsatz in der Industrie

136% erfolgreich im Vergleich zum Szenario Technologiemix

Dieser Indikator zeigt den jährlichen Biomasseeinsatz zur Bereitstellung von Energie im Industriesektor. Die stoffliche Nutzung (Chemie, Holzverarbeitung und Papierproduktion) ist nicht enthalten.

Biomasse als Energieträger hat in der Industrie in einigen Branchen Tradition. Dort wird vor allem auf Reststoffe der Produktion zurückgegriffen, wie sie etwa in der Papierproduktion oder der Holzverarbeitung anfallen. Diese Reststoffe sind als Energieträger oft sehr attraktiv, da sie am Standort vorhanden sind und dadurch wirtschaftlich eingesetzt werden können. Da der in ihnen enthaltene Kohlenstoff biogener Natur ist, sind sie darüber hinaus als CO₂-neutral bewertet. Die Verwendung von Biomasse kann dabei helfen, die Sektorziele zu erfüllen.

Zentrale Punkte

  1. Die energetische Nutzung von Biomasse kann helfen, das Sektorziel der Industrie zu erreichen.
  2. Gesamtsystemisch ist eine Nutzung über die durch die Reststoffverfügbarkeit gesetzte Grenze kritisch zu sehen.
  3. Erfolgreiche Transformationsszenarien weiten die Nutzung vermutlich nicht deutlich aus. Es kann aber große Abweichungen geben.

Projektpipeline der Stahlproduktion über wasserstoffbasierte Direktreduktion

215% erfolgreich im Vergleich zum Szenario Technologiemix

Dieser Indikator zeigt die physische Stahlproduktion über das Verfahren der wasserstoffbasierten Direktreduktion. In den Ist-Daten sind existierende sowie geplante Produktion enthalten.

Stahl wird in Deutschland weit überwiegend in zwei Verfahren hergestellt: Primär in der kohlebasierten Hochofenroute und sekundär in der schrottbasierten EAF-Route (Elektrolichtbogenofen). Die Substitution der THG-emissionsintensiven Hochofenroute ist eine wichtige Voraussetzung, um die Indikatoren "Öl- Kohle- und Gasverbrauch in der Industrie” und “Energie- und prozessbedingte THG-Emissionen des Industriesektors” im Sinne einer Zielerreichung zu beeinflussen.

Zentrale Punkte

  1. Die CO₂-arme Stahlproduktion ist eine Schlüsseltechnologie für die Erreichung der Klimaziele der Industrie.
  2. Für die Primärproduktion ist die wasserstoffbasierte Direktreduktion wahrscheinlich eine zentrale Technologie.
  3. Laut Zielpfad sind bis 2030 etwa 25 Mt, bis 2045 etwa 40 Mt CO₂-arme Produktion notwendig. Davon vermutlich etwa die ein Drittel bis die Hälfte Primärerzeugung.

Jährliche Stahlproduktion in der schrottbasierten Sekundärroute

−120% Rückschritt im Vergleich zum Szenario Technologiemix

Dieser Indikator zeigt die physische Stahlproduktion in der Sekundärroute (schrottbasiert). Er ist damit auch ein Indikator für verstärkte Kreislaufwirtschaft.

Stahl wird in Deutschland weit überwiegend in zwei Verfahren hergestellt: Primär in der kohlebasierten Hochofenroute und sekundär in der schrottbasierten EAF-Route (Elektrolichtbogen). Die Substitution der THG-emissionsintensiven Hochofenroute ist eine wichtige Voraussetzung, um die Indikatoren "Öl- Kohle- und Erdgasverbrauch in der Industrie” und “Energie- und prozessbedingte THG-Emissionen des Industriesektors” im Sinne einer Zielerreichung zu beeinflussen.

Zentrale Punkte

  1. Die CO₂-arme Stahlproduktion ist eine Schlüsseltechnologie für die Erreichung der Klimaziele der Industrie.
  2. Der Ausbau der Sekundärroute ist ein wichtiger Hebel.
  3. Bis 2030 sind etwa 25 Mt, bis 2045 40 Mt CO₂-arme Produktion laut Zielpfad notwendig - davon vermutlich etwa die Hälfte Sekundärerzeugung.

Endenergiebedarf der Industrie pro Einheit Bruttoinlandsprodukt

138% erfolgreich im Vergleich zum Szenario Technologiemix
Sondereffekt
Energiekrise

Dieser Indikator gibt den Endenergiebedarf des Industriesektors gemessen am Bruttoinlandsprodukt an. Sinkende Werte können Effizienzsteigerungen anzeigen.

Dieser Indikator wird als Quotient aus Endenergiebedarf und Bruttoinlandsprodukt berechnet. Hohe Werte geben hohe Energieintensität wieder - üblicherweise anzutreffen in der Grundstoffindustrie (hoher Energieeinsatz, geringer Wert des Produktes). Sinkende Werte können auf steigende Energie- und Materialeffizienz hindeuten oder auf Wertsteigerungen der Produkte, allerdings ebenso auf eine Verschiebung von Grundstoffindustrien (Rohstahl, Basischemie) zur Weiterverarbeitung von Produkten (Maschinenbau, Pharmazie).

Zentrale Punkte

  1. Der Indikator gibt die Energieintensität an, durch höhere Effizienz sinkt er.
  2. Eine sinkende Energieintensität vereinfacht (bzw. ermöglicht) die erfolgreiche Transformation.
  3. “Energy efficiency first” ist ein zentrales Element europäischer und deutscher Energiepolitik.

Anteil von Strom am Endenergiebedarf der Industrie

−594% Rückschritt im Vergleich zum Szenario Technologiemix

Dieser Indikator gibt an, welcher Anteil des Endenergiebedarfs des Industriesektors direktelektrisch bereitgestellt wird.

Ein robustes Ergebnis in der großen Mehrheit erfolgreicher Transformationsszenarien ist die Elektrifizierung des industriellen Endenergiebedarfs. Der Grad der direkten Elektrifizierung - in Abgrenzung zur indirekten Elektrifizierung über Wasserstoff oder synthetische Brennstoffe - ist szenarioabhängig und kann stark variieren.

Zentrale Punkte

  1. Der Elektrifizierungsgrad der Endenergienachfrage steigt - je nach Szenario mehr oder weniger - an.
  2. Dieses Wachstum ist durch neue Anwendungen (elektrifizierte Prozesswärme) getrieben und überkompensiert Effizienzgewinne traditioneller Anwendungen (Motoren, Beleuchtung).
  3. Eine verspätete Entwicklung ist unter Umständen nur durch tiefe Eingriffe in die Anlagenstruktur aufzuholen und wirtschaftlich vermutlich ineffizient.

Jährlicher Öl- Kohle- und Erdgasbedarf in der Industrie

118% erfolgreich im Vergleich zum Szenario Technologiemix
Sondereffekt
Energiekrise

Dieser Indikator beschreibt den jährlichen Bedarf der wichtigsten fossilen Energieträger in der Industrie. Berücksichtigt ist nur die energetische Nutzung, nicht die stoffliche Nutzung in der Chemie.

Die drei wichtigsten fossilen Energieträger Öl, Kohlen (Braun- und Steinkohle) und Erdgas bedienen den Großteil des industriellen Energiebedarfs in 2020. Erdgas ist mit 220 TWh der am meisten (und breitesten) genutzte fossile Energieträger. Kohlen (88 TWh) werden weit überwiegend (~⅔) in der Stahlerzeugung eingesetzt. Öle (28 TWh) werden geringfügig aber über alle Subsektoren verteilt genutzt, mit Schwerpunkt in der Chemieindustrie.

Zentrale Punkte

  1. Die fossilen Energieträger Öl, Kohle und insbesondere Erdgas sind in 2020 das Rückgrat der Energieversorgung der Industrie.
  2. Für eine erfolgreiche Transformation ist ein nahezu vollständiger Ersatz notwendig: verbleibende fossile Nutzung ist mit einem erfolgreich transformierten Energiesystem nur unter sehr engen Voraussetzungen kompatibel.
  3. In der Vergangenheit wurde die Nutzung bereits stark reduziert, dies muss aber deutlich beschleunigt werden.