Energiewende und Industrie - Wie passt das zusammen ?
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Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen ?
Energiewende und Industrie „Unser Energiesystem und unsere
Wie passt das zusammen? Industrie sind eng miteinander verzahnt.
Es macht daher Sinn, beide zusammen
zu denken.”1)
1)
Strategische Forschungsagenda Energiewende: Arbeitspapier des Forschungs-
forums Energiewende Seite 22, Stand 07.10.2014
2 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 3Energiewende Klimaschutz ist der Treiber für den
Umbau unserer Energieversorgung –
weltweit.
Die Weichen für eine neue, überwiegend
auf erneuerbaren Energien basierende Deutschland geht mit der Energiewende beim Klimaschutz
voran. Ziel ist es, die klimaschädlichen Emissionen gegen-
Energieversorgung sind gestellt. über dem Basisjahr 1990 bis zum Jahr 2020 um 40 Prozent,
bis 2030 um 55 Prozent, bis 2040 um 70 Prozent und
Mit ihrem Energiekonzept hat die Bundesregierung im Jahr
schließlich bis 2050 um 80 bis 95 Prozent zu senken.
2010 die Weichen für eine neue, überwiegend auf erneuer-
baren Energien basierende Stromversorgung in Deutschland
Die Europäische Union hat im Oktober 2014 als Nachfolge
gestellt. Der Anteil der erneuerbaren Energien am Brutto-
der „20-20-20-Ziele“ von 2008, den Rahmen für die Klima-
stromverbrauch soll bis zum Jahr 2020 auf mindestens
und Energiepolitik bis zum Jahr 2030 beschlossen. 40-27-27
35 Prozent und bis zum Jahr 2050 auf mindestens 80 Prozent
ist die neue EU-Klimaformel: Die Treibhausgasemissionen
gesteigert werden.
sollen gegenüber 1990 um mindestens 40 Prozent gesenkt
werden, der EU-weite Anteil erneuerbarer Energien am Ge-
Die Erneuerbaren haben bei der samtverbrauch soll auf mindestens 27 Prozent steigen und
der Energieverbrauch um 27 Prozent gesenkt werden.3)
Stromversorgung erstmals die Nase
vorn. Auch international ist für den Zeitraum nach 2020 ein Nach-
folgeabkommen für das Kyoto-Protokoll von 1997 vorgesehen,
Im Jahr 2014 lag der Anteil der Erneuerbaren an der Strom- das dann alle Staaten – also Industrie-, Schwellen- und
erzeugung bereits bei 27,8 Prozent, d.h. 161 TWh von ins- Entwicklungsländer – dazu verpflichten soll, einen angemes-
gesamt verbrauchten 579 TWh. senen Beitrag zum internationalen Klimaschutz zu leisten.
Damit haben die erneuerbaren Energien erstmals die Braun-
kohle (26,9 Prozent) als wichtigsten Energieträger im deutschen
Stromerzeugungsmix abgelöst.2)
2)
BMWi: Erneuerbare Energien im Jahr 2014, Stand Februar 2015 und AG Energie-
bilanzen: Stromerzeugung nach Energieträgern 1990 - 2014 (Stand 27.02.2015). 3)
Europäische Union: 2030 Framework for Climate and Energy Policies.
Quelle: http://www.ag-energiebilanzen.de/, Zugriff am 6.3.2015 Quelle: http://ec.europa.eu/clima/policies/2030/index_en.htm, Zugriff am 2.2.2015
4 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 5Energieeffizienz ist die zweite Säule
der Energiewende.
Weltweit steigt die Nachfrage nach Energie, viele unserer
natürlichen Energieressourcen sind jedoch endlich.4)
Es ist daher absehbar, dass sich die Lage an den Energie-
märkten zuspitzen und die Energiepreise massiv ansteigen 0
125.7 A
werden. Die zunehmende Verbrennung fossiler Energieträger
125.7 A
145. 1
732. 1
beschleunigt zudem den Klimawandel. Die Steigerung der
Energieeffizienz wirkt dagegen dämpfend auf die Energie-
preise, senkt die Abhängigkeit von Energieimporten, mindert
den Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid, erhöht
die Versorgungssicherheit und wirkt drohenden Energie-
verteilungskonflikten entgegen.
Der schonende Umgang mit und die intelligente Nutzung
von Energie ist daher eine der zentralen Herausforderung
der Zukunft.
Energiewende und Herausforderungen
für die Industrie
Die Industrie hat mit Abstand den
größten Anteil am Stromverbrauch in
Deutschland.
Im Jahr 2013 betrug der Anteil der Industrie am Strom-
verbrauch rund 46 Prozent, gefolgt von den Haushalten
mit 26 Prozent, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen
mit 24 Prozent sowie Verkehr und Landwirtschaft mit je
2 Prozent.5)
4)
Z.B. International Energy Agency: World Energy Outlook, 12.11.2014.
Quelle: http://www.worldenergyoutlook.org/, Zugriff am 19.11.2014 5)
Quelle: http://de.statista.com, Zugriff am 1.2.2015
6 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 7Unser Stromversorgungssystem und Die Stromversorgung der Zukunft ist
unsere Industrie sind eng miteinander vielfältiger, kleinteiliger, volatiler und
verzahnt. überwiegend dezentral.
Unser Wohlstand und die Leistungsfähigkeit unserer Industrie In den kommenden Jahren werden die erneuerbaren Energien
sind untrennbar mit einer sicheren und zuverlässigen Versor- zur dominierenden Stromquelle. Der Stromerzeugungsmix wird
gung mit Elektrizität verbunden. sich damit fundamental wandeln:
Konsequenterweise heißt das, dass Elektrizität auch in Zukunft – Der Strom wird nicht mehr dort erzeugt, wo er gebraucht
zu jeder Zeit, an jedem Ort, in ausreichendem Maße und in wird, sondern an anderer Stelle, ggf. sehr weit entfernt.
ausreichender Qualität zur Verfügung gestellt sein muss. – Der Strom wird zunehmend in kleinen, in der Fläche weit
verteilten Einheiten erzeugt.
– Der Strom wird nicht immer dann erzeugt, wenn er
gebraucht wird, sondern wenn beispielsweise die Sonne
scheint oder der Wind weht.
Insbesondere die beiden letzteren Veränderungen stellen für
die Industrie die Herausforderung dar, sich – sei es aus tech-
nischen oder wirtschaftlichen Gründen – an eine mehr oder
weniger fluktuierende Stromversorgung anzupassen.
Es macht daher Sinn, Stromversorgungssystem und Industrie
zusammen zu denken.
8 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 9Industrie und das Internet der Dinge Das Internet der Dinge, Dienste und Menschen ist für die
deutsche Industrie eine große Chance, denn damit werden
bis zu 30 Prozent Produktivitätssteigerung möglich. Durch-
Das Internet wird in Zukunft in großem Umfang auch in den satz und Verfügbarkeit der Anlagen können gesteigert werden,
Fabriken Einzug halten und die Basis für sogenannte cyber- durch flexible Produktion kann eine bessere Auslastung der
physische Systeme bilden, bei denen Produkte und Herstel- Anlagen erreicht und Skaleneffekte der Großserie können mit
lungsprozesse untereinander und mit dem Internet vernetzt individualisierten Produkten kombiniert werden. Internet der
sind. Damit können reale Produktionsanlagen mit Web- Dinge, Dienste und Menschen steht daher auch für optimale
anbindung direkt miteinander interagieren. Bedienung, zielgerichteten Service und Energieeinsparung.
Der Begriff „Internet der Dinge, Dienste und Menschen“ steht
stellvertretend für diese Entwicklung.
10 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 11Das Internet der Dinge – Baustein für
das Gelingen der Energiewende
Flexibilisierung des Verbrauchs kann
einen substantiellen Beitrag zur
Flexibilisierung des Stromversorgungs-
systems leisten.
In einem Stromversorgungssystem besteht die Herausforderung
darin, Erzeugung und Verbrauch im Gleichgewicht zu halten.
In der alten Stromversorgungswelt folgte hierzu die Erzeugung
dem Verbrauch. Bei einem hohen Anteil an wetterabhängigem
Wind- und Solarstrom sind Erzeugung und Verbrauch oftmals
nicht im Gleichgewicht.
Möglichkeiten hierzu bestehen z.B. in der Zwischenspeiche-
Auf der Verbraucherseite kann der Ausgleich zum einen durch
rung von elektrischer Energie in der später benötigten Ener-
Speicher und/oder durch eine Flexibilisierung des Verbrauchs
gieform (z.B. Strom, Wärme, Gas, Druckluft), der kurzzeitig
(sogenanntes Demand Side Management, DSM) erfolgen.
reduzierten Bereitstellung von Nutzenergie und der Nutzung
des Produktes als Energiespeicher (z.B. Nutzung von Lager-
Die Strommengen, die beispielsweise in der energieintensiven
flächen für geringere/ höhere Produktionsmengen).6)
Industrie wie Chemie, Chloralkali-Elektrolyse, Aluminium,
Stahl, Papier und Zement verbraucht werden, sind beträcht-
lich. Eine Anpassung an das Wind- und Solarstromdargebot
kann daher einen substantiellen Beitrag zur Flexibilisierung
des Energiesystems leisten.
6)
Gruber, A. et.al.: Lastflexibilisierung in der Industrie in Konkurrenz zu weiteren
funktionalen Speichern. VDI Expertenforum: Wie „smart“ managen wir Energie
wirklich?, 19./20. März 2013
12 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 13Das Internet der Dinge erhöht
die Flexibilität und eröffnet neue
Geschäftsmöglichkeiten.
Stromintensive Industrieprozesse müssen an das zukünftige
Stromversorgungssystem mit einem höheren Anteil fluktuie-
render Stromerzeugung angepasst werden. Der Einzug von
Internettechnologien in die Fabriken und Industrieanlagen,
wird die Flexibilität einzelner Anlagen signifikant erhöhen.
Durch intelligente Kopplung mit z.B. einer zeitlich optimierten
Stromabnahme, lassen sich Industrieprozesse auf die volatile
Stromversorgung ausrichten und flexible Verbraucher können
ähnliche Systemdienstleistungen wie Speicher erbringen.
Für die Vermarktung flexibilisierbarer Lasten eignet sich
beispielsweise die Teilnahme am Regelleistungsmarkt.
Für Industrieunternehmen und Stromversorger ergeben sich
damit völlig neue Kooperationsmöglichkeiten und Geschäfts-
modelle.7)
7)
Wie Graphitöfen die Stromversorgung stabil halten: Lechwerke und SGL Group
setzen Idee der energieflexiblen Fabrik um. Quelle: https://www.lew.de, Zugriff
am 1.2.2015
14 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 15Energieeffizienz schont natürliche Ein 150-Kilowatt-Pumpenmotor, der 50 Wochen lang 6 Tage
pro Woche läuft, verbraucht jährlich Strom im Wert von rund
Ressourcen, ist aktiver Klimaschutz 50.000 Euro. Und bei Elektromotoren machen Stromkosten
und spart Kosten. durchschnittlich 92 Prozent der Betriebskosten über die
gesamte Lebensdauer aus.
Trotz massiver Investitionen in erneuerbare Energien
werden zur Erzeugung von Elektrizität jedes Jahr Millionen Mit dem Internet der Dinge wird
Tonnen fossiler Brennstoffe verbrannt. Von der Gewinnung Verbrauchsflexibilität und Energie-
dieser Energiequellen bis hin zu ihrem Verbrauch werden
durch Ineffizienzen unnötige Mengen an CO2 freigesetzt, effizienz konsequent in Industrie-
die wiederum zur globalen Erwärmung beitragen. anlagen eingeplant und angewandt.
Angesichts der Dringlichkeit von Klimaschutzmaßnahmen
ist eine höhere Energieeffizienz der beste Weg zu einer
deutlichen Senkung der CO 2-Emissionen. Schätzungen
zufolge könnten mit einer verbesserten Energieeffizienz
50 Prozent der Emissionseinsparungen erzielt werden,
die in den nächsten 25 Jahren für eine Verlangsamung
der Erderwärmung erforderlich sind. Durch die effizientere
Nutzung von Energie können wertvolle Ressourcen geschont
und Energiekosten gespart werden.
Würden beispielsweise alle in Deutschland installierten
Antriebe mit Energiesparmotoren und dort wo sinnvoll mit
elektronischen Antriebsregelungen ausgerüstet, ergäbe
sich eine Stromeinsparung von rund 33 Milliarden Kilowatt-
stunden pro Jahr. Das sind etwa 14 Prozent des industriellen
Stromverbrauchs (Stand 2013). Die jährliche Stromrechnung
würde bei 10 Cent je Kilowattstunde um 3,3 Milliarden Euro
verringert.
16 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 17ABB gestaltet sowohl die Energiewende ABB arbeitet des Weiteren kontinuierlich daran, Produkte
und Systeme zu entwickeln, die die Effizienz bei der Erzeu-
als auch das Internet der Dinge aktiv mit. gung, Übertragung, Verteilung und Anwendung von Elektrizität
weiter erhöht.
ABB hat bereits viele Produkte und Systeme für die Energie-
wende entwickelt und in vielen Pilotprojekten national und
Darüber hinaus hat bei ABB die Umsetzung des Internets der
international erprobt. Mit diesen Bausteinen und einer kom-
Dinge bereits begonnen. Ein Schlüsselprodukt in der Fabrik-
petenten Beratung lassen sich bestehende traditionelle
automation ist die Software RobotStudio. Programme für
Stromversorgungssysteme Schritt für Schritt in moderne,
Industrieroboter können damit vorab simuliert werden. Durch
zukunftsfähige Systeme transformieren.
die Anbindung an den Automation Builder, die Engineering
Suite von ABB, können Maschinenbauer und Systemintegra-
Mit den Erzeugungsmanagementsystemen von ABB können
toren ihre Anlagen komplett virtuell planen, warten und auch
viele kleine und unterschiedliche Erzeugungseinheiten, Speicher
die Energieeffizienz verbessern.
und auch steuerbare Verbraucher zu größeren, virtuellen
Kraftwerken zusammengeführt und technisch und wirtschaftlich
optimal betrieben werden. Verschiebbare Lasten und Speicher
(thermisch wie elektrisch) bringen weitere Freiheitsgrade für
das Gesamtsystem.
Das Online-Asset-Mangement-System Asset Health Care
von ABB erlaubt Energieversorgern und Industrieunternehmen
aktuelle Statusberichte und Analysen über ihre kritischen
Assets zu erstellen und so die Betriebsführung zu optimieren,
finanzielle Performance zu steigern, sowie operative Risiken
im Blick zu behalten.
18 | Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie – Wie passt das zusammen? | 19Kontakt
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DEABB 5058 15 de gedruckt in Deutschland (04.15-1500-VC)
Energietechnik
Postfach 10 03 51
68128 Mannheim, Deutschland
www.abb.de
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