Roadmap für eine treibhausgasneutrale Ziegelindustrie in Deutschland - Ein Weg zur Klimaneutralität der Branche bis 2050
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Roadmap für eine treibhausgasneutrale Ziegelindustrie in Deutschland Ein Weg zur Klimaneutralität der Branche bis 2050
Abbildung 1: Produkte der Ziegelindustrie; Quelle: Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V.
Impressum
n Herausgeber n Haftungsausschluss
Bundesverband der Deutschen Die vorliegende Studie wurde unabhängig im Auftrag des
Ziegelindustrie e. V. Bundesverbandes der Deutschen Ziegelindustrie e. V.
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2 Roadmap Ziegel 2050
Inhalt
Impressum 2 9Klimaneutralitätspfad (Pfad 3) 38
9.1 Maßnahmen 38
1 Zusammenfassung 4
9.2 Entwicklung des Energieeinsatzes 39
2 Zielsetzung und Rahmen 9.3 Entwicklung der CO2-Emissionen 40
der Roadmap 2050 10 9.4 Entwicklung der energiebezogenen
Kosten 41
3 Ausgangslage der Ziegelindustrie
9.5 Sensitivitäten 42
in Deutschland 12
9.5.1 Pfad 3 ohne den Einsatz von
3.1 Beschreibung der Branche 12
alternativen Tonrohstoffen 42
3.2 Die Herausforderung 13
9.5.2 Entkopplung des Ofen-
4Methodik und Vorgehensweise 14 Trockner-Verbunds und Einsatz
4.1 Scope 14 Wärmepumpe beim Trockner 44
4.2 Datenbasis Emissionen und Energie 14 9.6 Wesentliche Erkenntnisse 48
4.3 Skizzierung der drei Pfade 15 9.7 Steckbrief Klimaneutralitätspfad (Pfad 3) 49
4.4 Grundlegende Annahmen
10 Gegenüberstellung der Ergebnisse 50
und Berechnungsparameter 15
10.1 Treibhausgasminderung 50
4.5 Vorgehen zur Modellierung 18
10.2 Investitionsbedarf 51
5 Betrachtete Technologien 10.3 Energiebezogene Kosten 51
und Maßnahmen 20
11 Schlussfolgerungen und Handlungsbedarf 52
5.1 Ofen-Trockner-Verbund 20
11.1 Relevante Maßnahmen 52
5.2 Rohstoffe 20
11.2 Kosten 52
5.3 Gewichtsreduktion 22
11.3 Externe Rahmenbedingungen 52
6 Ausgangsbasis 23
12Anhang 55
6.1 Energieeinsatz und -träger 23
12.1 Emissionsfaktoren 55
6.2 Emissionen 23
12.2 Energiepreise 55
6.3 Energiebezogene Kosten 23
12.3 Annahmen zur Entwicklung von
7Referenzpfad (Pfad 1) 25 Emissionsfaktoren sowie zu
7.1 Maßnahmen 25 Preisentwicklungen 56
7.2 Entwicklung des Energieeinsatzes 26 12.4 Annahmen zur Wirtschaftlich-
7.3 Entwicklung der CO2-Emissionen 26 keitsberechnung 56
7.4 Entwicklung der energiebezogenen 12.5 Annahmen zu den technischen
Kosten 27 Maßnahmen zur Emissionsreduktion 57
7.5 Wesentliche Erkenntnisse 28 12.6 Liste der umgesetzten Maßnahmen
7.6 Steckbrief Referenzpfad (Pfad 1) 29 im Klimaneutralitätspfad (Pfad 3) 63
8Technologiepfad (Pfad 2) 30 13 Verzeichnisse 64
8.1 Maßnahmen 30 13.1 Quellenverzeichnis 64
8.2 Entwicklung des Energieeinsatzes 31 13.2 Abbildungsverzeichnis 65
8.3 Entwicklung der CO2-Emissionen 31 13.3 Tabellenverzeichnis 67
8.4 Entwicklung der energiebezogenen 13.4 Abkürzungsverzeichnis 67
Kosten 32
8.5 Sensitivitäten 34
8.6 Wesentliche Erkenntnisse 35
8.7 Steckbrief Technologiepfad (Pfad 2) 37
Roadmap Ziegel 2050 3
1 Zusammenfassung Ausgangspunkt und historische Entwicklung
Die vorliegende Studie „Roadmap für eine treibhausgasneu- In dieser Roadmap wurde das Jahr 2020 als Basis für
trale Ziegelindustrie in Deutschland“ von FutureCamp im Auf- alle Pfade zugrunde gelegt. Die Treibhausgasemissionen
trag des Bundesverbandes der Deutschen Ziegelindustrie e. V. der deutschen Ziegelindustrie betragen demnach rund
zeigt einen möglichen Weg und damit verbundene Maß- 1,74 Mio. t CO2 im Jahr, ermittelt anhand des Durchschnitts
nahmen und Kosten für die Transformation der deutschen der Jahre 2014 bis 2018.
Ziegelindustrie in Richtung Treibhausgasneutralität bis 2050.
Diese Jahresemission kann nicht eins zu eins mit früheren
Angaben z. B. des Verbandes seit 1990 oder 2005 in Bezug
Scope
gesetzt werden. Näherungsweise ist dies jedoch möglich,
Bestandteil der Studie sind die Emissionen aus Scope 1 und wenn einigen spezifischen Umständen Rechnung getragen
Scope 2 der Branche. Die Scope 1-Emissionen entstehen wird:
durch den Brennstoffeinsatz in den Werken und die anfal-
n In älteren statistischen Daten sind nur die Energiever-
lenden Prozessemissionen. Fuhrparke insbesondere zum
bräuche und deren Emissionen erfasst, nicht die Prozess-
Abbau des Tons aus den Gruben sind nicht Bestandteil der
emissionen aus den Rohstoffen. Diese müssen geschätzt
Studie. Diese sind zum überwiegenden Teil an externe
werden.
Betreiber ausgelagert und fallen damit nicht in den betrach-
teten Scope. In Scope 2 finden ausschließlich die Emissionen n Die Zahl der Anlagen hat sich deutlich verändert. Seit
aus dem Fremdstrombezug der Anlagen Berücksichtigung. den 90er-Jahren sind zudem bereits in den bestehenden
Anlagen starke Modifikationen des Brennstoffmixes um-
gesetzt worden (Umstellung auf Erdgas) und die Emissionen
Scope 1-Emissionen Scope 2-Emissionen der Branche in der Folge stark gesunken.
(direkt) (indirekt)
n Die Produktion von hochporosierten Hintermauerziegeln
hat zu einem verstärkten Porosierungsmitteleinsatz ab
ca. 1995 geführt.
Der Bundesverband Ziegel schätzt die Emissionen von 1990
bei gleichem Scope wie diese Roadmap auf 2,9 Mio. t CO2/a.
Dies macht deutlich, dass bereits der hier als Ausgangs-
niveau ermittelte Wert von rund 1,74 Mio. t CO2/a einen
erheblichen Emissionsrückgang von 40 % im Vergleich zu
eigene Anlagen Bezug von Strom
1990 darstellt und die Ziegelindustrie somit im Ergebnis
bereits relevant zur Erreichung von Klimaschutzzielen beige-
berücksichgte Emissionsquellen
tragen hat.
Abbildung 2: Für die Roadmap berücksichtigte Emissionsquellen aus Scope 1
und Scope 2; Quelle: FutureCamp Pfade
In der Roadmap werden drei unterschiedliche Pfade ent-
wickelt und dargestellt. Für alle Pfade gleich ist der Fokus
auf die eigenen Produktionsanlagen in Deutschland und
dort mögliche technische Maßnahmen unter der Annahme
gleichbleibender Produktion und ohne Berücksichtigung
möglicher Substitutionseffekte im Baustoffwettbewerb.1
1 Alle in Betracht gezogenen technischen Maßnahmen sowie die dazu-
gehörigen Annahmen z. B. zu Investitionsausgaben, Energieeinsparungen
oder Mehrverbräuchen bei anderen Energieträgern (Strom) finden sich
im Anhang.
4 Roadmap Ziegel 2050
In Pfad 1, dem Referenzpfad, werden keine expliziten Die relevantesten Maßnahmen sind:
Minderungsmaßnahmen umgesetzt, die über auch heute
n Entkopplung des Ofen-Trockner-Verbunds
übliche Maßnahmen mit Steigerung der Energieeffizienz
hinausgehen. Hier wird also von einem business as usual n Einsatz von Hochtemperaturwärmepumpen
ausgegangen, um einen Vergleichswert für die weiteren
n wasserstoffbefeuerte Öfen
Pfade zu berechnen. Bereits heute bekannte Rahmenbedin-
gungen wie z. B. die angenommene Entwicklung des Emissi- n elektrische Öfen
onsfaktors im deutschen Stromnetz fließen auch in diesen
n Einsatz biogener Porosierungsmittel
Pfad mit ein.
Darüber hinaus kommen noch eine Vielzahl an Optimie-
Die Pfade 2 und 3 unterscheiden sich grundlegend vom
rungsmaßnahmen zum Tragen, die entweder direkt den
Referenzpfad, da hier die Auswirkungen konkreter Minde-
Energieeinsatz reduzieren oder durch verringerten Material-
rungsmaßnahmen in den Werken modelliert werden.
bedarf die Prozessemissionen mindern und gegebenenfalls
In Pfad 2, dem Technologiepfad, ist dafür jährlich ein Investi- darüber hinaus auch den Energiebedarf senken.
tionsbudget festgelegt, das für einen ehrgeizigen und ambi-
Des Weiteren ist der Einsatz von alternativen Tonen ohne
tionierten Minderungskurs der Ziegelindustrie steht.
fossilen Kohlenstoff, also kalkfreien Tonen, derzeit die einzig
Im Klimaneutralitätspfad (Pfad 3) wird dann auf eine solche denkbare Alternative zur vollständigen Reduktion der Pro-
Beschränkung verzichtet. Hier wird die Minderung der Emis- zessemissionen.
sionen auf null erzwungen und bestimmt, welches jährliche
Investitionsbudget dafür notwendig ist. Entwicklung energiebezogener Kosten
Die energiebezogenen Kosten setzen sich in dieser Road-
Kernergebnisse
map aus Betriebskosten, Kapitalkosten, CO2-Kosten und
Bereits im Referenzpfad sind spürbare Emissionsrückgänge Kosten der Energieträger zusammen.
zu verzeichnen, die jedoch trotz weiterer Fortschritte deut-
Die jährlichen energiebezogenen Kosten steigen bis 2050
lich nicht ausreichen, um das Ziel der Treibhausgasneutra-
bereits im Referenzpfad um ca. 50 % gegenüber dem Basis-
lität zu erreichen.
zeitraum an. Im Technologiepfad liegen sie noch etwas
Im Technologiepfad gelingt es dagegen, bereits bis 2030 die darüber. In diesem Pfad schlagen sich auch deutlich höhere
Emissionen auf rund 1,1 Mio. t CO2/a und damit stark zu Investitionen in Maßnahmen, die auf Klimaschutz zielen,
reduzieren und dem Ziel der Treibhausgasneutralität bis nieder. Der Klimaneutralitätspfad führt sogar zu Mehrkosten
2050 mit dann noch rund 0,5 Mio. t CO2/a deutlich näher zu von über 240 % gegenüber dem Ausgangswert. Ein erheb-
kommen. licher Teil davon entfällt auf die zusätzlichen Betriebskosten
zur Reduzierung der Prozessemissionen aus den eingesetz-
Das Ziel der Treibhausgasneutralität wird schließlich im
ten Tonen.
entsprechenden Pfad erreicht, jedoch unter Inkaufnahme
hoher Kosten. Trotz der angenommenen relevanten CO2-Preissteigerungen
liegt also eine deutliche Kostendifferenz vor, die betriebliche
Die Ziegelindustrie verfügt über verschiedene Handlungs-
Investitionsentscheidungen in Richtung Klimaneutralität aus
optionen, um Emissionen zu reduzieren. Unter den der
ökonomischen Gesichtspunkten erheblich erschwert.
Roadmap zugrunde liegenden Annahmen kristallisieren sich
einige Maßnahmen heraus, die die Transformation der
Ziegelindustrie maßgeblich bestimmen. Da Änderungen bei
bestimmten Einflussfaktoren erhebliche Auswirkungen auf
die Vermeidungskosten einzelner Maßnahmen haben kön-
nen, sind möglichst stabile (politische) Rahmenbedingungen
Voraussetzungen für eine kosteneffiziente Transformation.
Roadmap Ziegel 2050 5
Relevante Maßnahmen und Verlauf der CO2-Emissionen
Referenzpfad (Pfad 1) Technologiepfad (Pfad 2) Klimaneutralitätspfad (Pfad 3)
Zusätzliche Maßnahmen ggü. Zusätzliche Maßnahmen ggü.
Pfad 1 (nicht abschließend): Pfad 1 (nicht abschließend):
• konnuierliche • Entkopplung Ofen-Trockner- • Entkopplung Ofen-Trockner-
Beschreibung Maßnahmen
Effizienzsteigerung beim Verbund in Verbindung mit Verbund in Verbindung mit
Einsatz von Strom und Erdgas Wärmepumpe Wärmepumpe
(interner Einflussfaktor) • vorgewärmte Verbrennungslu • Einsatz von H2 am Ofen
• Redukon Emissionsfaktoren (Austausch Brenner) • elektrischer Ofen
Strom und Erdgas • opmierte Ziegelgeometrie
(externer Einflussfaktor) • Einsatz biogener
Dachziegel Porosierungsmiel
• Einsatz biogener • alternaver Rohstoff Ton
Porosierungsmiel HMZ/VMZ/DZ
• Opmierung Brennhilfsmiel
Dachziegel
2.000.000 Referenzpfad (Pfad 1)
CO2-Emissionen [t/a]
1.800.000 Technologiepfad (Pfad 2)
1.600.000 Klimaneutralitätspfad (Pfad 3)
1.400.000
Verlauf CO2-Emissionen
1.200.000
1.000.000
800.000
600.000
400.000
200.000
0
Bis 2030: Bis 2030: Bis 2030:
Emissionsentwicklung
• Senkung auf 1,5 Mio. t CO2 • Senkung auf 1,1 Mio. t CO2 • Senkung auf 0,8 Mio. t CO2
Bis 2050: Bis 2050: Bis 2050:
• Senkung auf 1,3 Mio. t CO2 • Senkung auf 0,5 Mio. t CO2 • Senkung auf 0 t CO2
• zusätzlich 0,8 Mio. t CO2 • zusätzlich 1,3 Mio. t CO2
Minderung gegenüber Minderung gegenüber
Referenzpfad Referenzpfad
Tabelle 1: Übersicht Maßnahmen und Verlauf der CO2-Emissionen für die betrachteten Pfade
6 Roadmap Ziegel 2050
Referenzpfad (Pfad 1) Technologiepfad (Pfad 2) Klimaneutralitätspfad (Pfad 3)
Energiebezogene Kosten setzen sich zusammen aus:
Betriebskosten, Kapitalkosten, CO2-Kosten, Kosten der Energieträger
Kosten 2050:
energiebezogene Kostenentwicklung
403 Mio. €/a 441 Mio. €/a 919 Mio. €/a
Mehrkosten zum Referenzpfad: +38 Mio. €/a +516 Mio. €/a
Gesamnvesonsausgaben:
881 Mio. € 1.733 Mio. € 2.345 Mio. €
Davon Invesonsausgaben in (klimaschutz-)spezifische Maßnahmen:
852 Mio. € 1.465 Mio. €
milere Inves onsausgaben 28,4 Mio. € 48,8 Mio. €
spezifische Maßnahmen pro Jahr:
1.000.000.000
Gesamtkosten [€]
Referenzpfad (Pfad 1)
900.000.000
Technologiepfad (Pfad 2)
800.000.000 Klimaneutralitätspfad (Pfad 3)
Verlauf energiebezogene Kosten
700.000.000
600.000.000
500.000.000
400.000.000
300.000.000
200.000.000
100.000.000
0
• CO2-Kosten • Kapitalkosten • Betriebskosten
• Kapitalkosten • Betriebskosten • Kapitalkosten
Einflussfaktoren
wesentliche
• Energiepreise
• Wirtschalichkeit der • Vermeidungskosten
Hemmnisse
Minderungsop onen • fraglicher Carbon-Leakage-
• fraglicher Carbon-Leakage- Schutz
Schutz • Inves onskosten
Tabelle 2: Übersicht Entwicklung energiebezogener Kosten für die betrachteten Pfade
Roadmap Ziegel 2050 7
Externe Rahmenbedingungen n Investitionsausgaben: Der Mehrbedarf an Investitions-
mitteln stellt die Ziegelbranche vor große Herausfor-
Durch die Anpassung externer Rahmenbedingungen kann es
derungen auf dem Weg zur Treibhausgasneutralität,
gelingen, die erheblichen Kostennachteile des Klimaneutrali-
insbesondere da Entwicklungen wie steigende CO2-
tätspfades auszugleichen oder zumindest abzumildern. Im
Kosten den finanziellen Spielraum der betroffenen
Rahmen der Roadmap wurden einige Aspekte als besonders
Unternehmen weiter einschränken. Geeignete Förder-
relevant identifiziert:
mechanismen und stabile Rahmenbedingungen, die
n Wasserstoff: Die Verfügbarkeit von bezahlbarem und Investitionssicherheit geben, sind daher nötig, um die
CO2-emissionsfrei erzeugtem Wasserstoff ist entschei- Transformation voranzutreiben. Darüber hinaus können
dend, um die Emissionen aus der Befeuerung der Öfen zielgerichtete Fördermechanismen und attraktive Investi-
zu reduzieren. Es gilt, die entsprechenden Herstellungs- tionsbedingungen dazu beitragen, die ambitionierten
kapazitäten aufzubauen und die notwendige Infra- Investitionsvorhaben in die Tat umzusetzen und auch
struktur zu schaffen. Die Kosten für die verbrauchenden insgesamt die Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen zu
Unternehmen müssen konkurrenzfähig werden, was erhöhen. Insbesondere vor dem Hintergrund der über-
insbesondere auch bei der Abgabenbelastung künftig zu wiegend mittelständischen Prägung der Branche sind
berücksichtigen ist. Die deutsche Ziegelindustrie benötigt Fördermechanismen auch ein wichtiges Mittel, um etwa-
2050 etwa 1,0 TWh grünen Wasserstoff, um unter den ige Nachteile beim Zugang zum Kapitalmarkt auszuglei-
betrachteten Bedingungen klimaneutral zu werden. Diese chen. Dies gilt bereits für den Technologiepfad und umso
Menge müsste entsprechend bereitgestellt werden. mehr für den nachfolgenden Klimaneutralitätspfad. Für
einige der genannten Maßnahmen bieten sich bestehende
n Strompreis: Die Entwicklung des Strompreises hat
Förderinstrumente an, insbesondere Investitionsförde-
einen wesentlichen Einfluss auf die Kostenentwicklung
rungen. Diese können auch zu einer schnelleren Um-
und auch einzelne Investitionsentscheidungen. Unter
setzung von Maßnahmen als hier angenommen beitra-
Umständen wäre hier sogar eine vollständige Verdrän-
gen. Sehr relevant zur Emissionsreduktion und auch
gung des Wasserstoffeinsatzes denkbar. Derzeit liegen
zur Energiewende beitragende Maßnahmen der Ziegel-
die Beschaffungskosten der Ziegelindustrie auch wegen
industrie benötigen noch Pilotierungen und Demonstra-
Netzentgelten und bestimmten Abgaben über den
tionsvorhaben. Einige Maßnahmen – zum Beispiel zur
Kosten für andere Branchen. Eine Anpassung der
Reduktion prozessbedingter Emissionen durch alternative
Rahmenbedingungen, die zu dieser erhöhten Kosten-
Tone – benötigen noch Forschungs- und Entwicklungs-
belastung führen, ist entscheidend, um die Minderungs-
unterstützung. Abhängig von der Entwicklung relevanter
maßnahmen zur wirtschaftlichen Umsetzbarkeit zu füh-
Kostenparameter, wie etwa Preise für Strom oder klima-
ren. Langfristig stabile und bezahlbare Preise für regene-
neutrale Brennstoffe, kann gerade im Zusammenhang
rativ erzeugten Strom sind damit eine Voraussetzung zur
mit der Markteinführung komplett neuer Technologien
nachhaltigen Senkung der Emissionen. Im modellierten
und Verfahren auch Bedarf für eine Deckung operativer
Klimaneutralitätspfad hat die Branche 2050 einen Grün-
Mehrkosten bestehen, wie es beispielsweise im Innova-
strombedarf von etwas weniger als 1,4 TWh.
tionsfonds der EU bereits angelegt ist und auch im
n Genehmigungsverfahren: Die Genehmigungsverfahren Zusammenhang mit den nachfolgend kurz erörterten
müssen vor dem Hintergrund der in dieser Roadmap Carbon Contracts for Difference.
beschriebenen technischen Maßnahmen deutlich be-
schleunigt werden. Dies betrifft zum Beispiel Verfahren
des Bundesimmissionsschutzgesetzes sowie Planfeststel-
lungsverfahren, zum Beispiel für die Genehmigung zur
Tongewinnung. Anderenfalls können die anlagen- und
rohstoffbezogenen Maßnahmen ggf. nicht schnell genug
umgesetzt werden.
8 Roadmap Ziegel 2050
n CO2-Preis: Im Referenzpfad wird die Kostenentwicklung Die kostenlose Zuteilung stellt das wesentliche Mittel
wesentlich durch die steigenden CO2-Preise getrieben. zum Schutz vor Carbon Leakage dar. Ein derartiger
Diese Entwicklung federt die Kostennachteile der weite- Schutz ist unabdingbar, um eine Verlagerung der Emissi-
ren Pfade im Verhältnis dazu etwas ab. Dennoch ist auch onen in Länder ohne CO2-Bepreisung zu verhindern. Nur
der hinterlegte Preisanstieg auf 100 €/EUA bei Weitem wenn eine solche Verlagerung vermieden wird, werden
nicht ausreichend, um die wirtschaftlichen Nachteile im auch tatsächlich Emissionen gemindert. Die ausgewie-
Klimaneutralitätspfad auszugleichen. Verschärfende Vor- senen CO2-Kosten zeigen die Notwendigkeit für einen
gaben im EU ETS könnten den Preis über dieses Niveau wirksamen Carbon-Leakage-Schutz auf, falls Wettbewerbs-
ansteigen lassen, was allerdings unter Umständen mit regionen bis dahin nicht auch vergleichbare CO2-Kosten
negativen Auswirkungen auf die Investitionsspielräume aufweisen (auch über die aktuelle Handelsperiode hinaus).
der Unternehmen einhergeht. Darüber hinaus ist es in Dies gilt vor allem mit Blick auf den erheblichen Umfang
solch einem Fall unerlässlich, dass die internationale der für Klimaneutralität notwendigen Investitionen in den
Wettbewerbsfähigkeit der Industrie nicht gefährdet Anlagen der im Wesentlichen mittelständisch geprägten
wird, wie unter dem Punkt Carbon-Leakage-Schutz Ziegelindustrie.
ausgeführt wird. Ein kurzfristiges Instrument zur Über-
Um einen kosteneffizienten Weg zur Treibhausgasneutralität
brückung der Differenz zwischen tatsächlichem CO2-Preis
beschreiten zu können, müssen die dafür notwendigen
und den für bestimmte Investitionen erforderlichen
Rahmenbedingungen so bald wie möglich geschaffen und
CO2-Preisen könnte in dem aktuell diskutierten Instru-
ein Fortbestehen garantiert werden. Nur dann haben Unter-
ment Carbon Contracts for Difference (CCfD) bestehen.
nehmen die nötige Investitionssicherheit, um die notwendige,
Die Vermeidungskosten einiger relevanter Maßnahmen
aber auch tiefgreifende Transformation voranzutreiben.
liegen etwa im Bereich zwischen 100 und 300 €/t CO2.
Ein CCfD könnte die Differenz zwischen den insbeson-
dere im EU-Emissionshandel bestehenden CO2-Preisen –
und damit den für einen Ziegelhersteller relevanten
CO2-Kosten – und den Vermeidungskosten in Form
einer vertraglich für eine Laufzeit definierten Ausgleichs-
zahlung kompensieren und so die notwendigen Investi-
tionen wirtschaftlich absichern. Je nach Ausgestaltung
eines CCfD kann sich diese Zahlung auf Kostendifferen-
zen bei Kapitalkosten (CAPEX) oder operativen Kosten
(OPEX) oder beides beziehen.
n Carbon-Leakage-Schutz: Die deutsche Ziegelindustrie
steht in direktem und auch internationalem Wettbewerb
zu anderen Baustoffen. Einige dieser Baustoffe werden
unter Umständen in Ländern produziert, in denen keine
entsprechend strenge CO2-Bepreisung erfolgt, und kön-
nen daher kostengünstig, aber mit hohen Emissionen
hergestellt werden. Wenn die deutsche Ziegelindustrie
infolge der hiesigen klimapolitischen Rahmenbedingun-
gen Anstrengungen zur Erreichung der Treibhausgasneu-
tralität unternimmt, führen die steigenden Kosten zu
einer sinkenden internationalen Wettbewerbsfähigkeit.
Roadmap Ziegel 2050 9
Abbildung 3: Vormauerziegel; Quelle: Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V.
2 Zielsetzung und Rahmen Betrachtet werden dabei ausschließlich Handlungsoptionen,
der Roadmap 2050 die in direktem Zusammenhang mit der Ziegelproduktion
stehen. Dementsprechend beleuchtet die Studie den indivi-
Die vorliegende Roadmap dient dazu aufzuzeigen, wie die duellen Beitrag zur Emissionsreduktion, welchen die Ziegel-
deutsche Ziegelindustrie das Ziel der Treibhausgasneutrali- industrie unter gewissen Rahmenbedingungen zu leisten
tät bis 2050 erreichen kann. Dazu wird zunächst auf Basis vermag.
der aktuellen CO2-Emissionen und des aktuellen Energieträ-
Im Fokus der Betrachtung stehen daher die energie-
gereinsatzes dargelegt, welche Prozesse hierbei von beson-
intensiven Vorgänge Trocknen und Brennen in den Ziegel-
derer Bedeutung sind.
werken. Gerade mit Blick auf die vollständige Reduktion der
Im Anschluss lassen sich Handlungsoptionen identifizieren, CO2-Emissionen fließen allerdings zwangsläufig auch Hand-
die unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten lungsoptionen zur Minderung der Prozessemissionen aus
geeignet sind, die Emissionen der Ziegelindustrie beträcht- den Rohstoffen in die Studie mit ein.
lich oder gar vollständig zu reduzieren. Besonderes Augen-
Der in der Roadmap eingenommene Blickwinkel ist betriebs-
merk liegt dabei auf der Identifizierung der wesentlichen
wirtschaftlich orientiert. Der tatsächliche Einsatz technolo-
Einflussfaktoren und der Herausarbeitung möglicher Hemm-
gischer Alternativen und die Umsetzung damit verbundener
nisse auf dem Weg zur Treibhausgasneutralität.
Investitionen erfordert demnach auch die Wirtschaftlichkeit
dieser Maßnahmen aus Unternehmenssicht. Aus heutiger
Perspektive sind viele der Alternativen (noch) nicht wirt-
schaftlich.
10 Roadmap Ziegel 2050Die Treibhausgasminderungen und die damit verbundenen Vor dem Hintergrund der betriebswirtschaftlichen Perspektive
Kosten der Ziegelindustrie werden in der vorliegenden der vorliegenden Roadmap und zur Berücksichtigung der
Roadmap in drei definierten Pfaden untersucht: spezifischen Rahmenbedingungen der betrachteten Branche
wurde ein Begleitkreis2, bestehend aus Vertretern des
n Der Pfad 1 beschreibt als Referenzpfad die voraussicht-
Bundesverbandes und der dort organisierten Unternehmen,
liche Entwicklung auf Basis heute bereits eingeschlagener
in die Erarbeitung der Studie eingebunden. Neben Work-
Veränderungen und erwarteter Entwicklungen aufgrund
shops zur Diskussion methodischer und technischer Fragen
heutiger Rahmenbedingungen.
wurden auch technologiespezifische Abfragen mit den Teil-
n Im Pfad 2 wird untersucht, welche Emissionsminderun- nehmern durchgeführt. In enger Abstimmung mit dem Ver-
gen unter einem dafür vorgegebenen erhöhten Investi- band wurden daraus aggregierte Annahmen zu den betrach-
tionsbudget erreicht werden können. teten Handlungsoptionen abgeleitet, die den Verlauf der
Pfade maßgeblich bestimmen.
n Der Pfad 3 führt unter Nutzung aller notwendigen Hand-
lungsoptionen zur Treibhausgasneutralität ohne Restrik- Die folgende Darstellung ist vor diesem Hintergrund sehr
tionen hinsichtlich der verfügbaren Investitionen oder stark verdichtet.
der erwarteten Wirtschaftlichkeit der ergriffenen Maß-
nahmen.
Auftraggeber der Studie
Während in Pfad 1 keine konkreten Maßnahmen aus dem
betrachteten Technologieportfolio umgesetzt werden, ist Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e.V.
das Portfolio für die Pfade 2 und 3 nahezu identisch. Der vertritt rund 80 Hersteller von Pflasterklinkern, Vor-
wesentliche Unterschied ergibt sich hier durch die Aufhe- mauer-, Hintermauer- und Dachziegeln in Deutsch-
bung der Budgetrestriktion hinsichtlich der Investitionen land. Die Branche ist gekennzeichnet durch einen
im Pfad 3. Neben dem zeitlichen Verlauf der Emissionen strukturellen Mix aus industriellem Mittelstand bzw.
werden auch die energiebezogenen Kosten sowie der Ener- inhabergeführten Familienunternehmen und konzern-
gieeinsatz berechnet. Für Pfad 3 werden darüber hinaus die gebundenen Großunternehmen. Insgesamt erwirt-
notwendigen Investitionen bestimmt. Hieraus lassen sich schaftet die Branche mit rund 8.500 Beschäftigten in
Schlussfolgerungen und Handlungsfelder ableiten, um die Deutschland einen Jahresumsatz von 1,5 Mrd. Euro
notwendigen Rahmenbedingungen zu schaffen, die es der (2019).
Ziegelindustrie ermöglichen, derartig substanzielle Emissions-
minderungen zu leisten. Konkrete Empfehlungen zu politi-
schen Instrumenten werden im Rahmen dieser Roadmap
nicht herausgearbeitet, jedoch wird aufgezeigt, wo diese
ansetzen sollten.
Die vorliegende Roadmap wurde vom Bundesverband der
Deutschen Ziegelindustrie e. V. in Auftrag gegeben. Die hier
enthaltenen Äußerungen sind jedoch Aussagen der Verfas-
ser. Die Erarbeitung erfolgte im Zeitraum März 2020 bis
Februar 2021. Annahmen zu wettbewerbssensitiven Para-
metern wie z. B. Energiepreisen beruhen auf statistischen
Daten oder anderen öffentlich zugänglichen Quellen.
2 K. Armbrecht (Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V.),
R. Borrmann (Röben Tonbaustoffe GmbH), A. Emhee (Schlagmann
Poroton Vertriebs GmbH), Dr. M. Frederichs (Bundesverband der
Deutschen Ziegelindustrie e. V.), Dr. V. Heizinger (LEIPFINGER-BADER
GmbH), R. Hermannsdörfer (BMI Technical Services GmbH), D. Jung
(Jacobi Tonwerke GmbH), E. Rimpel (Institut für Ziegelforschung Essen
e.V. (IZF)), K. Steenheuer (Wienerberger AG), Dr. A. Stoll (ERLUS AG)
Roadmap Ziegel 2050 113 Ausgangslage der Ziegelindustrie Treibhausgasemissionen entstehen in der Branche vor allem
auf zwei Arten. Zum einen ist hier die Verfeuerung von fossi-
in Deutschland
len Energieträgern zur Bereitstellung von Hochtemperatur-
wärme für die elementaren Prozesse Trocknen und Brennen
3.1 Beschreibung der Branche
zu nennen. Hier wurden in der Vergangenheit bereits erfolg-
Seit Jahrhunderten prägen Dach- und Mauerziegel das Er- reich große Anstrengungen unternommen, um auf den
scheinungsbild unserer Bauwerke und Städte. Dank ihrer emissionsärmeren Energieträger Erdgas umzustellen. Noch
Langlebigkeit können wir historische Bauten weiterhin be- in den 1990er-Jahren wurden relevante Mengen an Kohle
staunen und nutzen. Die Ziegelbranche lässt sich in die drei und schwerem Heizöl in der Ziegelproduktion eingesetzt. Bis
Bereiche Hintermauer-, Vormauer- und Dachziegel unter- heute wurden diese Brennstoffe nahezu vollständig durch
teilen. In den Bereich Vormauerziegel fallen auch Produkte Erdgas substituiert.
wie Pflasterklinker. Auch wenn sich die Bereiche in der
Anwendung deutlich unterscheiden, sind die grundlegenden
Prozesse so ähnlich, dass eine gemeinsame Betrachtung Umstieg auf Erdgas erfolgt
möglich ist. Im Laufe der Zeit wurden die Herstellungsver-
Seit 1990 hat innerhalb der Ziegelindustrie ein konse-
fahren immer weiter optimiert, sodass heute ein qualitativ
quenter Wechsel zu Erdgas stattgefunden. So wurden
extrem hochwertiger Baustoff produziert wird, der nichts
1990 noch die in nachfolgender Tabelle benannten
von seiner Attraktivität verloren hat. Dabei wurden beson-
Brennstoffe eingesetzt. Im Jahr 2020 erfolgte dagegen
ders auch die schädlichen Einflüsse auf die Umwelt immer
ein nahezu 100%iger Einsatz von Erdgas. Mit anderen
weiter reduziert. Hier sind insbesondere die drastische
Worten: Der Ausstieg aus der Nutzung von Kohle ist in
Reduktion der ausgestoßenen Fluor- und Chlorwasserstoffe,
der Ziegelindustrie in Deutschland bereits vollzogen.
Schwefeldioxid sowie der organischen Kohlenstoffverbin-
dungen in den letzten Jahrzehnten zu nennen.
Tabelle 3: Energieträgereinsatz der Ziegelindustrie 19903
Erdgas (1.000 m³/a) 557.958
Braunkohle (t/a) 267.717
Steinkohle (t/a) 10.586
Steinkohlenkoks (t/a) 28
Heizöl-S (t/a) 66.031
Heizöl-L (t/a) 46.042
Zum anderen entstehen beim Brennen von Ziegeln soge-
Abbildung 4: Historischer Stadtkern; Quelle: Vandersanden Deutschland GmbH. nannte Prozessemissionen, die sich nicht allein durch den
Wechsel auf einen CO2-neutralen Energieträger reduzieren
lassen. Beim Brennvorgang entsteht aus im Ton enthalte-
Langlebigkeit nem fossilem Kohlenstoff bzw. Karbonaten und zugesetzten
Porosierungsstoffen CO2. Tone mit derartigen Bestandteilen
Gebäude, die aus Ziegeln errichtet werden, haben eine
kommen in einigen Regionen Deutschlands vor und werden
lange Lebensdauer, wie zahlreiche Beispiele belegen.
aufgrund guter keramischer Eigenschaften zu Ziegeln verar-
In Umweltproduktdeklarationen wird angegeben, dass
beitet. Bei den zugesetzten Porosierungsmitteln der Hinter-
aus Ziegeln errichtete Bauwerke mindestens 150 Jahre
mauerziegel handelt es sich allerdings oft um Abfallstoffe,
stehen können. Durch diese Langlebigkeit können
die im Sinne der stofflichen Verwertung hier in einem neuen
energetische und mineralische Ressourcen gespart
Produkt eingesetzt werden und somit nicht der thermischen
werden. Diese Effekte sind – ebenso wie die Energie-
Verwertung zugeführt werden müssen.
einsparung beim Gebäudebetrieb durch Einsatz von
hochwärmedämmendem Ziegelmauerwerk – nicht Be-
standteil dieser Untersuchung.
3 Quelle: RWI Essen (1999)
12 Roadmap Ziegel 2050Abbildung 5: Ziegelherstellung; Quelle: Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e.V.
3.2 Die Herausforderung Die deutsche Ziegelindustrie ist dennoch unvermindert
bereit und daran interessiert, eigene Lösungsansätze ein-
Angesichts der energieintensiven Vorgänge und der ange-
zubringen und ihren Beitrag zur Erreichung der 2015 in Paris
sprochenen Prozessemissionen steht die Ziegelindustrie vor
vereinbarten Ziele zu leisten. Die vorliegende Roadmap zeigt
tiefgreifenden Veränderungen auf dem Weg zur Treibhaus-
mögliche Ansätze und Wege zu diesem übergeordneten Ziel
gasneutralität bis 2050. Die eingesetzten Energieträger müs-
auf und macht deutlich, welche Rahmenbedingungen dafür
sen vollständig durch neue, klimaneutrale Varianten ersetzt,
vorliegen müssen.
Prozesse neu gedacht und Anlagen angepasst oder grund-
legend neu konzipiert werden. Dies ist mit langfristig hohen Der Ziegel prägt unser Siedlungs- und Städtebild auf ent-
Investitionen verbunden. All das muss in einem Umfeld scheidende Weise – dieses kulturelle Erbe und die damit
geschehen, das bereits aktuell hohen Kostendruck auf die einhergehende hohe Wohnqualität gilt es zu erhalten. Die
betroffenen Unternehmen bzw. die äußerst kapitalintensive notwendigen Voraussetzungen für eine weitestgehend
Industrie ausübt. Steigende direkte oder indirekte Kosten für treibhausgasneutrale Produktion müssen geschaffen werden,
CO2-Emissionen engen den finanziellen Spielraum weiter ein. damit nachhaltiges und verantwortungsbewusstes Bauen
mit dem Baustoff Ziegel weiterhin möglich ist und seine indi-
Durch die aktuellen politischen Rahmenbedingungen steht
viduelle Charakteristik erhalten bleibt.
die deutsche Ziegelindustrie unter einem hohen Wettbe-
werbsdruck, gerade auch gegenüber anderen emissions-
intensiven Baustoffen. Importe aus dem Nicht-EU-Ausland
unterliegen nicht dem europäischen Emissionshandel und
genießen daher einen nicht zu unterschätzenden Wettbe-
werbsvorteil gegenüber der heimischen Produktion von Zie-
geln. Ohne einen entsprechenden Carbon-Leakage-Schutz
werden hiesige Anstrengungen zur Reduktion der Emissio-
nen unweigerlich zu einer Verlagerung ins Ausland führen.
Roadmap Ziegel 2050 134 Methodik und Vorgehensweise 4.2 Datenbasis Emissionen und Energie
Die Ziegelbranche unterliegt in ihrer Gesamtheit konjunktu-
4.1 Scope
rellen Schwankungen. Um derartige Effekte bei der Ausar-
Bestandteil der Studie sind die Emissionen aus Scope 1 und beitung der Roadmap zu minimieren, wurde ein mehrjähriger
Scope 2 der Branche. Die Scope 1-Emissionen entstehen Basiszeitraum gewählt. Aufgrund der Datenverfügbarkeit
durch den Brennstoffeinsatz in den Werken und die anfal- zum Zeitpunkt der Studienerstellung wurden als Basiszeit-
lenden Prozessemissionen. Da der Brennstoffeinsatz bereits raum die Jahre 2014 bis 2018 festgelegt. Ausgangspunkt der
nahezu vollständig auf Erdgas beruht, wird zur Vereinfa- Modellierung sind die Emissionen der im europäischen
chung der Modellierung angenommen, dass ausschließlich Emissionshandelssystem (EU ETS) erfassten deutschen Zie-
Erdgas als Brennstoff zum Einsatz kommt. Die Ausgangsbasis geleien. Diese Daten wurden durch den Bundesverband der
der Emissionen bleibt davon unberührt. Fuhrparke, insbe- Deutschen Ziegelindustrie e. V. bereitgestellt. Die Daten sind
sondere zum Abbau des Tons aus den Gruben, sind nicht unterteilt in die Bereiche Hintermauer- (HMZ), Vormauer-
Bestandteil der Studie. Diese sind zum überwiegenden Teil (VMZ) und Dachziegel (DZ). Damit ist eine hervorragende
an externe Betreiber ausgelagert und fallen damit nicht in Basis für die zu betrachtenden Emissionen vorhanden. Der
den betrachteten Scope. Um die Vergleichbarkeit zwischen Verband stellte ebenfalls Daten zur Produktion bereit. Darüber
allen Werken zu gewährleisten, werden die Fuhrparke gene- hinaus stehen statistische Daten über den Energieträger-
rell nicht berücksichtigt. Deren Anteil an den Emissionen einsatz in diesem Industriezweig zur Verfügung. Bei deren
wäre darüber hinaus im Verhältnis eher gering und der Ein- Betrachtung lässt sich feststellen, dass der Einsatz weiterer
fluss der Ziegelindustrie auf Entwicklungen im Fahrzeug- Energieträger, abgesehen von Strom und Erdgas, in den
bereich marginal. Die Ziegelindustrie wird sich hier den all- Werken zu vernachlässigen ist. Da in den genutzten Daten
gemeinen Entwicklungen des Verkehrswesens hin zu einer (basierend auf NACE 2332 „Herstellung von Ziegeln und
emissionsärmeren Mobilität anschließen, aber sie kann keinen sonstiger Baukeramik“) noch die Produktion von Steinzeug-
entscheidenden Einfluss auf den Verlauf dieser Entwicklun- rohren enthalten ist, wurden 3 % des Erdgaseinsatzes in
gen nehmen. Da diese Studie Handlungsoptionen für die Abzug gebracht. Diese Annahme ist konservativ. Der Strom-
industrielle Ziegelproduktion aufzeigen soll, wird das Trans- einsatz wurde vollständig der Ziegelproduktion zugerechnet.
portwesen konsequenterweise ausgeklammert. In Scope 2
Auf Basis konkreter Daten zu mehreren Werken der drei
finden ausschließlich die Emissionen aus dem Fremdstrom-
Bereiche wurde berechnet,
bezug der Anlagen Berücksichtigung.
n welcher Anteil der Gesamtemissionen eines durch-
schnittlichen Werks auf Prozessemissionen zurückzufüh-
Scope 1-Emissionen Scope 2-Emissionen
(direkt) (indirekt) ren ist und
n welcher Anteil aus der Verbrennung von Energieträgern
entsteht.
Im Bereich Hintermauerziegel wurde hier noch unterschie-
den zwischen Emissionen aus dem Einsatz von Porosierungs-
mitteln und Emissionen aus den eingesetzten Tonen. Diese
Anteile konnten dann auf die jeweiligen Produktgruppen
übertragen werden. Darüber lassen sich die Emissionen aus
eigene Anlagen Bezug von Strom den Verbrennungsprozessen in den jeweiligen Produkt-
gruppen bestimmen, was eine Aufteilung des gesamten Erd-
berücksichgte Emissionsquellen gaseinsatzes ermöglicht. Bei Verwendung eines Emissions-
faktors für Erdgas von 0,056 t CO2/GJ 4 weichen die dann
Abbildung 6: Für die Roadmap berücksichtigte Emissionsquellen aus Scope 1
berechneten Emissionen um knapp 0,6 % gegenüber den
und Scope 2; Quelle: FutureCamp
Emissionen aus dem Register des EU ETS nach oben ab. Aus
Gründen der Konservativität wurde als Ausgangswert der
höhere Wert veranschlagt.
4 Quelle: DEHSt (2020)
14 Roadmap Ziegel 2050Abbildung 7: Brennvorgang von Dachziegeln im Tunnelofen; Quelle: ERLUS AG
4.3 Skizzierung der drei Pfade zu treffen. Diese grundlegenden Annahmen wurden im
Rahmen der Roadmap zwischen allen drei Pfaden gleich
Die Roadmap gliedert sich in der weiteren Betrachtung in
gehalten, um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten.
drei unterschiedliche Pfade.
In Pfad 1, dem Referenzpfad, werden keine expliziten Min- Produktionsentwicklung
derungsmaßnahmen getroffen, die über gewisse Effizienz-
Es wird davon ausgegangen, dass das Produktionsniveau bis
maßnahmen hinausgehen. Hier wird von business as usual
2050 konstant auf dem Ausgangsniveau (Durchschnitt der
ausgegangen, um einen Vergleichswert für die weiteren
Produktion der Jahre 2014 bis 2018) bleibt. Nur so ist es
Pfade zu berechnen. Bereits heute bekannte Rahmenbedin-
möglich, vergleichende Aussagen in Bezug auf heute zu
gungen fließen auch in diesen Pfad mit ein.
treffen und die Minderungsbeiträge der Ziegelindustrie mit
Die Pfade 2 und 3 unterscheiden sich grundlegend vom Fokus auf die Produktionsanlagen aussagekräftig zu beur-
Referenzpfad, da hier die Auswirkungen konkreter Minde- teilen. Auch (in beide Richtungen denkbare) Substitutions-
rungsmaßnahmen in den Werken modelliert werden. effekte im Baustoffwettbewerb werden nicht betrachtet bzw.
unterstellt.
In Pfad 2, dem Technologiepfad, ist dafür jährlich ein Investi-
tionsbudget festgelegt, das für einen ehrgeizigen und ambi-
tionierten Minderungskurs der Ziegelindustrie steht.
Im Klimaneutralitätspfad (Pfad 3) wird dann auf eine solche
Beschränkung verzichtet. Hier wird die Minderung der Emis-
sionen auf null erzwungen und bestimmt, welches jährliche
Investitionsbudget dafür vonnöten ist.
4.4 Grundlegende Annahmen und Berechnungs-
parameter
Zur Modellierung des zeitlichen Verlaufs der Emissionen und
der damit einhergehenden Entwicklungen bei Energieträger-
einsatz und Kosten ist es nötig, eine Reihe von Annahmen Abbildung 8: Ziegelwerk; Quelle: Schlagmann Poroton GmbH & Co. KG
Roadmap Ziegel 2050 15Effizienzsteigerungen und Investitionen mit Wirkung die kontinuierlich ausgebaute Einspeisung erneuerbarer
auf die Energieeffizienz Energien und den Verzicht auf den Einsatz von fossilen
Energieträgern, insbesondere Kohle, bis 2050 auf null.
Sowohl für den Brennstoff- als auch den Stromeinsatz wird
Voraussetzung ist die Umsetzung des Kohleausstiegs nach
für das erste Jahr der Modellierung eine konservative Effi-
aktueller Gesetzeslage.
zienzsteigerung von 1 % angesetzt, die im Verlauf von
20 Jahren dann asymptotisch auf null absinkt. Derartige
Energiepreise
Effizienzgewinne lassen sich etwa durch die Optimierung
bestehender Verfahren und den Einsatz moderner Quer- Die Energiepreise unterliegen historisch gesehen starken
schnittstechnologien erreichen. Im Verlauf der Zeit wird es Schwankungen und können auch standortspezifisch Unter-
allerdings immer schwieriger und damit teurer, derartige schiede aufweisen. Im Rahmen der Studie werden der Ein-
Einsparungen zu realisieren. fachheit halber die Energiepreise für Strom, Erdgas und
Holzpellets über den Betrachtungszeitraum konstant gehal-
Es wird davon ausgegangen, dass für diese Effizienzgewinne
ten. Die Preise sind zudem an den Energiebedarf der Ziegel-
40 % der durchschnittlichen jährlichen Investitionen in
industrie angepasst. Da die CO2-Kosten separat betrachtet
Maschinen der Branche aufgewendet werden müssen. Sie
werden, wurde der angenommene Strompreis5 um den
belaufen sich in den Jahren 2014 bis 2018 im Durchschnitt
CO2-Anteil bereinigt, enthält die dort inkludierten CO2-Kosten
auf 71,02 Mio. €/a. 40 % entsprechen somit einem Betrag
also nicht, da diese gesondert ausgewiesen werden.
von 28,41 Mio. €/a. Diese Investitionen dienen nicht allein
den Effizienzsteigerungen, sondern insbesondere auch dem Neben den klassischen Energieträgern wie Strom und Erdgas
Ersatz von Anlagen und damit der Aufrechterhaltung des kommen zudem Wasserstoff und Synthesegas für neue
Betriebs. Die Investitionsquote der Branche beträgt heute Technologien in Betracht. Die Herstellung dieser Energieträger
rund 4,5 %. Die Effizienzsteigerungen gehen mit einem Teil befindet sich derzeit noch in der Entwicklung bzw. am Beginn
der maschinenbezogenen Investitionen einher. Zur Weiter- der Markteinführung, wodurch sich auch der diesbezügliche
führung des Betriebs müssen diese Investitionen auch dann Energiepreis mit Stand der Entwicklung und Verbreitung
noch getätigt werden, wenn keine Effizienzgewinne auf stark verändern wird. Für die Energiepreise Wasserstoff und
diesem Weg mehr erzielt werden, da die Möglichkeiten der Synthesegas werden daher Prognosewerte aus der Literatur
Optimierung durch Querschnittstechnologien ausgeschöpft herangezogen. Eine Aufschlüsselung zu den Energiepreisen
sind. Insgesamt werden auf diesem Weg Einsparungen und den Entwicklungen können dem Anhang entnommen
gegenüber dem Basisniveau bei Erdgas- und Stromeinsatz werden.
von rund 10 % erreicht.
CO2-Kosten und Carbon Leakage
Emissionsfaktoren
Wie bereits aktuell zu beobachten ist, haben die Ambitions-
Der Emissionsfaktor von Erdgas sinkt im zeitlichen Verlauf steigerungen der europäischen Klimapolitik eine Steigerung
der Roadmap von 0,056 t CO2/GJ auf etwa 0,047 t CO2/GJ des CO2-Preises für Emissionen, die dem EU ETS unterliegen,
ab. Dies ist auf die Beimischung von Biogas oder anderem zur Folge. Dies betrifft alle im Rahmen der Studie betrachte-
klimaneutralem Gas im Sinne der Erneuerbaren Energien ten Emissionen. Die Ziegelwerke selbst unterliegen direkt
Richtlinie – RED II zurückzuführen. Dabei spielt es für die dem EU ETS und damit auch die hier entstehenden Emissio-
Betrachtungen hier keine Rolle, welches klimaneutrale Gas nen. Bei den Emissionen aus dem Strombezug wird davon
eingespeist wird und auch nicht, ob dies auf überregionaler ausgegangen, dass sie ebenfalls in EU ETS-pflichtigen Anlagen
und regionaler Ebene erfolgt oder ob dies nur einzelne anfallen und damit ebenfalls mit diesem Preis zu versehen
Unternehmen tun. sind, der hier explizit nicht im Strompreis, sondern bei den
CO2-Kosten enthalten ist. Für den Preis wird ein linearer
Für den Emissionsfaktor des deutschen Strommixes wurde
Verlauf von einem Startwert von 25 €/EUA (2020) auf
ein auf Berechnungen beruhender Pfad hinterlegt, der sich
100 €/EUA (2050) angesetzt.
im Anhang findet. Der Emissionsfaktor sinkt bedingt durch
5 Neben den Kosten für Beschaffung und Vertrieb sind auch die Netzent-
gelte enthalten. Sämtliche Umlagen und Steuern wurden im Preis dagegen
nicht berücksichtigt.
16 Roadmap Ziegel 2050Wichtig für das Verständnis ist, dass aufgrund des langen Kosten
Betrachtungszeitraums und des Fokus auf investive Maß-
Die Roadmap beleuchtet nicht sämtliche Kosten der deut-
nahmen in den Werken alle Emissionen voll bepreist und
schen Ziegelindustrie. Es werden ausschließlich die Kosten
die ausgewiesenen Kosten, also Entlastungseffekte durch
betrachtet, die direkt im Zusammenhang mit den Themen
kostenlose Zuteilungen, nicht berücksichtigt werden. Dafür
Energie und Emissionen stehen und die daher durch die be-
sprechen mehrere Gründe:
trachteten Rahmenbedingungen und Minderungsoptionen
n Die in der Studie beleuchteten Emissionsminderungen Änderungen erfahren. Darunter fallen:
sind mit relevanten Investitionen verbunden. Aus be-
n Kosten für Energieträger
triebswirtschaftlicher Sicht ist es für die Investitions-
entscheidung an deutschen Standorten unerheblich, ob n CO2-Kosten
eine Reduktionsmaßnahme den Zukaufbedarf an Zertifi-
n Investitions- und Kapitalkosten für im Rahmen der Road-
katen verringert oder sogar Erlöse durch den Verkauf
map betrachtete Investitionen
von überschüssigen Zertifikaten ermöglicht. Durch die
Zuteilungssystematik mithilfe von Benchmarks ist letzte- n Betriebskosten für Öfen und Trockner (inkl. zusätzliche
res Szenario weiterhin denkbar. Personalkosten, beispielsweise für neue Technologien)
n Der Ausstattungsgrad mit kostenlosen Zuteilungen kann n zusätzliche Betriebskosten durch konkrete Minderungs-
sich bereits heute stark zwischen einzelnen Anlagen maßnahmen, z. B. alternative Rohstoffe
unterscheiden. Durch die Verschärfung der Benchmarks
Die Kapitalkosten werden mit einem festgesetzten Zinssatz
für die 4. Handelsperiode ist ein weiteres Absinken
von 8 % berechnet, als Abschreibungszeitraum werden
bereits absehbar. Aus Konsistenzgründen und um die
20 Jahre angesetzt. Dieser Wert für den Abschreibungszeit-
Bedeutung der CO2-Kosten sichtbar zu machen, werden
raum entspricht einem Mittelwert für die relevanten Anla-
diese durchgehend voll bepreist.
gen der Branche.
n Für die Stromerzeugung gibt es bereits aktuell keine
kostenlose Zuteilung. Daher werden die CO2-Kosten aus Anlagenzahl
der Stromerzeugung voll berücksichtigt und bei den
Die Anzahl an Öfen und Trocknern in einem Ziegelwerk
CO2-Kosten erfasst und ausgewiesen. Durch den steigen-
unterscheidet sich individuell. Eine qualifizierte Schätzung
den Stromeinsatz gewinnt dieser Punkt an Bedeutung.
ergibt etwa 1,5 Öfen pro Werk und 0,75 Trockner pro Ofen.
Natürlich stellt die kostenlose Zuteilung das wesentliche Ausgehend von der Zahl von 106 Werken lässt sich hierüber
Mittel zum Schutz vor Carbon Leakage dar. Ein derartiger die Anzahl an Öfen und Trocknern bestimmen, die für die
Schutz ist unabdingbar, um eine Verlagerung der Emissionen weitere Modellierung verwendet wird. Zur Vereinfachung
in Länder ohne CO2-Bepreisung zu verhindern. Nur wenn eine wird im Rahmen der Studie davon ausgegangen, dass die
solche Verlagerung verhindert wird, werden auch tatsäch- Verbräuche der einzelnen Öfen bzw. Trockner identisch
lich Emissionen gemindert. Die ausgewiesenen CO2-Kosten sind. Ebenfalls über eine qualifizierte Schätzung durch den
zeigen die Notwendigkeit für einen wirksamen Carbon- Verband wird angenommen, dass 60 % des Energieeinsatzes
Leakage-Schutz auf. Falls Wettbewerbsregionen bis dahin durch Brennstoffe zur Befeuerung der Öfen verwendet wer-
nicht auch vergleichbare CO2-Kosten aufweisen, gilt dies den. Die restlichen 40 % dienen der Beheizung der Trockner.
auch über die aktuelle Handelsperiode hinaus. Dies hat vor Mit diesen Annahmen lässt sich der durchschnittliche Ver-
allem mit Blick auf den erheblichen Umfang der für Klima- brauch eines Ofens mit ca. 18 GWh/a bestimmen. Der
neutralität notwendigen Investitionen in den Anlagen der durchschnittliche Verbrauch eines Trockners liegt bei
im Wesentlichen mittelständisch geprägten Ziegelindustrie ca. 16 GWh/a. Es wird nicht zwischen den drei Produkt-
Bedeutung. gruppen unterschieden. Es wird des Weiteren angenom-
men, dass Öfen bzw. Trockner im Betrachtungszeitraum
maximal einmal ausgetauscht oder auf einen anderen
Brennstoff umgerüstet werden.
Roadmap Ziegel 2050 174.5 Vorgehen zur Modellierung Sie wirken auf
Die Modellierung der Emissionsminderungen unterscheidet n ganze Werke (unterschieden nach HMZ, DZ, VMZ),
sich grundlegend zwischen dem Referenzpfad 1 und den
n einzelne Öfen oder
Pfaden 2 und 3. Für den Referenzpfad wurden Emissionen,
Energieeinsätze und Kosten rein auf Industrieebene model- n einen Ofen-Trockner-Verbund.
liert. Ausgehend vom Ausgangsniveau beim Energieträger-
Um die Maßnahmen modelltechnisch umsetzen zu können,
einsatz, wurde unter Beachtung der gesamtindustriellen
wurden die bereits angesprochenen virtuellen Werke defi-
Effizienzgewinne der zeitliche Verlauf des Energieeinsatzes
niert. Ausgehend von der Gesamtzahl an Öfen, Trocknern
berechnet. Zur Bestimmung der Emissionsminderungen
und Werken sind drei verschiedene Typen notwendig, um
wurden dann die sinkenden Emissionsfaktoren der Energie-
die Situation im Modell abbilden zu können. Ein virtuelles
träger berücksichtigt. Die jährlichen Kosten ergeben sich
Werk besteht entweder aus
durch Multiplikation der eingesetzten Energieträger sowie
der resultierenden CO2-Emissionen mit ihren jeweilig gelten- n einem Ofen und einem Trockner,
den Preisen. Dazu kommen noch die Kapitalkosten für die
n zwei Öfen und einem Trockner oder
Investitionen, die zur Erzielung der Effizienzgewinne not-
wendig sind. Die betrachteten Betriebskosten für den n drei Öfen und zwei Trocknern.
Betrieb der Öfen und Trockner bleiben über den gesamten
Jeweils ein Ofen und Trockner werden modelltechnisch
Zeitraum konstant.
immer als Ofen-Trockner-Verbund betrachtet. Jeder Ofen
Im Technologie- und Klimaneutralitätspfad wird die Model- oder Ofen-Trockner-Verbund stellt für die Modellierung
lierung im Gegensatz dazu nicht auf Industrieebene, einen definierten Werksabschnitt dar. Pro Werk gibt es
sondern auf Basis „virtueller Werke“ durchgeführt und ist damit maximal drei dieser Werksabschnitte. Jeder Werks-
dementsprechend ungleich komplexer. Sämtliche für den abschnitt hat zu Beginn den Erdgaseinsatz eines durch-
Referenzpfad angeführten Einflussfaktoren werden in die- schnittlichen Ofens und gegebenenfalls den Erdgaseinsatz
sen beiden Pfaden ebenso berücksichtigt. Darüber hinaus eines durchschnittlichen Trockners. Individuell durchgeführte
werden individuell in den Werken Minderungsmaßnahmen Maßnahmen und die allgemeinen Effizienzgewinne üben im
durchgeführt. Dazu wurden im ersten Schritt Maßnahmen zeitlichen Verlauf Einfluss auf die Energieeinsätze der Werks-
mit dem Begleitkreis abgestimmt. Die Maßnahmen lassen abschnitte aus.
sich nach ihren Wirkbereichen kategorisieren.
Werkstyp I Werkstyp II Werkstyp III
Werksabschni I
Werksabschni I Ofen Trockner
Ofen Trockner
Ofen Trockner Werksabschni II
Werksabschni II Ofen Trockner
Ofen
Werksabschni III
Ofen
Abbildung 9: Werkstypen der virtuellen Werke; Quelle: FutureCamp
18 Roadmap Ziegel 2050Die drei Werkstypen werden dann noch nach Hintermauer-, dungskosten werden die Maßnahmen jedes Jahr aufstei-
Vormauer- und Dachziegelwerk unterschieden, sodass im gend gereiht. Die Maßnahme mit den niedrigsten Vermei-
Endeffekt neun unterschiedliche Werkstypen betrachtet dungskosten ist wirtschaftlich am attraktivsten und sollte
werden. Hinsichtlich des Stromverbrauchs in der Ausgangs- dementsprechend zuerst umgesetzt werden.
situation werden nach Werkstyp keine Unterscheidungen
Im Modell wird auf Basis der virtuellen Werke zunächst
gemacht. Jedes Werk weist zu Beginn der Modellierung den
bestimmt, welche Maßnahme zu Beginn wie oft umgesetzt
gleichen durchschnittlichen Stromverbrauch auf. Auch hin-
werden könnte. Das ergibt die theoretisch maximale Anzahl
sichtlich der Prozessemissionen wird nur zwischen den
an Umsetzungen für jede einzelne Maßnahme. Aus der An-
Bereichen HMZ, VMZ und DZ unterschieden und nicht noch
zahl der Ofen-Trockner-Verbünde ergibt sich beispielsweise
einmal hinsichtlich der Werkstypen. Alle virtuellen Hinter-
die maximale denkbare Anzahl an Umsetzungen für die
mauerziegelwerke starten somit mit Prozessemissionen in
Maßnahme „Entkopplung des Ofen-Trockner-Verbunds und
identischer Höhe. Bei den Vormauer- und Dachziegelwerken ist
Einsatz von Wärmepumpe“. Dann wird die Maßnahme mit
dies analog der Fall. Bei Hintermauerziegelwerken werden
den niedrigsten Vermeidungskosten im ersten Jahr, also mit
die Prozessemissionen darüber hinaus noch nach Porosie-
dem Rank 1, betrachtet. Die theoretisch maximale Anzahl
rung und Ton unterschieden. In den beiden anderen Fällen
an Umsetzungen für diese Maßnahme ist bereits aus dem
ist eine solche Unterscheidung nicht nötig, da die Porosie-
vorigen Schritt bekannt. Es wird das Investitionsbudget
rung keine Anwendung findet. Prozessemissionen werden im
durch die Investitionsausgaben dieser Maßnahme geteilt und
Rahmen der Roadmap immer nur auf Werksebene model-
abgerundet. Dadurch ergibt sich die Anzahl der finanziell
liert, nicht auf Ebene der Werksabschnitte, auch wenn sie
möglichen Umsetzungen in diesem Jahr. Das Minimum aus
modelltechnisch immer dem Werksabschnitt I eines virtuel-
beiden Werten wird schließlich angesetzt. Im Anschluss er-
len Werks zugerechnet werden. Maßnahmen, die ein ganzes
folgt diese Berechnung für die Maßnahme mit dem Rank 2.
Werk betreffen, werden ebenfalls immer im Werksab-
Allerdings wird hier das verfügbare Investitionsbudget in
schnitt I betrachtet. Falls eine solche Maßnahme allerdings
dem Umfang reduziert, wie für die Durchführung der ersten
Auswirkungen auf den Energieeinsatz hat, so wird der Effekt
Maßnahme nötig. Anschließend wird für alle weiteren Maß-
in möglichen weiteren Werksabschnitten ebenfalls direkt
nahmen infolge des Rankings ebenso verfahren, wobei das
berücksichtigt.
Investitionsbudget immer um den Betrag aller höher bewer-
Natürlich gibt es in der Realität noch ganz andere Konstellatio- teten und umsetzbaren Maßnahmen reduziert wird.
nen in den Werken, und auch die Annahme, dass jedes Werk
Im Anschluss werden die nach der obigen Logik ermittelten
aus den drei Bereichen identische Prozessemissionen auf-
Minderungsmaßnahmen in den einzelnen Werksabschnitten
weist, ist eine Vereinfachung. Die Betrachtungen lassen sich so-
umgesetzt. Dabei gilt, dass pro Werksabschnitt und Jahr ma-
mit nicht direkt auf reale Werke übertragen. Über die gesamte
ximal eine Maßnahme durchgeführt wird. Kann eine weitere
Industrie bilden die Annahmen die Situation dennoch sehr gut
Maßnahme nur noch in Werksabschnitten durchgeführt
ab und ermöglichen damit eine aussagekräftige Modellierung.
werden, in denen in diesem Jahr bereits eine höher gerankte
In den Pfaden 2 und 3 steht für konkrete Minderungsmaß- Maßnahme umgesetzt wurde, so reduziert sich die Anzahl
nahmen ein jährliches Investitionsbudget zur Verfügung der tatsächlichen Umsetzungen für die weitere Maßnahme
(Pfad 2), oder Investitionsbedarfe werden bestimmt (Pfad 3). in dem Jahr.
Welche Maßnahmen in einem bestimmten Jahr umgesetzt
Auf Basis aller tatsächlichen Umsetzungen werden an-
werden, ist abhängig von den Vermeidungskosten in diesem
schließend die Investitionen dieses Jahres final bestimmt.
Jahr. Dazu wurden für jede denkbare Maßnahme die Ver-
Das Restbudget wird ins Folgejahr übertragen und erhöht
meidungskosten über den gesamten Betrachtungszeitraum
dort entsprechend das zur Verfügung stehende Investitions-
modelliert. In die Vermeidungskosten fließen dabei mehrere
budget. Damit wird verhindert, dass die hier genannte Restrik-
Faktoren ein, nämlich die geänderten Energiekosten, gege-
tion von nur einer Maßnahme pro Werksabschnitt und Jahr
benenfalls zusätzliche Betriebskosten und die Kapitalkosten
einen nennenswerten Einfluss auf den zeitlichen Verlauf der
einer Maßnahme. Die Vermeidungskosten ändern sich im
Minderungen hat. Auf Basis der tatsächlichen Umsetzung
Laufe des Betrachtungszeitraums, da beispielsweise die all-
der Maßnahmen wird die Anzahl der theoretisch noch mög-
gemeinen Effizienzgewinne die Energieeinsparungen beein-
lichen Umsetzungen für das nächste Jahr reduziert. Dieser
flussen, Preise bestimmter Energieträger variieren und sich
Prozess wird in den Folgejahren wiederholt.
relevante Emissionsfaktoren ändern. Anhand der Vermei-
Roadmap Ziegel 2050 19Sie können auch lesen
