Zentrale Herausforderungen einer klimaneutralen Industrie bis 2045 aus wissenschaftlicher Sicht - Eine Veranstaltung von SCI4climate.NRW und ...
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Wissenschaft trifft Wirtschaft | 28.10.2021 Zentrale Herausforderungen einer klimaneutralen Industrie bis 2045 aus wissenschaftlicher Sicht Eine Veranstaltung von SCI4climate.NRW und IN4climate.NRW
Die Industrie steht im Fokus – Zentraler Emissionssektor mit global ansteigendem Trend
Material-Konversion als energieintensivster Teil des Energie- und Emissionssystems
3 Grundstoffindustrie emittieren direkt 19% der … und die Nachfrage nach Grundstoffen wird weiter
weltweiten CO2-Emissionen… wachsen (Szenarien der IEA für 2030)
Chemicals Steel Cement
Source: own figure based on IEA ETP 2020 (4), data for 2019 (includes process emisisons)
28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 1
In Deutschland ist der Anteil der Industrie ähnlich dem globalen Mittelwert
Anteile der Sektoren an den THG-Emissionen in
Deutschland (2019, vorläufig)
Sonstige
1%
Landwirtschaft
9%
Gebäude
15%
Energie Verkehr
32% 20%
Industrie
23%
Quelle: Eigene Darstellung, basierend auf UBA 2020. https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen
28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 2
Aktuelle Klimaschutzszenarien für Deutschland
AGORA 2020
UBA 2019
28.10.2021 3
BDI 2019
BDI 2021
AGORA 2021
BMWI 2021
DENA 2019
Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021
Strategiemix einer klimaneutralen Industrie
Drei Gruppen
Strategien für eine klimaneutrale Industrie Strategie 1: Energieeffizienz und Brennstoffwechsel
→ Direkte Nutzung grüner Elektrizität
→ Indirekte Elektrifizierung via Wasserstoff
→ Energieeffizienz
Strategie 2: Kohlenstoffstrategie
→ Carbon Capture and Storage (CCS)
→ Carbon Capture and Use (CCU)
→ Nachhaltige Biomasse (mit CCS)
Strategie 3: Ressourceneffizienz und Circular
Economy
→ Materialeffizienz
→ Materialsubstitution
→ Circular Economy
→ Nachfragereduktion
Source: (19), (5), modified, further details on strategies (1), (7)
28.10.2021 4
Die Klimaneutralität ist nur einen Investitionszyklus entfernt:
Jede Investition muss klimaneutral oder klimaneutralitätskompatibel sein
Gefahr von „stranded assets“, wenn nicht heute schon in klimaneutrale Anlagen investiert wird.
Hoher Reinvestitionsbedarf bis 2030 Lange Lebensdauern der Anlagen
Source: Joas et al. 2021 (5)
5
Strategie 1: Hohe Investitionsbedarfe (z.B. in Carbon Capture (vor allem ab 2030) und in DRI-Stahlerzeugung) 28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 6
Strategie 1 – Die Stahlindustrie hat bereits hohe Investitionen angekündigt
(allerdings in Abhängigkeit öffentlicher Förderung)
16,5
Fokus Nord-West
Europa
8,3
6,9
6,0 6,0
5,5
4,1 4,4 4,1
3,6 3,6
2,9
2,5 2,4
2,1
1,3
0,3 0,5
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
SWE GER NED FRA CZ ROM AUT BEL ESP FIN ITA POL SLK UK
Hochöfen deren Lebensdauer vor 2030 endet
Angekündigte Low-Carbon Stahlprojekte bis 2030
Source: (5)
7
Strategie 1 – Breakthrough-Technologien benötigen große Mengen grüne
Energie
Net electricity balance of European regions including heavy industry
(2050, TWh) and potential hydrogen import routes
Die industriellen Kernregionen der EU sind “Netto-
Energiesenken”
Insbesondere die Region BENELUX-NRW
Strom- und Wasserstoff-Backbones würden erforderlich
sein
Lieferregionen könnten sein:
• Nordsee und Skandinavien
• Nord-Afrika und Mittlerer Osten (NEOM, Saudi
Source: (12), modified
Arabien)
• Ukraine, Russland
• (Südliche Länder der EU?)
04.03.21 Sources: (14), (15)
8
Strategie 2 – Carbon capture and storage / use (und Biomasse)
erable 4.4 Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH
Location of remaining CO2 emissions in a
„high CCS“ scenario (2050, Mt/yr)
Carbon capture and storage
• Reine “end of the pipe” Lösung mit Erfassungsraten deutlich
unter 100%
• In der Zementindustrie notwendig
• Die meisten verbleibenden CO2-Quellen liegen im Binnenland
• Eine Pipeline-Infrastrukur an die Küste / bis vor die Küste wird
erforderlich sein
Carbon capture and use
• Teuer und mit sehr begrenztem Potenzial
• Für einen Kohlenstoffkreislauf in der chemischen Industrie
langfristig erforderlich
Biomasse
• Theoretisch klimaneutral mit begrenztem Potenzial
• Möglicherweise im Kontext negativer Emissionen notwendig
(BECCS)
Source: (12), see also (19), (20), (21)
re 2: Remaining CO2 emissions from considered industry branches that need to be adressed 9Strategie 3 – Ressourceneffizienz und Nachfragereduktion
Materialkosten steigen um 20 bis 120 %,
Produktkosten bleiben weitgehend konstant
Der Investitionsbedarf der wird sich mehr
als verdoppeln
Die Produktionskosten für Materialien
steigen erheblich, nicht aber die der
Endprodukte
(d.h. Kosten für Gesellschaft und
Verbraucher sind relativ gering)
Materialeffizienz und Zirkularität scheinen
potenziell starke (und kosteneffiziente)
Hebel zu sein
Sie erfordern aber neue
Wertschöpfungsketten und
Geschäftsmodelle.
Material Economics & Wuppertal Institut (2019)
28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 10Ein Blick zurück:
Ziele, mit denen SCI4climate.NRW 2018 gestartet ist
NRW 2023: Die Industriewende hat begonnen
NRW-Industrie und weitere Akteure wissen, wie eine klimaneutrale und
TF3
ressourcenschonende Grundstoffindustrie aussehen kann.
Technologieroadmaps und erste größere Pilotprojekte für zentrale Technologien und TF1
Infrastrukturen existieren.
Erste zirkuläre Wertschöpfungsketten und Business-Cases werden erprobt. TF2
In NRW bildet sich Kompetenz-Hub zu einem klimaneutralen und ressourcenschonenden
TF0
Grundstoffwirtschaft heraus (Vernetzung einschlägiger Lehrstühle, Start-ups, etc.).
Wichtige Unternehmen haben Strategien zum Umstieg auf eine klimaneutrale und
zirkuläre Grundstoffindustrie und setzen diese (gemeinsam) um.
Eine integrierte Industriepolitik entsteht, die der EU die Technologie- und TF4
Systemführerschaft für klimaneutrale und ressourcenschonende Grundstoffindustrie sichert.
28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 11Ein Blick nach vorne:
POLITIK 2027
Das EU clean industry package ist beschlossen und viele legislative und
investive Projekte sind in der Umsetzung.
• Lenkungswirkung in Richtung Industrie (CO2-Preise, Zirkularitätsziele…)
• International:
− Schutz heimischer Industrie,
− Sicherung von Märkten,
− Kooperation bei grüner Energien und Rohstoffen
• Schaffung von grünen Märkten // just transition
• Der Ausbau des Energiesystems hat (wieder) Fahrt aufgenommen →
Erzeugungskapazitäten und Infrastrukturen entstehen, günstige Preisbedingungen
für Grundstoffindustrie können geschaffen werden
28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 12VOLKSWIRTSCHAFT 2027 Infrastrukturprojekte für Wasserstoff und CO2 wurden begonnen, erste Projekte sind schon umgesetzt. // Es existieren eine H2 und eine CO2- Wirtschaft (wenn auch erst in kleinem Rahmen). Erste klimaneutrale und zirkuläre Wertschöpfungsketten sind etabliert; Wir befinden uns in vielen Sektoren in der Markthochlaufphase entsprechender Wertschöpfungsketten. Auch international sind Wertschöpfungsketten dabei sich zu re- konfigurieren, getrieben durch die Notwendigkeit klimaneutral und zirkulär zu werden. Leider wissen wir nicht, ob wir uns in einer SSP1 „Greta Thunberg“ oder SSP3 „Donald Trump“-Welt leben werden. 28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 13
UNTERNEHMEN 2027
Klimaneutralität und Zirkularität sind zentrale Themen der Unternehmen in Strategie und
Umsetzung
Unternehmenstransformation ist ein zentrales Thema, das alle Unternehmen auf dem Schirm
haben, entsprechende Kompetenzen sind stark gefragt
Die Transformation geht einher mit rascher und tiefer Digitalisierung und Industrie 4.0 bzw.
5.0
Unter dem Stichwort Business-Sustainability 3.0 sind Unternehmen und Gesellschaft dabei
näher zusammen zu rücken. Unternehmen betonen ihren gesellschaftlichen Mehrwert und
setzen diesen an die erste Stelle ihres Zielsystems.
− Dazu entwickeln viele Unternehmen neue Formen der Zusammenarbeit von
Management, Belegschaft, regionalen Stakeholdern und anderen gesellschaftlichen
Gruppen.
− Unternehmen kooperieren stärker miteinander beim Management von Stoffströmen und
der Beschaffung grüner Energie.
28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 14SCI4climate.NRW will ein zentraler Ideengeber, Vernetzer und Unterstützer
der Industrietransformation für Unternehmen, Politik, Gesellschaft in
NRW sein.
Ich freue mich, dass wir diese Mission heute in den vier Workshops
konkretisieren werden und bin sehr gespannt, nicht nur auf die
Forschungsergebnisse sondern ganz besonders auf ihre Inputs.
28.10.2021 Wissenschaft trifft Wirtschaft 2021 15Sie können auch lesen
