Trans4In – Energietransformation im Chemiedreieck Bayern
Zusammenfassung der Kernaussagen
Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und den Projektpartnern geförderten Projekts „Trans4In“ hat die FfE Transformationsstrategien von neun energieintensiven Unternehmen der Region analysiert und zusammengefasst. Die energieintensiven Industrie-unternehmen haben ihre Stromnetzanschlusspunkte allesamt im Landkreis Altötting. Im Jahr 2019 verantworteten die Unternehmen rund 80 % des Stromverbrauchs.
Zusammen mit den Industriepartnern vor Ort hat die FfE den zukünftigen energieträgerbezogenen Verbrauch prognostiziert.
Die Zahlen liefern die Grundlage für weitere Forschungsarbeiten zur regionalen Transformation und der damit einhergehenden, notwendigen Energieinfrastruktur.
Für die Transformation werden zwei Szenarien betrachtet: der Strompfad und der Wasserstoffpfad.
Der Wasserstoffpfad unterscheidet sich vom Strompfad dadurch, dass die Industriepartner vor Ort ab 2030 von einer überregionalen Wasserstoffversorgung ausgehen und bei unsicheren Technologie-Entscheidungen die Wasserstoffoption wählen.
Erklärung:
Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autorinnen und Autoren
Das dieser Publikation zugrundeliegende Vorhaben „TransHyDE-Sys“ wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Kennzeichen 03HY201E gefördert.
Die Planungen der befragten Unternehmen sind auf Klimaneutralität ausgerichtet. Die Transformationsstrategien der Unternehmen sind überwiegend mit dem bayerischen Ziel im Einklang, die Klimaneutralität in 2040 zu erreichen.
Im Rahmen der Studie wird bei der Datenerhebung ggü. den Unternehmen das Ziel der Klimaneutralität im Jahr 2040 vorgegeben 1. Bei der Analyse zeigt sich jedoch, dass die Transformationspfade der Unternehmen nicht alle mit den Zielen der Landesregierung synchronisiert sind. Einige Unternehmen orientieren ihre Transformationsstrategien an den Zieljahren des Europäischen Klimaschutzgesetzes (2050) 2 oder des Bundes-Klimaschutzgesetzes (2045) 3.
Der Energieverbrauch steigt ausgehend vom Jahr 2019 von 9 TWh/a bis zum Jahr 2050 je nach Szenario auf 16 bzw. 18 TWh/a.
Sowohl im Strompfad als auch im Wasserstoffpfad steigt der gesamte Energieverbrauch aufgrund steigender Wirtschaftsleistung, Erweiterung und Umstellung des Produktportfolios um bzw. auf klimaneutrale Produkte, wie zum Beispiel Sustainable Aviation Fuels, grünes Methanol und der Substitution von energetisch genutzten Koppelprodukten, die beispielsweise als Nebenprodukte bei der Verarbeitung von Rohöl entstehen. Der Anteil des Strom- und Wasserstoffverbrauchs erhöht sich dabei, da das Erdgas vollständig substituiert wird. Im Wasserstoffpfad ergibt sich ein Energieverbrauch von 16 TWh/a, der sich mit 10,7 TWh/a auf den Stromverbrauch und 5,5 TWh/a auf den Wasserstoffverbrauch aufteilt. Der gesamte Energieverbrauch im Strompfad liegt bei 18 TWh/a, wobei bei diesem Szenario der Wasserstoff mittels Elektrolyse bei den Industriepartnern vor Ort produziert wird.
Die Umsetzungswahrscheinlichkeit der Projekte ist abhängig von den wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen und kann aus Studiensicht daher nicht abschließend beurteilt werden.
Die beteiligten Unternehmen haben in den Befragungen die Projekte skizziert, die sie auf dem Weg zur Klimaneutralität anstreben. Ob die Projekte tatsächlich umgesetzt werden und ob der resultierende Energieverbrauch in Zukunft eintritt, hängt von ökonomischen und politischen Rahmenbedingungen ab, die in Trans4In nicht berücksichtigt werden.
Ohne die Anbindung an die überregionale Wasserstofftransportinfrastruktur (European Hydrogen Backbone) ist der prospektive Stromverbrauch in der Region deutlich höher.
Bei dem Ansatz der strombasierten Produktion von Wasserstoff via lokaler Elektrolyse (Strompfad) in der Region, liegt der Stromverbrauch bei rund 18 TWh, und ist damit um 7 TWh höher als bei einer Versorgung der Region mit Wasserstoff aus dem Transportnetz.
Den Transformationsstrategien der Unternehmen folgend verdoppelt (im Szenario Wasserstoffpfad) bzw. vervierfacht (im Szenario Strompfad) sich der Leistungsbedarf aus dem Stromnetz nahezu.
Der erhöhte Strom- und Wasserstoffverbrauch hat entsprechende Implikationen auf die netzseitigen (Anschluss-) Kapazitäten. Ohne Anschluss an das Wasserstoffnetz vervierfacht sich die benötigte Stromnetzkapazität im Zuge der Transformation. Aber auch mit dem Anschluss an das Wasserstoffnetz ist eine Verdopplung der Stromnetzkapazitäten nötig, um die Transformationsstrategien der Unternehmen umzusetzen.
Der Ausbau erneuerbarer Energien ist Grundlage für eine erfolgreiche Transformation im Chemiedreieck Bayern.
Die Unternehmen des Chemiedreiecks benötigen für die Transformation große Mengen erneuerbarer Energien in Form von Strom und Wasserstoff. Hierzu bedarf es der starken Beschleunigung des Ausbaus der erneuerbaren Stromerzeugung.
Auszüge aus der Studie
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Unterschiedliche Rahmenbedingungen des Strompfads und des Wasserstoffpfads
Strompfad und Wasserstoffpfad
Im Strompfad (links) wird angenommen, dass ab 2030 ausreichende Stromversorgungskapazitäten verfügbar sind. Bei der Entscheidung unter Unsicherheit (Wasserstoff oder Strom) in der langen Frist bevorzugt das Szenario folglich Transformationsoptionen, die auf eine direkte Elektrifizierung des Verbrauchs abzielen. Im Strompfad wird der notwendige Wasserstoff hauptsächlich mittels strombasierter Elektrolyse innerhalb des Bilanzraumes hergestellt.
Im Gegensatz zum Strompfad geht der Wasserstoffpfad davon aus, dass eine Anbindung des bayerischen Chemiedreiecks ans überregionale Wasserstofftransportnetz erfolgt und ausreichend Wasserstoffmengen über das Transportnetz zur Verfügung stehen. Bei der Entscheidung unter Unsicherheit in der langen Frist bevorzugt das Szenario folglich Transformationsoptionen, die Wasserstoff nutzen.
Aggregierter Energieverbrauch des Bilanzraumes zwischen 2019 und 2050 im Wasserstoffpfad (H2) und im Strompfad (EL)
Im Strompfad verdoppelt sich der Energieverbrauch von ~9 TWh in 2019 auf ~18 TWh in 2050.Im Wasserstoffpfad steigt der Energieverbrauch auf ~16 TWh in 2050.
Die Steigerung des Verbrauchs ist auf drei Aspekte zurückzuführen:
- Einige Unternehmen im Bilanzraum gehen von einem Anstieg der Wirtschaftsleistung aus. Dabei erhöht die Wirtschaftsleistung den Verbrauch stärker als ihn Effizienzsteigerungen senken.
- Die Erweiterung um klimaneutrale Produkte mündet teilweise in einem erhöhten Energieverbrauch. Die Produktion von synthetischen Brennstoffen wie zum Beispiel SAF, grünes Methanol erfordert zum einen erneuerbaren Wasserstoff als stoffliches Edukt und zum anderen Energie für die Synthese.
- Zudem erhöhen sich die ausgewiesenen energetischen Verbräuche, da ein Teil der zuvor im Stofffluss (Rohöl als Edukt) gebundenen Energie infolge der Transformation durch Strom und Wasserstoff ersetzt wird. Bei der Verarbeitung von Rohöl oder Kalkstein entstehen beispielsweise Koppelprodukte, die vergleichbar zu Erdgas sind und bisher ausschließlich energetisch genutzt werden.
Sowohl im Strom– als auch im Wasserstoffpfad sinken die THG (Treibhausgas)-Emissionen auf 0,1 MTCO2-eq. in 2050.
In beiden Pfaden entwickeln sich die Emissionen nahezu identisch, da die unterschiedlichen Transformationsoptionen zu vergleichbaren Einsparungen führen und zu den gleichen Zeitpunkten umgesetzt werden. Die Umstellung der Dampfproduktion von Erdgas auf alternative Energieträger wird zum Beispiel in beiden Szenarien in einem ähnlichen Zeitraum durchgeführt.
Die THG (Treibhausgas)-Emissionen sinken dementsprechend um denselben Betrag. Lediglich die Wahl des potenziell klimaneutralen Energieträgers (Strom oder Wasserstoff) unterscheidet sich.
Zudem ist bemerkenswert, dass die Emissionen bis zum Jahr 2025 kurzzeitig ansteigen, bevor sie bis 2050 kontinuierlich sinken. Dieser Anstieg ist auf kurzfristig zu erwartende Erhöhungen der Wirtschafts-leistung zurückzuführen. Die Wachstumserwartung prognostizieren die Unternehmen selbst. Sie werden keiner Realitätsprüfung unterzogen. Die Daten können aufgrund ihrer Vertraulichkeit nicht veröffentlicht werden.
2 Gasverbrauch von Altötting in Regionalstatistik nur bis 2012 veröffentlicht. Dieser beträgt in 2012 5,6 TWh und entspricht 6,9 % des Gasverbrauchs in Bayern (EEV in Bayern in 2012 – Gase: 81 TWh)
3 Siltronic AG ist kein Industriepartner von Trans4In und wurde im Rahmen der Studie nicht befragt