Studie: Effizienzsteigerung in stromintensiven Industrien

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1 Studie: Effizienzsteigerung in stromintensiven Industrien Ausblick und Handlungsstrategien bis 2050 München im August

2 2 Agenda A. B. C. D. STEIGENDE STROMKOSTEN ALS HERAUSFORDERUNG FÜR DIE INDUSTRIE Steigende Strompreise stellen besonders stromintensive Industrien vor erhebliche Herausforderungen in der Zukunft IN STROMINTENSIVEN INDUSTRIEN BIETEN SICH HEBEL ZUR EFFIZIENZSTEIGERUNG Effizienztechnologien und optimierte Produktionsprozesse ermöglichen eine nachhaltige Senkung des Stromverbrauchs INVESTITIONEN IN EFFIZIENZMASSNAHMEN DÄMPFEN STROMKOSTENANSTIEG Einsparpotenziale bei den Stromkosten in stromintensiven Industrien übersteigen die Investitionskosten langfristig bei Weitem EFFIZIENZTECHNOLOGIEN ALS ZWEIFACHER WACHSTUMSMOTOR Investitionen in Energieeffizienzmaßnahmen sparen nicht nur Kosten und sichern die Wettbewerbsfähigkeit (Anwenderseite), sondern wirken zudem stimulierend auf die Nachfrage und Entwicklung von neuen Effizienztechnologien (Anbieterseite)

3 A. Steigende Stromkosten als Herausforderung für die Industrie Steigende Strompreise stellen besonders stromintensive Industrien vor erhebliche Herausforderungen in der Zukunft

4 Quelle: AG Energiebilanzen, Roland Berger 4 Vier ausgewählte stromintensive Industrien in Deutschland benötigten 2010 Strom im Wert von rund 5,8 Mrd. EUR Stromkosten in stromintensiven Industrien 2010 [Mrd. EUR] 1) Grundstoffchemie Papier- und Pappeherstellung 2) Metallerzeugende Industrie Verarbeitung von Erden und Steinen 0,5 1,2 1,5 1) Basierend auf Verbrauch 2009 mit 1% Wachstum p.a. und 0,068 EUR/kWh Grundpreis 2) Inklusive Verlags-/Druckerzeugnisse 2,6 5,8 Mrd. EUR ANMERKUNGEN > Der Energiegesamtkostenanteil in der Grundstoffchemie beträgt 3,0% des Bruttoproduktionswerts > In der Papier- und Pappeindustrie machen die Energiegesamtkosten 5,7% des Bruttoproduktionswerts aus > In der metallerzeugenden Industrie liegt der Anteil der Energiegesamtkosten am Bruttoproduktionswert bei 5,5% > In der Verarbeitung von Erden und Steinen ist der Anteil der Energiegesamtkosten am Bruttoproduktionswert mit 6,0% am höchsten

5 Quelle: AG Energiebilanzen, Roland Berger 5 Hoher Strombedarf in stromintensiven Industrien Der zunehmende Automatisierungsgrad treibt den Verbrauch zusätzlich an Strombedarf in stromintensiven Industrien 2010 Industrie Strombedarf ) [PJ] KOMMENTAR Grundstoffchemie Papier- und Pappeherstellung > Hoher Stromverbrauch ist getrieben durch den Ausbau von strombasierten Produktionsverfahren (z.b. Erzeugung von Wärme durch Strom) Metallerzeugende Industrie Verarbeitung von Erden und Steinen > Der zunehmende Automatisierungsgrad wird den Stromverbrauch in Zukunft noch steigen lassen 1) Basierend auf Verbrauch 2009 mit 1% Wachstum p.a.

6 Der Strompreis wird in den nächsten 20 Jahren um knapp 70% steigen Stromintensive Industrien besonders betroffen Strompreisentwicklung in stromintensiven Industrien 1) Strompreis [EUR ct/kwh] TREIBER 10,5 10,9 11,3 > Durch den frühzeitigen Atomausstieg steigt der Strompreis durch zunehmende Angebotsverknappung 8,7 > Der Ausbau von Stromnetzen, welche für die Entwicklung erneuerbarer Energien benötigt werden, treibt den Strompreis zusätzlich an 6,8 > In Zukunft fallen deutlich höhere Kosten für CO 2 -Zertifikate und Brennstoffe an. Diese werden die Energieversorger ihren Kunden in Rechnung stellen > Eine zusätzliche Kostensteigerung aufgrund der EEG-Umlage wird erwartet 1) vbw (2010): basierend auf "Muddling through"-szenario Quelle: vbw, Prognos, Roland Berger 6

7 7 B. In stromintensiven Industrien bieten sich Hebel zur Effizienzsteigerung Effizienztechnologien und optimierte Produktionsprozesse ermöglichen eine nachhaltige Senkung des Stromverbrauchs

8 Quelle: Roland Berger 8 Zwei treibende Kräfte stehen hinter den Hebeln zur Energieeffizienzsteigerung: Technologieentwicklung und -verwendung Hebel zur Effizienzsteigerung TECHNOLOGIE- ENTWICKLUNG > Entwicklung und Verfügbarkeit von neuen Effizienztechnologien > Effizienzsteigerung durch deren Einsatz in effizienteren Maschinen und Anlagen (Anbieterseite) BEISPIELE > Optimierung der Systemsteuerung von Maschinen > Substitution von Subsystemen (z.b. Einsatz effizienterer Elektromotoren) TECHNOLOGIE- VERWENDUNG > Energieeinsparungen auf Anwenderseite durch intelligenteren Einsatz von Maschinen > Beitrag durch Verhaltensänderung und Produktionsoptimierung > Prozessoptimierung in der Produktion (z.b. Reduktion von Lastspitzen) > Maschinenübergreifende Systemsteuerung

9 GRUNDSTOFFCHEMIE Grundstoffchemie: Hoher Realisierungsgrad bietet gute Voraussetzung zur Umsetzung von Effizienzpotenzialen Effizienzsteigerungspotenzial Grundstoffchemie [%] Summe Effizienzsteigerungspotenzial 37,0 30,0 16,1 22,0 13,0 9,2 20,9 11,0 17,3 4,5 12,4 6, Technologieentwicklung Technologieverwendung > Allein der Syntheseprozess bietet rund 10% Effizienzsteigerungspotenzial in den nächsten 10 Jahren > Die dort eingesetzten Maschinen (z.b. Calcinieranlagen, Extraktionsanlagen) bieten insbesondere bei der Konstruktionsoptimierung Effizienzsteigerungspotenzial > Der Einsatz aktueller Effizienztechnologie ist in der Grundstoffchemie mit rund 70% vergleichsweise hoch Quelle: Expertenpanel, Roland Berger 9

10 PAPIER- UND PAPPEHERSTELLUNG Die Entwicklung und der Einsatz neuer Technologien bieten bereits im Jahre 2030 rund 30% Effizienzsteigerungspotenzial Effizienzsteigerungspotenzial Papier- und Pappeherstellung [%] Summe Effizienzsteigerungspotenzial 50,0 43,0 19,3 31,0 15,6 30,5 11,0 16,0 27,1 5,4 20,3 10, Technologieentwicklung Technologieverwendung > Die Stoffaufbereitung (z.b. Kochen und Entfärben) bietet hohes Effizienzsteigerungspotenzial. Dieses beträgt in den nächsten 10 Jahren rund 28% > Insbesondere die Verfahrensoptimierung und die optimierte Systemsteuerung gestalten den Prozess der Stoffaufbereitung in Zukunft effizienter > Der Einsatz aktueller Effizienztechnologie liegt in der Papier- und Pappeherstellung derzeit bei ca. 52% Quelle: Expertenpanel, Roland Berger 10

11 METALLERZEUGENDE INDUSTRIE Im Jahr 2050 sind 37% Effizienzsteigerung in der metallerzeugenden Industrie möglich Verfahrensoptimierung als zentraler Hebel Effizienzsteigerungspotenzial metallerzeugende Industrie [%] Summe Effizienzsteigerungspotenzial 30,0 15,6 21,0 11,0 11,0 14,5 5,4 10,4 5,1 37,0 19,3 17,5 Technologieentwicklung Technologieverwendung > Der Prozess des Schmelzens und Gießens von Metall bietet besonders hohes Effizienzsteigerungspotenzial > Effiziente Gießmaschinen und Erwärmungs-/Warmhalteanlagen fördern die Material- und Verfahrensoptimierung > Der Einsatz aktueller Effizienztechnologie liegt in der metallerzeugenden Industrie bei derzeit ca. 50% Quelle: Expertenpanel, Roland Berger 11

12 VERARBEITUNG VON ERDEN UND STEINEN Verarbeitung von Erden und Steinen: Insbesondere auf der Anwenderseite bieten sich zusätzliche Effizienzsteigerungspotenziale Effizienzsteigerungspotenzial Verarbeitung von Erden und Steinen [%] Summe Effizienzsteigerungspotenzial 23,0 16,0 13,0 9,2 8,0 10,0 3,3 6,8 3,3% 4,5 29,0 16,1 12,8 Technologieentwicklung Technologieverwendung > Der Prozess des Mahlens von Steinen bietet besonders viel Effizienzsteigerungspotenzial > Die dort eingesetzten Maschinen (z.b. Mühlen, Zerkleinerungsmaschinen) bieten überwiegend bei der Verfahrensoptimierung großes Potenzial in der Zukunft > Der Einsatz aktueller Effizienztechnologie liegt in der Verarbeitung von Erden und Steinen bei derzeit ca. 63% Quelle: Expertenpanel, Roland Berger 12

13 13 C. Investitionen in Effizienzmaßnahmen dämpfen Stromkostenanstieg Einsparpotenziale bei den Stromkosten in stromintensiven Industrien übersteigen die Investitionskosten langfristig bei Weitem

14 Quelle: Roland Berger 14 Investitionen von 23 Mrd. EUR stehen Einsparungen von über 100 Mrd. EUR gegenüber Investitionskosten 1) und Einsparungen bis 2050 industriespezifisch [Mrd. EUR] Investitionskosten ~23 Mrd. EUR ~10 ~42 Grundstoff Chemie ~7 ~34 Papier-/Pappeherstellung ~5 kum. Einsparungen ~102 Mrd. EUR ~20 Metallerzeugende Industrie ~1 ~6 Verarbeitung von Erden und Steinen > Die Investitionskosten umfassen im Wesentlichen Mehrkosten für den Einsatz von effizienteren Maschinen und Maßnahmen zur Steigerung der Prozesseffizienz > Insgesamt sind in den untersuchten Industrien bis ins Jahr 2050 rund 23 Mrd. EUR an Investitionen nötig, um die Effizienzsteigerungen zu erzielen Investitionskosten Kumulierte Einsparungen 1) Berechnung auf Basis von Marktgrößen für Effizienzmaßnahmen und Amortisationszeiträumen von rund 10 Jahren

15 Quelle: Prognos, Roland Berger 15 GRUNDSTOFFCHEMIE Die Grundstoffchemie kann bis in das Jahr 2050 rund 42,4 Mrd. EUR an Stromkosten einsparen Vergleich Stromkostenentwicklung 1) Grundstoffchemie Einsparung 2) [Mrd. EUR] 2,6 2, ,4 1,0 1,6 2,3 3,5 3, ,7 3, ) Annahmen: jährliches Produktionswachstum von durchschnittlich 1%, Atomausstieg bis 2020 (Prognos-Szenario: "17 AKW weniger"), Ausbau erneuerbarer Energie entsprechend dem Ausbauszenario der Bundesregierung 2) Nicht kumuliert, sondern im jeweiligen Jahr 3) Investitionen nicht berücksichtigt 5,4 3, ,2 3, Stromkosten ohne Effizienzsteigerung [Mrd. EUR] Stromkosten mit Effizienzsteigerung 3) [Mrd. EUR] > Ohne Effizienzmaßnahmen steigen die Stromkosten bis 2050 um 3,6 Mrd. EUR > Effizienzmaßnahmen ermöglichen Dämpfung der Strommehrkosten 2050 um ca. 40% (2,3 Mrd. EUR) > Damit lassen sich bis 2050 ca. 42,4 Mrd. EUR einsparen

16 Quelle: Prognos, Roland Berger 16 PAPIER- UND PAPPEHERSTELLUNG Die Papier- und Pappeindustrie kann durch Effizienzmaßnahmen bis 2050 die Stromkosten um rund 50% reduzieren Vergleich Stromkostenentwicklung 1) Papier- und Pappeherstellung Einsparung 2) [Mrd. EUR] 1,5 1, ,3 0,8 1,3 1,7 2,0 1, ,7 1, ,0 1, ,5 1, Stromkosten ohne Effizienzsteigerung [Mrd. EUR] Stromkosten mit Effizienzsteigerung 3) [Mrd. EUR] 1) Annahmen: jährliches Produktionswachstum von durchschnittlich 1%, Atomausstieg bis 2020 (Prognos-Szenario: "17 AKW weniger"), Ausbau erneuerbarer Energie entsprechend dem Ausbauszenario der Bundesregierung 2) Nicht kumuliert, sondern im jeweiligen Jahr 3) Investitionen nicht berücksichtigt > Ohne Effizienzmaßnahmen steigen die Stromkosten bis 2050 um 2,0 Mrd. EUR > Effizienzmaßnahmen ermöglichen Dämpfung der Strommehrkosten 2050 um ca. 50% (1,7 Mrd. EUR) > Damit lassen sich bis 2050 ca. 33,7 Mrd. EUR einsparen

17 Quelle: Prognos, Roland Berger 17 METALLERZEUGENDE INDUSTRIE Die metallerzeugende Industrie kann bis in das Jahr 2050 rund 19,6 Mrd. EUR an Stromkosten einsparen Vergleich Stromkostenentwicklung 1) metallerzeugende Industrie Einsparung 2) [Mrd. EUR] 1,2 1, ,2 0,5 0,8 1,1 1,6 1,5 2,2 1,7 2,5 1,8 2,9 1, Stromkosten ohne Effizienzsteigerung [Mrd. EUR] Stromkosten mit Effizienzsteigerung 3) [Mrd. EUR] 1) Annahmen: jährliches Produktionswachstum von durchschnittlich 1%, Atomausstieg bis 2020 (Prognos-Szenario: "17 AKW weniger"), Ausbau erneuerbarer Energie entsprechend dem Ausbauszenario der Bundesregierung 2) Nicht kumuliert, sondern im jeweiligen Jahr 3) Investitionen nicht berücksichtigt > Ohne Effizienzmaßnahmen steigen die Stromkosten bis 2050 um 1,7 Mrd. EUR > Effizienzmaßnahmen ermöglichen Dämpfung der Strommehrkosten 2050 um ca. 40% (1,1 Mrd. EUR) > Damit lassen sich bis 2050 ca. 19,6 Mrd. EUR einsparen

18 Quelle: Prognos, Roland Berger 18 VERARBEITUNG VON ERDEN UND STEINEN Bei der Verarbeitung von Erden und Steinen können bis in das Jahr 2050 rund 6 Mrd. EUR an Stromkosten eingespart werden Vergleich Stromkostenentwicklung 1) Verarbeitung von Erden und Steinen Einsparun 2) [Mrd. EUR] 0,5 0,5 0,1 0,1 0,2 0,3 0,7 0,6 0,9 0, ,0 0,8 1,2 0,8 Stromkosten ohne Effizienzsteigerung [Mrd. EUR] Stromkosten mit Effizienzsteigerung 3) [Mrd. EUR] 1) Annahmen: jährliches Produktionswachstum von durchschnittlich 1%, Atomausstieg bis 2020 (Prognos-Szenario: "17 AKW weniger"), Ausbau erneuerbarer Energie entsprechend dem Ausbauszenario der Bundesregierung 2) Nicht kumuliert, sondern im jeweiligen Jahr 3) Investitionen nicht berücksichtigt > Ohne Effizienzmaßnahmen steigen die Stromkosten bis 2050 um 0,7 Mrd. EUR > Effizienzmaßnahmen ermöglichen Dämpfung der Strommehrkosten 2050 um ca. 30% (0,4 Mrd. EUR) > Damit lassen sich bis 2050 ca. 6 Mrd. EUR einsparen

19 Quelle: Roland Berger 19 Stromintensive Industrien können durch Investitionen in Effizienzmaßnahmen die Stromkosten signifikant reduzieren Schlussfolgerungen industriespezifisch Durch Effizienzmaßnahmen können die Stromkosten in der Grundstoffchemie bis 2050 um rund 40% gesenkt werden. Die Branche ist in Deutschland vor allem wegen ihres hohen Realisierungsgrades bestehender Effizienztechnologien bereits gut aufgestellt. Unternehmensaktivitäten sollten sich deshalb auf Erhalt dieses Realisierungsgrades und auf Innovationen bei neuen Effizienztechnologien beziehen Die Papier- und Pappeindustrie hat in der Zukunft sehr gute Aussichten. Sofern die erwarteten Effizienzsteigerungen technologisch erreicht werden, gelingt es den Unternehmen, die Stromkosten bis 2050 durch Effizienzmaßnahmen um 50% zu senken Die Stromkosten können in der metallerzeugende Industrie durch Effizienzmaßnahmen bis 2050 um rund 40% gesenkt werden. Zusätzlich ist es möglich, den Realisierungsgrad bestehender Technologien von derzeit 50% langfristig zu erhöhen und damit weitere Entlastungen zu erzielen Bei der Verarbeitung von Erden und Steinen können durch Effizienzmaßnahmen die Stromkosten bis 2050 um 30% gesenkt werden. Investitionen in neue Effizienztechnologien sind dafür notwendig. Gleichzeitig sollten die Unternehmen bemüht sein, den Realisierungsgrad neuer Technologien von derzeit rund 63% weiter zu erhöhen

20 20 D. Effizienztechnologien als zweifacher Wachstumsmotor Investitionen in Energieeffizienzmaßnahmen sparen nicht nur Kosten und sichern die Wettbewerbsfähigkeit (Anwenderseite), sondern wirken zudem stimulierend auf die Nachfrage und Entwicklung von neuen Effizienztechnologien (Anbieterseite)

21 Investitionen in Energieeffizienz senken nicht nur Stromkosten, sondern schaffen auch Wachstum und stimulieren neue Innovationen Multiplikatoreffekte durch steigende Energieeffizienz Senkung der Stromkosten durch energieeffiziente Maschinen und Produktionsverfahren in stromintensiven Industrien (Anwenderseite) Investitionen in Energieeffizienz Nachfragesteigerung auf Anbieterseite nach Effizienztechnologien führt zu Wachstum und stimuliert Investitionen in Forschung und Entwicklung Quelle: Roland Berger 21

22 Quelle: Online-Befragung VDMA 2009; Roland Berger 22 Das Thema Energieeffizienz wird in den nächsten Jahren als Differenzierungsfaktor stark an Bedeutung gewinnen Energieeffizienz als Differenzierungsfaktor Bedeutung 1) einzelner Faktoren aus Sicht der Anbieter ANMERKUNGEN Energieeffizienzsteigerung als zentraler Differenzierungsfaktor (USP 2) ) bei den Kunden Life Cycle Costing als Entscheidungskriterium bei Neuanschaffungen der Anwender Energieeffizienz als wesentliche Markteintrittsbarriere für neue Anbieter Heute In 10 Jahren 2,5 2,8 2,8 3,5 4,1 4,1 > In den nächsten 10 Jahren werden Energieeffizienzsteigerungen als zentraler Differenzierungsfaktor an Bedeutung gewinnen > Life Cycle Costing gewinnt als Entscheidungskriterium gegenüber Anschaffungskosten an Bedeutung > Für potenzielle Neuanbieter stellt die Energieeffizienz der Produkte zunehmend eine wesentliche Markteintrittsbarriere dar 1) Auf einer Bewertungsskala von 1 bis 5: 1 = sehr gering bis 5 = sehr hoch 2) Unique Selling Proposition

23 Quelle: Online-Befragung VDMA 2009, Roland Berger 23 Dadurch werden in Zukunft vermehrt neue Beschäftigungsverhältnisse entstehen Energieeffizienz als Jobmotor Bedeutung Energieeffizienz als Beschäftigungsmotor Energieeffizienz als Beschäftigungsmotor und Attraktivitätsfaktor 1) Entstehung Arb.pl. im Maschinenbau Entstehung Arb.pl. im Unternehmen Attraktivitätsgewinn Maschinenbau Attraktivitätsgewinn Unternehmen Heute In 10 Jahren 1) Auf einer Bewertungsskala von 1 bis 5: 1 = sehr gering bis 5 = sehr hoch 2,5 2,7 3,0 3,2 3,0 3,3 3,9 3,8 ANMERKUNGEN > Energieeffizienz wird als Beschäftigungsmotor und als Attraktivitätsfaktor immer wichtiger. Eine stimulierende Wirkung auf Umsätze und Arbeitsplätze ist die Folge > Bei der Herstellung von Subsystemen nimmt Deutschland eine führende Rolle ein (z.b. Kältemaschinen, Hydraulikaggregate). Diese sind im Maschinenbau besonders wichtig

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