Energieeffizienz in Deutschland Wie energieeffizient ist die deutsche Produktion wirklich?

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1 Energieeffizienz in Deutschland Wie energieeffizient ist die deutsche Produktion wirklich? Zahlen Daten Fakten Ausgewählte Ergebnisse aus einer Analyse von 26 Veröffentlichungen Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl

2 Einführung 1% 8% 6% 4% 2% % Auftraggeber 43 Studien 72 Studien 61 Studien 1% 1% 16% 2% 1% 7% 7% 15% 16% 8% 6% 48% Verkehr Industrie Gebäude Sonstige Unabhängige Forschungseinrichtungen NGO / NPO Privatwirtschaft Öffentliche Hand Auswertung von 176 Studien und 84 Veröffentlichungen Zeitraum: Industrie: ab 28 Gebäude: ab 25 Verkehr: ab 26 Anwenderseitige Energieeffizienz-Analyse (Gebäude, Industrie, Verkehr) Hauptauftraggeber: öffentliche Hand, Privatwirtschaft, NGO/NPO und Forschungseinrichtungen 2

3 Makroökonomischer Trend Welt Ökonomisches Potenzial der Energieeffizienz nicht ausgeschöpft Stark steigender Energiebedarf führt zu Klimawandel und Ressourcenverknappung [vgl. Die Welt in Zahlen 21; BP Statistical Review of World Energy 211] Massive Steigerung bei Energie- und Ressourcenpreisen in den letzten 2 Jahren Reduktion der globalen Energieintensität zwischen 199 und 21 um 31% von 15,1 auf 1,5 MJ/US-$ BIP (normiert auf 25) Japan und Deutschland derzeit führend mit 4,5 bzw. 4,7 MJ/US-$ BIP (normiert auf 25) Derzeit wird weltweit nur ein Bruchteil des ökonomischen Potenzials von Energieeffizienz ausgenutzt 3

4 Index 199 = 1 Makroökonomischer Trend Deutschland Wirtschaftswachstum neutralisiert absolute Effizienzgewinne Erhebliche Steigerung der Energieeffizienz (Energieproduktivität: + 47 %) seit 199, jedoch kaum absolute Einsparungen des Primärenergieverbrauchs (- 9 %) Fortschritt bei Energieeffizienz erforderlich, um Ziele der Energiewende zu erreichen (Steigerung der Energieproduktivität von aktuell 1,8 % p.a. auf 3,7 % p.a. bis 22) 16 (CAGR) : Energieproduktivität: + 1,8 % p.a. Bruttoinlandsprodukt: + 1,4 % p.a ,7 79,6 Primärenergieverbrauch: -,3 % p.a. CO2-Ausstoß: - 1,1 %p.a Makroökonomischer Trend [vgl. BMWi 213; RWE 212] 4

5 Die Energiewende in Deutschland Können Energieverbrauch und Wachstum entkoppelt werden? Strategische Linien: Ausbau der Nutzung von regenerativen Energiequellen Dezentralisierung der Energieerzeugung (Smart Grids) Massive Verbesserung der Energieeffizienz [vgl. BMWi 211] 5

6 Die Energieziele der Bundesregierung Ohne Energieeffizienz keine Energiewende Senkung des Primärenergieverbrauchs bis 22 um 2 % gegenüber 28 und bis 25 um 5 % Verdopplung der Energieproduktivität bis 22 gegenüber 199 und weitere Steigerung um durchschnittlich 2,1 % pro Jahr bis 25, bezogen auf den Primärenergieverbrauch Senkung des Stromverbrauchs um 1 % bis 22 und 25 % bis 25 Minderung des Wärmebedarfs des Gebäudebestands um 2 % bis 22 und die Schaffung eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestands durch Senkung des Primärenergiebedarfs um 8 % bis 25 Verdopplung der Sanierungsrate für Gebäude von derzeit weniger als 1 % auf 2 % p.a. des gesamten Gebäudebestands zur Reduzierung des Wärmebedarfs 6

7 Energieverbrauch 28 in TWh Energiekosten in Mrd. Euro (28) Sektorale Betrachtung Wie viel Energieverbrauch und -kosten fallen pro Sektor an? Sektor Gebäude (Haushalte + Gewerbe, Handel und Dienstleister) mit rund 35 PJ p.a. in 21 Hauptverbraucher (4 %) Industrie und Verkehr mit je knapp 26 PJ p.a. (3 %) Signifikanter Unterschied zwischen Energieverbrauch und -kosten pro Sektor , , , ,47 2,33 45, ,15 23,17 Energieverbrauch Energiekosten Energieverbrauch Energiekosten Energieverbrauch Energiekosten Energieverbrauch Energiekosten Haushalte Gewerbe, Handel, Dienstleistungen Industrie Verkehr Sektoraler Energieverbrauch und -kosten im Jahr 28 [vgl. Dena 212 a] 7

8 kwh/euro g/euro Peta-Joule Mrd. Industrie Trends Strom gewinnt an Bedeutung - Nahezu konstanter Endenergie-verbrauch Kostenfaktor Energie: 33 Mrd. Euro Gesamt- Energiekosten in 21 2 bis 211: Anstieg der Stromkosten in der Industrie um durchschnittlich 134 % Leicht steigender Endenergieverbrauch Sinkende Endenergie- und Brennstoffintensität sowie CO 2 -Intensität Stromintensität nahezu konstant Verschiebung von Brennstoffzu Stromanwendungen Endenergieverbrauch (PJ) Endenergie/Bruttowertschöpfung Strom/Bruttowertschöpfung CAGR: +,7 % p.a CAGR: +,1 % p.a Bruttowertschöpfung (Mrd. ) 1 Endenergieverbrauch Industrie [vgl. UBA 211 a] CAGR: - 1,8 % p.a. CAGR: - 2,7 % p.a. CAGR: - 2,3 % p.a. CAGR: -,7 % p.a , ,1,47 2 Brennstoffe/Bruttowertschöpfung CO2/Bruttowertschöpfung Energieintensität Industrie [vgl. UBA 211 a] 8

9 Industrie Energieverwendung Wärme dominiert Endenergieverbrauch 21,7% 1,4% 1,3% 1,5% 74,2% Wärmeanwendungen Kälteanwendungen mechanische Energie IKT Beleuchtung Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen 21 [vgl. AGEB 211] 4,1% 4,5% 4,6% 4,7% 8,% 3,3% 3,5% 8,1%,9% 3,3% 8,1% 9,6% 22,1% 15,3% Endenergieverbrauch nach Branchen [vgl. AGEB 211] Metallerzeugung Grunstoffchemie Papiergewerbe Ernährung und Tabak Verarbeitung von Steine und Erden sonst. Verarbeitendes Gewerbe Fahrzeugbau Metallbearbeitung NE-Metalle, -gießereien sonst. chemische Industrie Glas u. Keramik Gummi- u. Kunstoffindustrie Maschinebau Gewinnung von Steinen/ Erden Wärmeanwendungen dominieren mit 74 %, gefolgt von mecha-nischer Energie mit rund 22 % 66 % des Endenergieverbrauchs durch energieintensive Industrie dominiert: Metallerzeugung Grundstoffchemie Papiergewerbe Ernährung und Tabak Verarbeitung von Steinen und Erden Glas und Keramik Einsatz branchenspezifischer Technologien bestimmt Wärmeanwendungen 9

10 Absolut [PJ] Relativ [%] Industrie Brennstoffeinsparpotenziale der energieintensiven Industrie bis 235 Pauschale Einsparquoten sind nicht hilfreich 7 42% ,1 % 56,1 61, 31,7 % 36% 3% ,7 13 % 15,7 12,7 % 1,6 % 11,8 36,4 22,7 % 22,8 19,4 % 24% 18% 12% 6% Ernährungsgewerbe Glas und Keramik Grundstoffchemie Metallerzeugung NE-Metalle Papiergewerbe Steine-Erden Ungleiche Verteilung von absoluten und relativen Einsparpotenzialen für Brennstoffe: Reales Potenzial (absolut) Wirtschaftliches Potenzial (absolut) Technisches Potenzial (absolut) Reales Potenzial (relativ) Wirtschaftliches Potenzial (relativ) Technisches Potenzial (relativ) Branchenspezifische Brennstoffeinsparpotenziale Industrie [vgl. Schlomann et al. 211] Beispiel: Grundstoffchemie und Metallerzeugung besitzen 5 % des Gesamteinspar-potenzials der energieintensiven Industrie, haben aber vergleichsweise niedrige relative Einsparquoten % 1

11 Industrie Stromverbrauch und Einsparpotenziale von Querschnittstechnologien Motoranwendung besitzen größtes Potenzial Industrie mit rund 4 % größter Stromnachfrager in Deutschland Über 72 % des Stromverbrauchs durch Querschnittstechnologien Stromverbrauch wird von Motoranwendungen dominiert 87 % des gesamten elektrischen Einsparpotenzials entfällt auf Querschnittsanwendungen Andere Motoranwendunge n 35% Beleuchtung 5% Prozesstechnologie 27% Wirtschaftliches Einsparpotenzial [PJ] Maßnahmenpaket Übrige Motorsysteme 38,6 56,5 Pumpensysteme 26,9 33,6 Druckluft 23, 27,1 Pumpen 12% Motor Anwendungen Ventilatoren 1% Druckluft 8% Kälteerzeugung 3% Nicht-Motor Anwendungen Stromverbrauch der Industrie nach Anwendungsgebieten [vgl. Fleiter 28] Querschnittstechnologien Lüftungssysteme 22,6 28,6 Beleuchtung 12,4 15,1 Elektromotoren 8,1 15,8 Kältebereitstellung 5,2 6,4 Gas-Brennwertkessel n.a. n.a. Summe 136,8 183,1 Gesamtpotenzial ,8 Stromeinsparpotenzial durch Querschnittstechnologien in der Industrie [vgl. Pehnt et al. 211] 11

12 Einsparpotenzial [PJ] Industrie - Einsparpotenziale bis 22 Um die Ziele der Bundesregierung zu erreichen, müssen alle Einsparmöglichkeiten erschlossen werden ,6 73, 19, 6,3 6,3 1,8 51, 51, Restliche Industrie Energieintensive Industrie 265, Strom Ziele Bundesregierung Brennstoff Ziel Bundesregierung Reales Potenzial zusätzliches technisches Potenzial zusätzliches wirtschaftliches Potenzial Strom Einsparpotenziale vs. ziele der Industrie bis 22 [vgl. BMWi 21 c; Schlomann et al. 211] Hauptpotenziale liegen in Querschnittstechnologien im Bereich Strom und Brennstofftechnologien im Bereich der energieintensiven Industrien. Zur Umsetzung der Potenziale müssen derzeitige Anstrengungen mehr als verdreifacht werden. Potenziale der Brennstofftechnologien reichen für Zielerreichung bis 22 nicht aus. 12

13 Einsparpotenzial [PJ] Industrie - Einsparpotenziale bis 23 Zielerreichung nur mit Prozessinnovationen möglich ,4 11,5 15, 86,6 73, 16, 92,3 Energieintensive Industrie 488, Strom Ziele Bundesregierung Brennstoff Ziele Bundesregierung Reales Potenzial Bundesregierung Strom zusätzliches wirtschaftliches Potenzial zusätzliches technisches Potenzial Bundesregierung Brennstoff Einsparpotenziale vs. ziele der Industrie bis 23 [vgl. BMWi 21 c; Schlomann et al. 211] Einsparpotenziale bei Brennstofftechnologien deutlich geringer als Energieziele low hanging fruits bereits erschlossen, neue innovative Prozesstechnologien notwendig Einsparmöglichkeiten in bestehenden Systemen unterliegen technischen Grenzen zusätzlich 2 bis 3 % Endenergieeinsparung durch optimierte Materialeffizienz möglich 13

14 Industrie - Investitionsbewertung Amortisationszeit als Bewertungskriterium ungeeignet Zwei von drei Unternehmen benutzen Amortisationszeit als Grundlage für Investitionsentscheidungen Dabei wird oftmals nur ein Zeitraum von maximal fünf Jahren akzeptiert Amortisationszeit gibt jedoch keine Auskunft über Rentabilität eines Projektes bzw. einer Maßnahme Akzeptabler Amortisationszeitraum von Energieeffizienzmaßnahmen 41,8 Methoden zur Investitionsentscheidung in Unternehmen 4,4 35,2 6,6 12,1 Sonstige/ keine Angaben 15% Interne Verzinsun g 14% Barwert- Methode 14% Amortisationszei t- Methode 57% [vgl. Biebeler 212] [vgl. IHK 27] 14

15 Industrie - Investitionsbewertung Barwertmethoden als Bewertungskriterium besser geeignet Insbesondere Maßnahmen und Anlagen mit langer Nutzungsdauer zeichnen sich durch hohe absolute Einsparungen und Rentabilität aus Amortisationszeit als Grundlage lässt viele rentable Maßnahmen ungenutzt Geforderte Amortisationszeit Interne Verzinsung in % pro Jahr Anlagennutzungsdauer (Jahre) Jahre % 35% 41% 45% 47% 49% 49,5% 5% 3 % 13% 2% 25% 27% 31% 32% 33% 4 % 8% 13% 17% 22% 23% 24% 5 % 6% 1% 16% 17% 18,5% 6 unrentabel % 4% 1,5% 12,5% 14,5% 8 4,5% 7% 9% 1) Unterstellt wird eine kontinuierliche Energieeinsparung über die gesamte Anlagennutzungsdauer abgeschnittene rentable Investitionsmöglichkeiten Interner Zinssatz und Amortisationszeit [vgl. BLU 24] 15

16 Industrie Lebenszyklusrechnung als Alternative Teil des unerschlossenen Potenzials auf falsche Bewertungsmethoden zurückzuführen Häufigkeit der umgesetzten Maßnahmen in Unternehmen Kraft-Wärme(-Kälte)-Kopplung Rückgewinnung von Bewegungs- oder Prozesswärme Wärmearme Fügeverfahren Einsatz von Hocheffizienzpumpen Elektromotoren mit Drehzahlregelung Steuerungskonzept zur Abschaltung von Maschinen in Schwachlastzeiten % 2% 4% 6% 8% Betriebe mit TCO Betriebe ohne TCO Diffusion Kostenmodelle [vgl. Schröter et al. 29] Unternehmen, die TCO als Bewertungsmethode nutzen, setzen deutlich mehr Energieeffizienzmaßnahmen um 16

17 Endenergieeinsparung in PJ Gebäude - Haushalte Unter derzeitigen Rahmenbedingungen werden Energieziele für Haushalte verfehlt Endenergieverbrauch in 211 rund 22 PJ Größtes Einsparpotenzial über die Sanierung des Gebäudebestands Aktuell schleppende Modernisierung des Bestands (Sanierungsrate: 1 % p.a.) Bis 22 ist eine Anhebung der Sanierungsrate auf 2 % p.a. Nutzerverhalten muss berücksichtigt werden => Rebound-Effekt neutralisiert Großteil der Effizienzgewinne Strom Wärme 25 Strom Wärme 44 Strom Wärme Strom Wärme Energie (kombiniert) Energie (kombiniert) Ziel Real Potenzial Ziel Real Potenzial Bis 22 Bis 23 Ziele, Entwicklungen und Potenziale von Endenergieeinsparungen der Haushalte bis 22 und 23 [vgl. Schlesinger et al. 21; Pehnt et al. 211; Dena 212 a] 66 17

18 Endenergieeinsparung in PJ Gebäude Gewerbe, Handel und Dienstleistungen Im Sektor Gewerbe, Handel und Dienstleistungen muss die Zielsetzung angepasst werden Endenergieverbrauch im Jahr 211 rund 14 PJ Große Steigerung der Energieeffizienz des Sektors GHD seit 1992 von 2,7 % p.a. auf hohe Neubaurate zurückzuführen Zielvorgaben des Energiekonzepts der Bundesregierung für den Sektor GHD werden jedoch verfehlt Strom Wärme 11 Strom Wärme 23 Strom Wärme Strom Wärme Energie (kombiniert) Energie (kombiniert) Ziel Real Potenzial Ziel Real Potenzial Bis 22 Bis 23 Ziele, Entwicklungen und Potenziale von Endenergieeinsparungen des Sektors GHD bis 22 und 23 [vgl. Schlesinger et al. 21; Pehnt et al. 211; Dena 212 a]

19 Endenergieverbrauch in PJ Endenergieverbrauch in PJ Verkehr Entwicklung und Zielsetzung Umstieg auf alternative Antriebssysteme nicht schnell genug 3 % der Endenergienachfrage (ca. 26 PJ), 2 % der CO 2 -Emissionen Ziel: Senkung des Endenergiebedarfs auf 15 PJ in 25 auf Basis effizienterer Antriebe und Nutzung alternativer Antriebskonzepte Mit 95 % von fossilen Brennstoffen dominiert (5 % alternative Brennstoffe) Abnehmende Bedeutung von Benzin, Anstieg von Diesel und Kerosin Anstieg der Verkehrsleistung des Güterverkehrs um 16 % seit 199, Individualverkehr stieg um rund 4 % Erd- & Flüssiggas Kohle Strom Kerosin Diesel Benzin Qualitative Entwicklung des Endenergieverbrauchs nach Energieträgern 196 bis 211 [vgl. IFEU 212] Benzin Diesel Flugtreibstoff Biokraftstoff Strom Gas Rest Erforderliche Entwicklung des Endenergieverbrauch im Sektor Verkehr bis 25 [vgl. Schlesinger et al. 21] 19

20 Endenergieeinsparung in PJ Mrd. Euro Zusammenfassung Aktuelle Anstrengungen reichen nicht aus, um die Energie-effizienzziele zu erreichen Bis 22 Bis Ziel Real Potential Ziel Real Potential Verkehr Industrie GHD Haushalte Investitionen Einsaparungen Investitionen Einsaparungen Verkehr Industrie GHD Haushalte Einsparziele, derzeitige Entwicklung und wirtschaftlich erschließbares Potenzial [vgl. Schlesinger et al. 21; Pehnt et al. 211] Investitionen vs. Einsparungen der Potenzialausschöpfung bis 22 bzw. 23 [vgl. Pehnt et al. 211] Einzig Verkehr und Haushalte könnten Energieziele erreichen Hohe Rentabilität von Effizienzmaßnahmen im Industriesektor bleibt bisher ungenutzt Lange Amortisationszeiten der Haushalte resultieren aus geringen monetären Einsparungen 2

21 Ausblick Eine gesparte kwh ist die günstigste kwh. Energieziele müssen weiter auf sektorale Gegebenheiten heruntergebrochen werden Innovationsoffensive im Bereich Energieeffizienztechnologien erforderlich Detaillierte Gesetzgebung essentiell Berücksichtigung technologischer Besonderheiten der unterschiedlichen Sektoren Steuerliche Vergünstigungen sowie Finanzierungshilfen für Entwicklung und Einsatz effizienter Technologien notwendig Energieeffizienz wird mehr und mehr zum Wettbewerbsfaktor Energieeffizienztechnologie als Exportgut 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl

23 Literatur AGEB 211 Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen [Hrsg.]: Anwendungsbilanzen für die Endenergiesektoren in Deutschland in den Jahren 29 und 21. Berlin, Deutschland, 211. Biebeler 212 Biebeler, H. [Hrsg.]: IW-Umweltexpertenpanel 211 Umwelt- und Energiepolitik im Meinungsbild der Wirtschaft. Köln, Deutschland: Institut der deutschen Wirtschaft Köln, 212. BLU 24 Bayerisches Landesamt für Umwelt [Hrsg.]: Klima schützen Kosten senken Leitfaden für effiziente Energienutzung in Industrie und Gewerbe. Augsburg, Deutschland, 24. BMWi 21 c Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie [Hrsg.]: Energie in Deutschland - Trends und Hintergründe zur Energieversorgung. Berlin, Deutschland, 21. BMWi 213 Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie: Zahlen und Fakten Energiedaten Nationale und internationale Entwicklung (213). ( ) Pehnt et al. 211 Pehnt, M. et al. 211: Endbericht Energieeffizienz Potenziale, volkswirtschaftliche Effekte und innovative Handlungs- und Förderfelder für die Nationale Klimaschutzinitiative. Heidelberg, Karlsruhe, Berlin, Osnabrück, Freiburg, Deutschland, ( ) IFEU 212 Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH [Hrsg.]: Aktualisierung Daten- und Rechenmodell - Energieverbrauch und Schadstoffemissionen des motorisierten Verkehrs in Deutschland (TREMOD, Version 5.3) für die Emissionsberichtserstattung 213 (Berichtsperiode ) Endbericht. Heidelberg, Deutschland, 212. IHK 27 Industrie- und Handelskammer Rheinland-Pfalz und dem Saarland [Hrsg.]: Energieeffizienz in produzierenden Unternehmen Hemmnisse, Erfolgsfaktoren, Instrumente Eine Unternehmensbefragung über Energieeffizienz in produzierenden Unternehmen in Rheinland-Pfalz und dem Saarland. Koblenz, Deutschland, 27. Dena 212 a Deutsche Energie-Agentur GmbH [Hrsg.]: Steigerung der Energieeffizienz mit Hilfe von Energieeffizienz-Verpflichtungssystemen. Berlin, Deutschland, 212. Schlomann et al. 211 Schlomann, B. et al.: Möglichkeiten, Potenziale, Hemmnisse und Instrumente zur Senkung des Energieverbrauchs und der CO 2 -Emissionen von industriellen Branchentechnologien durch Prozessoptimierung und Einführung neuer Verfahrenstechniken - Schlussbericht. Karlsruhe, Berlin, Deutschland, ( ) Schröter et al. 29 Schröter, M.; Weißfloch, U.; Buschak, D.: Energieeffizienz in der Produktion Wunsch oder Wirklichkeit? Energieeinsparpotenziale und Verbreitungsgrad energieeffizienter Techniken Mitteilungen aus der ISI-Erhebung zur Modernisierung der Produktion. Karlsruhe, Deutschland: Fraunhofer ISI, 29. UBA 211 a Umweltbundesamt [Hrsg.]: Energieeffizienz in Zahlen Endbericht. Dessau-Roßlau, Deutschland,