INDUSTRIEPROZESSE UND FLUKTUIERENDE ERZEUGUNG ERFAHRUNGEN UND AUSBLICK

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1 INDUSTRIEPROZESSE UND FLUKTUIERENDE ERZEUGUNG ERFAHRUNGEN UND AUSBLICK Dr. Marian Klobasa Fraunhofer Institut für System und Innovationsforschung ISI Agendakongress Forschungsforum Energiewende, 14. Oktober in PJ Sonst. Verarbeitendes Gewerbe Metallbearbeitung NE-Metalle, -gießereien Metallerzeugung Verarb. v. Steine u. Erden Maschinen- und Fahrzeugbau Chemie Papiergewerbe Ernährung und Tabak Andere Energieintensive - EE Brennstoffe Strom Brennstoffe Gesamt Quelle: Fraunhofer ISI, 2013

2 Welche Sektoren und Prozesse? Wichtigsten Industriebranchen und ihr unter 500 C TWh nicht ausgeschöpft KWK-Wärme Fernwärme > 100 C < 100 C Papier Chemie Ernährung Metall Fahrzeugbau Maschinenbau Gummi-/ Kunststoff Glas/Keramik, Steine&Erden Quelle: Klobasa, Fraunhofer ISI; Datenbasis: AGE, Destatis, Stand 2009 => 7 8 Branchen verursachen großen Anteil des Seite 2

3 Welche Sektoren und Prozesse? Strombedarf Relevante Prozesse und Sektoren Verteilung Stromverbrauch Industrie nach Sektoren 2012 Strom 2012 in GWh Stromverbrauch energieintensiver Prozesse 2013 Chemie Sonst. Verarbeitendes Gewerbe Metallerzeugung Papiergewerbe Chlorine, diaphragma Chlorine, membrane Chlorine, mercury Bread & bakery Dairy Meat processing Blast furnace Electric arc furnace Rolled steel Aluminum, primary Copper further treatment Cement grinding Flat glass Other glass Extrusion Injection moulding Mechanical pulp Paper Recovered fibers Fahrzeug + Maschinenbau Ernährung und Tabak NE-Metalle, -gießereien Chemical industry Food. drink and tobacco Iron and steel Non-ferrous metals Industry Non-metallic mineral products Other nonclassified Paper and printing Metallbearbeitung Andere Energieintensive Quelle: Fraunhofer ISI 2013, Anwendungsbilanzen Industrie Seite 3 => Chemie, Papier, Metall, Ernährung, Fahrzeug + Maschinenbau

4 Entwicklung Merit-Order und Strompreise Anstieg Merit-Order (Brennstoffpreise, Zertifikate, Export, konventionelle Kapazität) Verfügbarkeit von Erneuerbaren Energien, Überschusssituationen Strompreis In /MWh Nach 2020 heute Residuallast in GW Quelle: eigene Darstellung Seite 4

5 Anreize für Prozessflexibilisierung in der energieintensiven Industrie Ausgangspunkt Kostenverhältnis: Anlagen-Investitionen variable Kosten (Strom, Material) Personalkosten Optimierung auf hohe Auslastung führte gleichzeitig zu niedrigen Strombezugskosten Zukünftig kompensieren Einsparungen bei der Strombeschaffung ggf. zusätzliche Investitionen Mittlere Strombeschaffungspreise dann abhängig von der Auslastung Kostenanteile in % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Kostenstruktur Industrie Abschreibung Fixe Betriebskosten Rohmaterial Brennstoffe Strom Quelle: eigene Darstellung Seite 5

6 Ansatzpunkte für Flexibilisierung von Industrieprozessen Bisher Auslegung auf lange Produktionszeiten, da Kapitalintensive Produktionsanlagen Zukünftig Begrenzte Ausweitung von Produktionskapazitäten vermeidet teure Bezugszeiten Mittlere Beschaffungskosten für Energie sinken Trade-Off zwischen Anlageninvestition und Betriebskosten Herausforderungen: Arbeitsorganisation (Schicht- und Produktionszeiten, Pausenregelungen, etc.) Produktionsplanung (Lieferverpflichtungen, Flexibilität der Produktionskette, etc.) Seite 6

7 Beispiele für Ausrichtung auf fluktuierende Erneuerbare Anpassung Produktionsprozesse: Zement, Kühlhäuser, Papier etc. Mittlere Lastprofile von effizientem und durchschnittlichem Kühlhaus 0,09 Summe von Food - cooling_new Summe von Food - cooling 0,08 1. Schritt: Energieeffizienz 2. Auslegung Anlagenleistung 3. Steigerung der Flexibilität share on yearly consumption 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 4. Senkung der Produktionskosten Hour of day Quelle: Focken, Klobasa 2011 Seite 7

8 Schlussfolgerungen Auslegung von energieintensiven Prozessen zur Steigerung der Flexibilität und Senkung von Produktionskosten Zeitlich differenzierte Strombezugskosten und Substitutionsmöglichkeiten bei Optimierung einbinden Bestehende Flexibilitäten erfassen und ggf. ausweiten Steuerungkonzepte und IKT Technik anpassen Planungsprozesse und Arbeitsabläufe Wirtschaftlichkeitsbewertung (bei flexiblem Betrieb) Einbindung der Mitarbeiter in veränderte Arbeitsabläufe (Schichtzeiten, Pausen, Logistik, Sicherheit) Seite 8

9 Kontakt Dr. Marian Klobasa Phone: +49 (0) Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI Breslauer Straße 48, Karlsruhe Deutschland Seite 9