Energieeffizienz in Deutschland

Management Summary Energieeffizienz in Deutschland Ausgewählte Ergebnisse einer Analyse von mehr als 250 Veröffentlichungen 2013 Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl Dr.-Ing. Jörg Mandel Dipl.-Wi.-Ing. Sylvia Wahren Dipl.-Ing. Robert Kasprowicz M.Sc. Robert Miehe Institut für Energieeffizienz in der Produktion (EEP)

Herausgeber: Institut für Energieeffizienz in der Produktion (EEP) Universität Stuttgart Nobelstraße 12, 70569 Stuttgart www.eep.uni-stuttgart.de Autoren: Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl, Dr.-Ing. Jörg Mandel, Dipl.-Wi.-Ing. Sylvia Wahren, Dipl.-Ing. Robert Kasprowicz, M.Sc. Robert Miehe Redaktion: Dr. Birgit Spaeth Layout: Angela Piccolo Mai 2013 Für den Druck dieser Management Summary haben wir das Papier Circlematt White ausgewählt. Es besteht aus 100% Altpapier und ist mit dem blauen Umweltengel und dem EU Eco-Label ausgezeichnet.

Vorwort und Einleitung Klimawandel, Ressourcenverknappung und steigende Energiepreise haben seit den 1970er Jahren zu einem Umdenken in der Gesellschaft geführt. Nachhaltigkeit spielt heute eine wesentliche Rolle bei der Entscheidungsfindung in Wirtschaft, Politik und im Bereich Technologie sowie zunehmend auch im privaten Konsumverhalten. [vgl. Bundesregierung 2002; EU Commission 2008; Finkbeiner et al. 2010] Dabei sollen die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt werden ohne zukünftigen Generationen diese Möglichkeit zu nehmen. [vgl. Brundtland 1987] Seit der industriellen Revolution geht der weltweite Wohlstand mit einer zuverlässigen Bereitstellung von Energie einher. Die Erzeugung von Energie mit Hilfe fossiler Brennstoffe ist jedoch, gemessen am CO2-Ausstoß, der Haupttreiber des Klimawandels. [vgl. StBA 2012] Die globale Erwärmung gilt daher als eine der zentralen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. [vgl. Notz 2010] Die Folgen des Klimawandels sind offensichtlich: innerhalb der vergangenen hundert Jahre stieg der Meeresspiegel um zwanzig Zentimeter [vgl. Mittelmeier et al. 2010] bei einem durchschnittlichen Temperaturanstieg um 0,74 C. [vgl. Haupt 2010] Die Liste der Auswirkungen des verschwenderischen Umganges mit Energie ist jedoch weitaus länger. Neben den Risiken der Kernkraft führen verschiedenste Studien immer wieder die großflächige Landschaftszerstörung durch Kohleförderung oder massive Eingriffe bei der Realisierung von Wasserkraftprojekten an. Außerdem gelten Boden- und Gewässerbelastung, Verschmutzung der Meere und Küsten durch Öl- und Gasförderung sowie deren Transport als extrem schädlich für Umwelt. Aufwendungen für Energie und Rohstoffe werden in diesem Zusammenhang immer mehr zu einem Kostenfaktor für Unternehmen und Haushalte. Der Strompreis für Haushaltskunden stieg laut BDEW zwischen 2000 und 2010 um knapp 85 %. Für die Industrie wurde im gleichen Zeitraum eine Steigerung von nahezu 130 % verzeichnet. [vgl. BDEW 2012] Neben Struktureffekten aufgrund der europäischen Deregulierungspolitik zu Anfang der Dekade sowie der Verknappung von Ressourcen zur Strom- und Wärmeerzeugung, sind gestiegene Steuern und Abgaben die wichtigsten Gründe für die Preissteigerung. Zum Vergleich: die deutsche Wirtschaft wuchs im selben Betrachtungszeitraum preisbereinigt um knapp 20 %. [vgl. StBA 2013 a] Der harmonisierte Verbraucherpreisindex, der als Maß für die Inflation einer Volkswirtschaft dient, stieg um knapp 30 %. [vgl. StBA 2013 b] Eine Betrachtung der Preisentwicklung anderer Rohstoffe ergibt ein ähnliches Bild. So lag der Rohölpreis in Dollar pro Barrel im Jahr 2010 um knapp das Zehnfache über dem Preis während der ersten Ölkrise im Jahr 1973. [vgl. StBA 2011 a] Neben der umweltfreundlicheren Bereitstellung von Energie durch eine Reduktion des Treibhausgasausstoßes spielen ökonomische Anreize heute also eine zunehmend wichtige Rolle. Die Steigerung der Energieeffizienz in den Sektoren Verkehr, Gebäude und Industrie ist neben dem verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien ein zentraler Hebel zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Darüber hinaus soll unser Wohlstand durch einen schonenderen Umgang mit Ressourcen weiterhin sichergestellt werden. Positive Nebeneffekte dieser Entwicklung sind die Reduzierung der Importabhängigkeit sowie die Schaffung von Arbeitsplätzen in Zukunftsbranchen. Ein rationeller Umgang mit Energie ist in vielen Fällen gleichzusetzen mit enormen Kosteneinsparungen für Haushalte und Unternehmen. Besonders Unternehmen sind von ständig wachsender Konkurrenz und sich verschärfender Marktbedingungen betroffen. Eine kosten- und ressourceneffiziente Erzeugung von Gütern und Dienstleistungen ist daher von essentieller Bedeutung, um sich wettbewerbsfähig am Markt zu positionieren und zukunftsorientiert zu wirtschaften. Der Wegfall der Kernkraft bis zum Jahr 2021 kann bei gleichbleibender Stromnachfrage nicht ausschließlich durch erneuerbare Energien und Speichertechnologien gedeckt werden. Ohne eine signifikante Rationalisierung des Energieverbrauchs auf Anwenderseite ist die Realisierung der Energiewende nicht möglich. Das Institut für Energieeffizienz in der Produktion der Universität Stuttgart hat das Ziel, einen entscheidenden Beitrag zum Gelingen der Energiewende in Deutschland zu leisten. Die Förderung der Energieeffizienz, insbesondere im industriellen Bereich, ist hier zentral. Vor diesem Hintergrund ist die Metastudie Energieeffizienz in Deutschland entstanden. Sie soll Zahlen, Daten und Fakten zum Entwicklungs- und Kenntnisstand der Energieeffizienz in Deutschland liefern. Die Studie zeigt auf, welchen Beitrag einzelne Maßnahmen bisher zur Energieeffizienz in Deutschland geleistet haben und welche Potenziale zwar bekannt sind, aber bisher noch nicht gehoben wurden. Für diese Metastudie wurden mehr als 250 Veröffentlichungen von Forschungseinrichtungen, Ministerien, Fach- und Industrieverbänden sowie weiteren Akteuren mit Themenschwerpunkt Energieeffizienz identifiziert und ausgewertet. In der hier vorliegenden Management Summary sind die wichtigsten Erkenntnisse zu folgenden Themenschwerpunkten dargelegt: 1. Welche Potenziale existieren in den Anwendungsbereichen Industrie, Gebäude und Verkehr? 2. Welchen Beitrag können die einzelnen Sektoren zum Erreichen der Energieziele leisten? 3. Welche Technologien und wirtschaftlichen Maßnahmen stehen zur Verfügung, um die Potenziale auszuschöpfen? 1

1 Makroökonomische Betrachtung Nachhaltigkeit ist in der globalen Entwicklung bisher nicht erkennbar. Bis 2035 wird es aufgrund des wirtschaftlichen Aufstiegs Südostasiens zu einer signifikanten Steigerung der Energienachfrage kommen. Die volkswirtschaftliche Energieeffizienz in der Bundesrepublik konnte in den vergangenen zwanzig Jahren zwar erheblich gesteigert werden, absolut liegt der heutige Primärenergieverbrauch jedoch nahezu auf dem gleichen Niveau wie im Jahr 1990. Bisher konzentriert sich die öffentliche Diskussion um die Energiewende vornehmlich auf die Erzeugerseite. Die Umsetzung der Energieziele der Bundesregierung erfordert jedoch auch eine verstärkte Betrachtung der Energieeffizienz auf Anwendungsseite. In den vergangenen zwanzig Jahren wuchs die Weltwirtschaft nominal um mehr als 150 %. Einen ähnlichen Verlauf zeigt die Analyse der weltweiten Energienachfrage. Der Stromverbrauch alleine verdoppelte sich zwischen 1990 und 2010. Bis 2030 wird mit einer weiteren Verdoppelung der Nachfrage gerechnet. [vgl. BP 2012] Die prognostizierte Entwicklung der Folgedekaden ist in erster Linie auf die Fortsetzung des wirtschaftlichen Aufschwungs in Südostasien zurückzuführen. In den OECD Ländern nimmt der Verbrauch dagegen nur unwesentlich zu. [vgl. IEA 2012 b] Neben Maßnahmen zur Dekarbonisierung der Energieerzeugung ist die Einsparung im Anwendungssektor entscheidend für eine nachhaltige Entwicklung. In diesem Zusammenhang wird aktuell vermehrt der Begriff Energieeffizienz diskutiert. Dabei handelt es sich um einen generischen Begriff, für den kein einheitliches Maß existiert. [vgl. Patterson 1996] In der Literatur finden sich diverse Beispiele für Definitionen. Im Folgenden ist Energieeffizienz mit der Produktivität des Energieeinsatzes gleichzusetzen. [vgl. Erdmann, Zweifel 2008] Pro aufgewendeter Energieeinheit soll also ein möglichst großer Output erzeugt werden. Die Entwicklung der Energieeffizienz einer Volkswirtschaft oder einzelner Sektoren wird in erster Linie anhand von zwei Indikatoren bewertet, der Energieintensität und der Energieproduktivität. Die Energieproduktivität beschreibt die wirtschaftliche Leistung pro Einheit Primär- oder Endenergie. Ihr Kehrwert, die Energieintensität, drückt aus, wie viele Einheiten Primärenergie benötigt werden, um eine Geldeinheit des Bruttoinlandprodukts (BIP) herzustellen. Sie ist damit das zentrale Maß für Energieeffizienz auf makroökonomischer Ebene. [vgl. UBA 2012 b] Der Energieverbrauch wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Eine Vielzahl von Einflussgrößen und Effekten muss, besonders bei der Bewertung des Energieverbrauchs, berücksichtigt werden. Dazu zählen u.a. Mengen-, Preis-, Struktur- und Technologieeffekt sowie die Witterung. [vgl. Prognos 2009] Die Auswirkungen dieser Effekte lassen sich anhand von Vergleichen einzelner Länder veranschaulichen. So ist generell eine durchschnittlich geringere Energieintensität in service-orientierten Ländern mit moderatem Klima gegenüber produktionsorientierten kalten Regionen festzustellen. In diesem Fall sollten Rückschlüsse von der Energieintensität auf die Energieeffizienz vermieden werden. [vgl. IEA 2012 a] Die Auslagerung von Produktionsstätten in Länder mit einer höheren Energieintensität kann somit zu einem erhöhten Energiebedarf pro Ausbringungsmenge führen. Im Jahr 2010 wurde für die Generierung eines US-Dollars BIP im globalen Durchschnitt 10,5 MJ aufgewendet. Dies bedeutet eine Reduktion um 31 % gegenüber dem Jahr 1990. Japan und Deutschland gehören derzeit mit 4,5 bzw. 4,7 MJ/US-$ BIP zu den führenden Industrienationen. Die Tendenz der letzten zwanzig Jahre zeigt jedoch, dass Schwellenund Entwicklungsländer zu deutlichen Fortschritten in der Lage sind. So konnte die Energieintensität in China zwischen 1990 und 2010 um mehr als 70 % reduziert werden. [vgl. BMWi 2013 a] In der Bundesrepublik wurde die Primärenergieproduktivität, der Kehrwert der Intensität, zwischen 1990 und 2012 um knapp 39 % gesteigert. Im selben Zeitraum stieg das BIP jedoch um 29 %. [vgl. BMU 2012 a, BMWi 2013 a] Real kam es also zu einer vergleichsweise geringen Einsparung des PEV von knapp 6 % in der Betrachtungsperiode. Somit ergibt sich lediglich ein Rückgang des Primärenergieverbrauchs von 0,3 % p.a. über die letzten zwanzig Jahre. Für den Endenergieverbrauch wird seit 1990 ein Rückgang um 0,2 % p.a. [vgl. RWE 2012] verzeichnet. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass der Energieeinsatz zwar effizienter wird, absolute Einsparungen jedoch weiterhin schwer zu erreichen sind. Das Wirtschaftswachstum neutralisiert die Effizienzgewinne in Deutschland. Die zusätzliche Betrachtung der energiebedingten CO2- Emissionen, die zwischen 1990 und 2010 um knapp 20 % gesenkt wurden, macht allerdings deutlich, dass die Energieerzeugung bei weitem weniger umweltschädigend ist. 2

Während der aktuelle Endenergieverbrauch in den Sektoren Haushalte, Industrie und Verkehr nahezu identisch ist, unterscheiden sich die Energiekosten erheblich. Abbildung 2 stellt energiebedingte Kosten dem Verbrauch einzelner Sektoren gegenüber. Besonders im Sektor Verkehr sind die Energiekosten vergleichsweise hoch. Die Industrie profitiert derzeit hingegen von sehr geringen Energiekosten. Nur ein Bruchteil des ökonomischen Potenzials von Energieeffizienz wird derzeit ausgenutzt. Abbildung 1: Energieentwicklung Deutschland [vgl. BMWi 2013 a] Die Betrachtung der historischen Entwicklung des Energieverbrauchs in Deutschland verdeutlicht, dass das Thema Energieeffizienz bisher nicht ausreichend berücksichtigt wird. Kam es zwischen den Jahren 1990 und 2000 noch jährlich zu einer 2,2 %igen Steigerung der volkswirtschaftlichen Energieeffizienz, waren es zwischen 2000 und 2010 lediglich 1,1 %. [vgl. WEC 2011] Zahlen zur erforderlichen Entwicklung der Energieproduktivität variieren teilweise erheblich. Um das Ziel des Energiekonzepts der Bundesregierung, eine Verdopplung der Energieproduktivität bis 2020 gegenüber 1990, zu erreichen, werden für die folgende Dekade Werte zwischen 2,1 und 3,7 % p.a. genannt. [vgl. Prognos 2009, UBA 2011 a, UBA 2013 a] Zurzeit stockt der Fortschritt bei der Energieeffizienz in Deutschland. In der öffentlichen Wahrnehmung werden Energieeffizienzmaßnahmen zumeist mit erheblichen Kosten assoziiert. Daraus resultieren stellenweise Vorbehalte gegenüber Investitionen. Weltweit werden beispielsweise knapp vier Fünftel des ökonomischen Potenzials im Gebäude- sowie etwa die Hälfte im Industriesektor nicht ausgeschöpft. [vgl. IEA 2012 a] Die Sichtbarmachung von Einsparpotenzialen sowie Kommunikation von Erfolgen sind essentiell für die Mobilisierung von Entscheidungsträgern auf allen Ebenen der Politik, Wirtschaft und Gesellschaft. Für Entscheidungsträger gelten sechs essentielle Grundsätze. [vgl. IEA 2012 a] (1) Verbesserung der Messung und Aufzeigen von wirtschaftlichen Nutzen, um Energieeffizienz sichtbar zu machen (2) Bedeutung von Energieeffizienz erhöhen: Energieeffizienz muss integraler Bestandteil in Entscheidungsprozessen auf Regierungsebene, in der Wirtschaft und in der Gesellschaft werden (3) Sicherstellen von Erträgen für Investoren durch Schaffen von Anreizen und Finanzierungsinstrumenten sowie Förderung geeigneter Geschäftsmodelle (4) Energieeffiziente Technologien etablieren durch gesetzliche Verbannung der am wenigsten effizienten Konzepte sowie Schaffung von Anreizen für effizienteste Lösungen (5) Kontrolle, Überprüfung und Durchsetzung von Energieeinsparungen (6) Sicherstellung von Governance und Verwaltungskapazitäten durch höhere Investitionen Abbildung 2: Sektoraler Energieverbrauch und -kosten im Jahr 2008 [vgl. Dena 2012 a] 3

Deutschland nimmt derzeit im globalen Vergleich eine Spitzenposition ein. Neben der Technologie-, Markt- und Innovationsführerschaft u.a. bei Wind- und Solarenergie sowie einer Reihe von Energieeffizienztechnologien [vgl. BMWi 2010 b] gelten politische Instrumente wie die Einspeisevergütung des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) als Vorlage für Maßnahmen weltweit. [vgl. Couture et al. 2010] Weitere politische Maßnahmen finden sich auf der Ebene des Bundes, der Länder sowie Kommunen. Hier sind u.a. ordnungspolitische (z.b. Energieeinsparverordnung) und fiskalpolitische (z.b. ökologische Steuerreform) Regelungen zu nennen. [vgl. BMWi 2010 c] Darüber hinaus bietet die staatliche KfW Bankengruppe eine Reihe von Förderprogrammen für den Gebäudebereich sowie umfassende Energieberatungen an. [vgl. KfW 2013] Energiepolitische Instrumente dienen in erster Linie dazu, die Ziele des Energiekonzepts der Bundesregierung zu erreichen. [vgl. BMWi 2010 a] Technologien sollen dabei möglichst marktorientiert gefördert und Energieeinsparungen bei den Endverbrauchern ermöglicht werden. Ökonomische Anreize und geeigneter Zugang zu Informationen bieten Unternehmen und privaten Nutzern die Möglichkeit einer effizienteren Nutzung von Energie. Hierzulande garantiert das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) dem Endverbraucher einen umweltschonenden, zuverlässigen und bezahlbaren Zugang zu Energie. [vgl. EnWG] Hinzu kommt seit 2010 das Energiekonzept der Bundesregierung, festgelegt im Koalitionsvertrag für die 17. Legislaturperiode. [vgl. BMWi 2010 a] Zentrale Elemente der langfristigen Gesamtstrategie des Energiekonzeptes sind u.a. signifikante Energieeinsparungen bei Endverbrauchern sowie eine Steigerung der Energieeffizienz bis 2050 unter Berücksichtigung des Wirtschaftlichkeitsgebots. Gemäß des 2. Nationalen Energieeffizienz Aktionsplans (EEAP) [vgl. BMWi 2007] werden folgende Hauptziele definiert: Senkung des Primärenergieverbrauchs bis 2020 um 20 % gegenüber 2008 und bis 2050 um 50 % Verdopplung der Energieproduktivität bis 2020 gegenüber 1990 und weitere Steigerung um durchschnittlich 2,1 % pro Jahr bis 2050, bezogen auf den Primärenergieverbrauch Senkung des Stromverbrauchs um 10 % bis 2020 und 25 % bis 2050 Minderung des Wärmebedarfs des Gebäudebestands um 20 % bis 2020 und die Schaffung eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestands durch Senkung des Primärenergiebedarfs um 80 % bis 2050 Verdopplung der Sanierungsrate für Gebäude von derzeit jährlich weniger als 1 % auf 2 % des gesamten Gebäudebestands zur Reduzierung des Wärmebedarfs Minderung des Endenergieverbrauchs im Verkehrssektor um 10 % bis 2020 und um 40 % bis 2050 gegenüber 2005. 4

2 Energieeffizienz in der Industrie In der Vergangenheit konnte bereits eine Einsparung von Endenergie von mehr als 500 PJ als Folge einer technologieinduzierten Steigerung der Effizienz erreicht werden. Gleichwohl gibt es weiterhin eine Vielzahl ungenutzter Potenziale, die insbesondere vor dem Hintergrund der nationalen Nachhaltigkeitsziele von hoher Bedeutung sind. So existiert in der Industrie bis 2020 ein Einsparpotenzial von 270 PJ, was 11 % der verbrauchten Endenergie entspricht. Langfristig und unter optimalen Bedingungen schätzt die Prognos AG die Potenziale sogar im Bereich 20 % ein. Dabei sind die Einsparmöglichkeiten sehr technologie- und branchenspezifisch und sollten daher nicht vereinheitlicht werden. Für die Realisierung der industriellen Einsparpotenziale müssen in Zukunft die Bestrebungen jedoch verdreifacht werden. GRUNDLAGEN Die Industrie ist mit 22.000 Unternehmen und etwa fünf Millionen Mitarbeitern ein bedeutender Kernbereich der deutschen Volkswirtschaft und hatte 2011 einen Bruttowertschöpfungsanteil von 22 %. [vgl. BMWI 2013 b] Steigende Energie- und Rohstoffpreise haben in den vergangenen Jahren vor dem Hintergrund ständig wachsender Konkurrenz und sich verschärfender Marktbedingungen, besonders in der energieintensiven Industrie, einen sparsamen Umgang mit Energieträgern zu einem entscheidenden Wettbewerbs- und Wirtschaftlichkeitsfaktor gemacht. Damit die Attraktivität und Performanz des Industriestandorts Deutschland langfristig gesichert und weiter verbessert werden kann, muss bestehenden und sich abzeichnenden Schwächen aktiv begegnet werden. [vgl. BMWI 2010 b] So wird insbesondere für die Industrie in Zukunft ein deutlicher Anstieg des Energiekostenanteils an den Gesamtkosten erwartet. [vgl. IHK 2009] Parallel hat sich in der Vergangenheit der Strompreis seit 2000 bis zum Jahr 2011 um nahezu 134 % erhöht. [vgl. BDEW 2012] Abbildung 3: Strompreis Industrie [vgl. BDEW 2012] Gleichzeitig macht der Industriesektor, mit rund 42 %, den Großteil des gesamten Stromverbrauchs in Deutschland aus. [vgl. UBA 2011 b] 2011 entfielen mit 2624 PJ ca. 30 % des Endenergieverbrauchs (Strom und Wärme) auf den Industriesektor. [vgl. AGEB 2012 a] Abbildung 4: Stromverbrauch Gesamt 2011 [vgl. UBA 20011 b] Insgesamt beliefen sich die Energiekosten der Industrie für das Jahr 2010 auf über 33 Milliarden Euro, welche zu 65 % durch Strom dominiert werden. [vgl. BMWi 2013 a] Um den effizienten Umgang mit Energieträgern nachhaltig zu erreichen, ist ein Paradigmenwechsel notwendig: aus der bisherigen Prämisse maximaler Gewinn aus minimalem Kapital muss das Postulat des maximalen Gewinns aus minimalen Ressourcen treten. [Fraunhofer 2008] Nach einschätzenden Studien der Bundesregierung könnten, unter aktuellen Rahmenbedingungen, die Energiekosten der deutschen Industrie mit Hilfe von Energieeffizienzmaßnahmen um zehn Milliarden Euro reduziert werden. [vgl. BMWi 2010 a] Diese induzieren, neben monetären Vorteilen, eine Senkung der Treibhausgasemissionen. Rund 70 Millionen Tonnen CO2 können beispielsweise dabei allein aus der Erschließung der wirtschaftlichen Stromsparpotenziale von ca. 110 TWh resultieren, was etwa 20 % der heutigen Stromproduktion entspricht. [vgl. BMU 2008] Jedoch bleiben die Potenziale häufig von Unternehmen ungenutzt oder werden nur zögerlich in der Praxis umgesetzt. [vgl. Hirzel et al. 2011] Hauptgründe dafür sind u.a. mangelnde Informationen über die eigene Energiesituation und über die möglichen finanziellen Potenziale. ENERGIEANALYSE Die Wirtschaftsleistung der deutschen Industriezweige, subsumiert über die Bruttowertschöpfung, wuchs im Zeitraum von 1995-2008 durchschnittlich um 2,3 % pro Jahr. [vgl. 5

UBA 2011 a] In den Jahren 2006 und 2007 erreichte das jährliche Wachstum der industriellen Wirtschaftsleistung im Vergleich zum Vorjahr mit 6 % einen Höchstwert, welches im Zuge der globalen Finanz- und Wirtschaftskrise 2009 anschließend um über 25 % einbrach. Resultierend aus dem starken Wachstum in den beiden Folgejahren erholte sich die Bruttowertschöpfung und übertraf 2011 das Vorkrisenniveau. Stellt man der Entwicklung der Wirtschaftsleistung in den vergangenen Jahren den korrespondierenden Endenergieverbrauch gegenüber, lässt sich die Aussage der Prognos AG verifizieren, dass sich dieser in der Vergangenheit absolut auf einem nahezu konstanten Niveau bewegt hat. Dabei ist sogar ein Anstieg des absoluten Endenergieverbrauchs im Verlauf der letzten 20 Jahre zu verzeichnen, was unter anderem auf die Einflüsse heterogener struktureller Effekte zurückzuführen ist. Während sich die Brennstoffintensität in der Vergangenheit um über 31 % verbesserte, blieb gleichzeitig die Stromintensität über den gesamten Zeitraum annähernd konstant und sank lediglich um 0,6 %. Die CO2-Emissionen zeigten über den gesamten Betrachtungszeitraum eine rückläufige Entwicklung, welche aufgrund der gleichzeitig stattfindenden Energieträgersubstitution zu Gunsten CO2-ärmerer Energieträger am stärksten ausfällt. [vgl. UBA 2011 a] Die Produktivität der Industrie, definiert als Kehrwert der Intensität, stieg zwischen 1995 und 2008 jährlich im Mittel um 1,7 %. [vgl. AGEB 2012 c] Um das Ziel der Bundesregierung, die Energieproduktivität bis 2020 zu verdoppeln, erreichen zu können, wäre folglich im verbleibenden Zeitraum eine Steigerung der Energieproduktivität von durchschnittlich etwa 3,7 % pro Jahr erforderlich. [vgl. UBA 2011 a, Prognos 2009] Demnach würde eine Fortsetzung des bisherigen durchschnittlichen Entwicklungs-tempos nicht ausreichen und eine erhebliche Effizienz-steigerung für die Zukunft bedingen. [vgl. StBA 2012 c] Das bisherige Entwicklungstempo ist nicht ausreichend. Eine erhebliche Steigerung der Energieeffizienz für die Zukunft ist notwendig." Abbildung 5: Endenergieverbrauch Industrie [vgl. UBA 2011 a] Ein wichtiger Indikator bei der Analyse der Energieverbrauchsentwicklung ist die Energieintensität. Trotz eines stagnierenden absoluten Endenergieverbrauchs in der Industrie, lässt sich eine rückläufige Entwicklung des spezifischen Endenergieverbrauchs infolge einer inkrementell gesteigerten Energieeffizienz ableiten. [vgl. UBA 2011 a] Gleichwohl wird die Gesamtentwicklung der Industrie jedoch durch einzelne Branchen dominiert: 2006 erwirtschafteten der Fahrzeugbau (80,5 Milliarden Euro), Maschinenbau (73,6 Milliarden Euro), Ernährung und Tabak (45,1 Milliarden Euro) und die Metallbearbeitung (38,9 Milliarden Euro) summiert annähernd die Hälfte der gesamten industriellen Bruttowertschöpfung. Aus den durchschnittlichen Wachstumsraten der Bruttowertschöpfung pro Jahr geht hervor, dass die Metallerzeugung, sowie der Maschinen- und Fahrzeugbau um 4 bis 5 % kontinuierlich gestiegen sind, und somit deutlich schneller als der Branchendurchschnitt (2,3 % pro Jahr). [vgl. Prognos 2009] Tabelle 1: Bruttowertschöpfung nach Branchen in der Industrie [vgl. Prognos 2009] Abbildung 6: Energieintensität Industrie [vgl. UBA 2011 a] 6

GESAMTPOTENZIAL Im Zuge dieses Abschnitts soll eruiert werden, welche partiellen Beiträge die Industrie durch die Steigerung der Energieeffizienz in der Zukunft leisten kann. Nach einer Studie der Prognos AG konnten in der Vergangenheit bereits Einsparungen, als Folge einer technologieinduzierten Steigerung der Effizienz, von mehr als 500 PJ Endenergie realisiert werden. [vgl. Prognos 2009] Gleichwohl existiert laut DENA in der Industrie bis 2020 ein Einsparpotenzial von 270 PJ, welches 11 % der verbrauchten Endenergie entspricht. [vgl. dena 2012a] Langfristig und unter optimalen Bedingungen schätzt die Prognos AG die Potenziale sogar auf 20 % ein. Dabei wird nach drei Potenzialkategorien differenziert: das Marktpotenzial umfasst dabei sämtliche Einsparoptionen, die aus der Fortführung der aktuellen Entwicklung resultieren. Ferner werden durch wirtschaftliche Potenziale darüber hinaus sämtliche Maßnahmen subsummiert, die eine wirtschaftliche Energieeinsparung ermöglichen. Dem stehen die technischen Potenziale entgegen, in denen keine Wirtschaftlichkeitsüberlegungen impliziert sind. [vgl. Schlomann et al. 2011] Technologien für energieintensive Prozesse Querschnittstechnologien Energieeinsparungen durch Ressourceneffizienz BRANCHENSPEZIFISCHE POTENZIALE Der industrielle Endenergieverbrauch wird durch wenige Branchen dominiert. Im Zeitraum zwischen 1990 und 2010 entfielen über 65 % auf die Grundstoffindustrien, wie Papier- Glas-, Keramik- und Zementherstellung, Grundstoffchemie sowie die Metallerzeugung. Diese als energieintensive Industrie subsumierten Branchen verursachten somit etwa 12 % des Endenergieverbrauchs Deutschlands. 2020 2030 Abbildung 8: Endenergieverbrauch Branchen 2011 [vgl. AGEB 2011] Abbildung 7: Gesamtpotenzial energieintensive Industrie [vgl. Schlomann et al. 2011] Basierend auf Schlomann [2011] ergibt sich für Brennstoffund Stromeinsparungen allein in der energieintensiven Industrie ein durchschnittliches technisches Einsparpotenzial von jeweils rund 14 % bis zum Jahr 2035, welches einem absoluten Einsparpotenzial von 49 PJ für Strom und 214 PJ für Brennstoffe entspricht. [vgl. Schlomann et al. 2011] Bis 2020 existieren Potenziale in Höhe von durchschnittlich 6,3 und 7,7 % für Strom und Brennstoffe. Insgesamt lassen sich diese Potenziale zum größten Teil unter den Bedingungen der Wirtschaftlichkeit realisieren. Wie in Abbildung 9 dargestellt, belief sich im Jahr 2010 knapp 75 % des industriellen Endenergieverbrauchs auf Wärmeanwendungen, in Form von Prozess- und Raumwärme. Weitere 21 % wurden für mechanische Energie aufgewandt. Die verbleibenden 5 % werden zu annähernd gleichen Teilen durch Kälteanwendungen, Beleuchtung und Informations- und Kommunikationstechnik vereinnahmt. Die identifizierten Einsparpotenziale der Industrie liegen zwischen 11 und 20 % und lassen sich fast vollständig wirtschaftlich realisieren. Dabei werden innerhalb der Abbildung 7 zunächst nur Potenziale berücksichtigt, welche auf den Einsatz von Effizienztechnologien für energieintensive Prozesse zurückzuführen sind. Im Rahmen der Metastudie werden darüber hinaus folgende Effizienz-Maßnahmen näher analysiert: Abbildung 9: Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen 2010 [vgl. AGEB 2011] Somit existieren, analog zu den branchenspezifischen Verbrauchsanteilen, in Qualität und Quantität differente Entwicklungen und Potenziale zur Energieeinsparung einzelner 7

Sektoren. Einsparpotenziale im Bereich der Brennstoffe bzw. der Wärmeerzeugung existieren dabei vorwiegend branchenspezifisch aufgrund der individuellen Technologien. [vgl. Pehnt et al. 2011] Optionen zur Steigerung der Energieeffizienz im Bereich elektrischer Energie existieren branchenspezifisch zu einem geringen Anteil. Nur etwa 13 % des elektrischen Gesamtpotenzials sind dabei auf branchenspezifische Anwendungen zurückzuführen. [vgl. Pehnt et al. 2011] Tabelle 2: Brennstoffsparpotenzial Industrie [vgl. Pehnt et al. 2011] Papierindustrie 2008 wurde laut Verband Deutscher Papierfabriken e.v. mit 23 Millionen t Papier deutlich mehr als in allen anderen EU- Mitgliedstaaten produziert. [vgl. Schlomann et al. 2011] Weltweit wurde lediglich in den USA, China sowie in Japan mehr Papier hergestellt. Mit einem Anteil von über 9 % trägt die Papierindustrie einen signifikanten Beitrag zum industriellen Endenergieverbrauch im Jahr 2010 bei. Dabei entfallen zwei Drittel des Energieverbrauchs auf die Trocknung von Papierbahnen. Die Energieeinsparpotenziale existieren jedoch entlang der gesamten Produktionskette und liegen insbesondere bei effizienten Verfahren zur Rohstoffverarbeitung, optimierten Prozessen bei der Stoffaufbereitung und auch bei verbesserten Systemsteuerungen. [vgl. Pehnt et al. 2009] Bezugnehmend auf die quantifizierten spezifischen Einsparpotenziale im Bereich der Brennstoffanwendungen, geht aus einer Studie des Fraunhofer-Instituts für System und Innovationsforschung hervor, dass vor allem in weniger energieintensiven Branchen ein größeres relatives Einsparpotenzial gesehen wird. Demgegenüber stehen die energieintensiven Branchen, deren relatives Einsparpotenzial vergleichsweise niedrig ist. [vgl. Schröter 2009] Jedoch können trotz geringer Einsparquoten besonders in der energieintensiven Branche hohe absolute Einsparungen erreicht werden. Dies ist zum Großteil auf die historisch gewachsene Bedeutung der Energiekosten in diesen Sektoren zurückzuführen, welche bereits in der Vergangenheit zu Investitionen in eine energieeffiziente Produktion geführt haben. [vgl. Schröter 2009] Gleichwohl lässt sich aus der großen Differenz zwischen den Einsparoptionen für 2020 und 2030 ableiten, dass die explizite Berücksichtigung der Technologiediffusion und der Entwicklung im Zeitverlauf von hoher Relevanz für die Analyse von Einsparpotenzialen ist. [vgl. Schlomann et al. 2011] Hohe relative Energieeinsparmöglichkeiten werden insbesondere in weniger energieintensiven Branchen gesehen, absolute Einsparungen hingegen in Sektoren mit einer hohen Energieintensität. Nachfolgend werden die einzelnen branchenspezifischen Rahmenbedingungen kurz vorgestellt und anschließend die Potenziale spezifisch quantifiziert. Der Betrachtungsschwerpunkt liegt dabei auf der energieintensiven Industrie. Chemische Industrie Mit einem Anteil von etwa 25 % des gesamten europäischen Umsatzes ist die chemische Industrie in Deutschland die größte in Europa und ist verantwortlich für etwa 8 % der weltweiten Chemieproduktion. [vgl. Schlomann et al. 2011] Die Potenziale der Chemischen Industrie sind im Gegensatz zu anderen energieintensiven Branchen weniger verfahrens-, sondern schwerpunktmäßig konstruktionsorientiert. Eine Effizienzsteigerungsmöglichkeit stellt beispielsweise der Einsatz von optimierten Extraktionsanlagen dar, wodurch in den nächsten zehn Jahren rund 10 % Energie eingespart werden können. [vgl. Pehnt et al. 2009] Weitere Potenziale resultieren aus der Substitution der Elektrolysetechnologie durch neue Verfahrenstechniken, beispielsweise die Membranelektrolyse. Als Folge können bei der Herstellung von Chlor oder Natronlauge rund ein Drittel des Energiebedarfs eingespart werden. [vgl. Pehnt et al. 2009] Verarbeitung von Steinen und Erden Bei der Herstellung von Zement wird, je nach Qualität und Sorte, aus unterschiedlichen Anteilen von Klinker und Zumahlstoffen unterschieden. Entsprechend different stellen sich die Einsparpotenziale dar. Das BMWi unterscheidet dabei zwischen drei wesentlichen Einsparmöglichkeiten: der Reduzierung des Klinkeranteils im Zement, dem verstärkten Einsatz von Sekundärbrennstoffen und dem Einsatz energieeffizienter und prozessoptimierter Maschinen und Anlagen. [vgl. BMWi 2010e] Maßnahmen zur Verbesserung des Mahlbereiches führen in der Kalkindustrie zu Einsparungen in der elektrischen Energieverwendung. Die Substitution von Drehöfen zu Gunsten von Schachtöfen kann zu Energieeinsparungen im thermischen Bereich führen. [vgl. Schlomann et al. 2011] Die Optimierung des Ziegelei-Energieverbrauchs weist primär im Bereich der Trockner und Kühlzone große Effizienzpotenziale auf Seiten des thermischen Energiebedarfes auf (30 %). Die anfallende Abwärme kann dabei zur Trocknung der feuchten Rohlinge, der Verbrennungs- oder Gutvorwärmung genutzt werden. [vgl. Schlomann et al. 2011] 8