Beitrag von Industrie und Gewerbe zur Energiewende

Institutsteil Angewandte Systemtechnik AST Beitrag von Industrie und Gewerbe zur Energiewende Steffen Nicolai ThEGA-Forum, Weimar, 20.04.2015

Fraunhofer IOSB-AST Ilmenau Angewandte Systemtechnik Fokusfelder: Energie- und Energiedatenmanagement Energiewirtschaft und Systemanalyse Energiesysteme Energietechnische Anlagen und Komponenten Folie: 2

Inhalt Energiewende Handlungsfelder und Potentiale der Industrie Energieeffizienz in Unternehmen Weitere Ansätze Fazit Folie: 3

Energiewende Beweggründe Ausstieg aus Kernenergie Unabhängigkeit von Öl- und Gasimporten Fortschrittmotor für Industrie Wachstum und Beschäftigung Reduktion CO 2 -Emissionen Nachweis des Erfolges nachhaltiger Energiepolitik Folie: 4 Quelle: http://p5.focus.de/img/fotos/origs590564/7175125356-w300-h200-o-q75-p5/atomkraft.jpg http://img.welt.de/img/energie/crop127326206/348693722-ci3x2l-w900/ http://cdn1.spiegel.de/images/image-70-panov9free-qeov.jpg http://www.handelsblatt.com/images/nordex-mit-umsatzrueckgang/8297904/2-format3.jpg http://www.mars.com/switzerland/de/assets/images/center-contents/nachhaltigkeit.jpeg

Energiewende Politische Vorgaben Europäische Klima- und Energiepolitik 2008 EU-Beschluss 20-20-20 Ziele - CO2-Reduktion 20% - Effizienzsteigerung 20% - Anteil EE 20% 2011 Energiefahrplan 2050 - Senkung EU-CO2-Emission bis 2050 um 80-95% 2014 Klima- und Energierahmen 2030 - CO2-Reduktion 40% - Effizienzziel: 27 % - Anteil EE: 27% Folie: 5

Energiewende Ziele Deutsche Klima- und Energiepolitik Quelle: BMWi Energiewende Plattform Energieeffizienz, 10.07.2014 Folie: 6

Energiewende Energiesystem der Zukunft Folie: 7

Handlungsfelder der Industrie Wertschöpfungskette Energieversorgung Erzeugung Transport Handel Verteilung Verbrauch Handlungsfelder Erzeugung Handel Netz Verbrauch Lokale Erzeugung Strom, Prozesswärme Eigenbedarf Einspeisung Strukturierte Beschaffung Optimierung Energieportfolio Systemdienstleistungen Power-Quality Energieeffizienz / Energieeinsparung Flexibilität / Lastmanagement Folie: 9 2013; Fraunhofer IOSB-AST

Flexibilitätspotentiale in der Industrie Potenziale in Süddeutschland Anwendung Zement (Roh- und Zementmühlen) Max. Leis tungs -bedarf [MW] Papier (Holzschleifer) min. 90 MW Flexibler Anteil [%] Ökonom. Potenzial nach AbLaV [MW] Verlagerungsdauer [h] Häufigkeit pro Jahr 130 MW 40 Ca. 50 MW Bis zu 4 h 20-50 100 Ca. 90 MW 2 h 20-50 Chemie (Elektrolyse) 250 MW 65 Ca. 160 MW Ca. 2 h 20-50 Metall (Elektrostahlofen) 200 MW 75 Ca. 150 MW Ca. 2 h 20-50 Summe Ca. 450 MW Ca. 2 h 20-50 Bisher genutzt im Regelenergiemarkt Bisher genutzt für optimierte Beschaffung Ca. 76 MW Ca. 300-400 MW Quelle: M. Klobasa et al., Lastmanagement als Beitrag zur Deckung des Spitzenlastbedarfs in Süddeutschland, 2013 Folie: 10

Energieeffizienz Potenziale Deutsches Gesamtpotenzial ca. 1/3 bei Industrie und GHD Potenzial Industrie / GHD Folie: 11 10% Prozesswärme (optimale Abwärmenutzung, Reduktion Wärmeverluste) 25% (20 TWh) Stromverbrauch (Beleuchtung), 19 TWh elektrische Antriebe (effizientere Motoren, Leckageverluste) Energiekosteneinsparung 240 Mrd. vs. Investitionen 200 Mrd. (bis 2020) Quelle: S. Kohler et al., Energieeffizienz als Säule der Energiewende, et, Vol.63, 2013

Energiebedarf Potenziale in Thüringen Stromverbrauch 2013 (Verarbeitendes Gewerbe und Bergbau) Quelle: http://www.statistik.thueringen.de/datenbank/karte3applet/appletkr.asp?tabelle=kr000605 &zeit=2013 99&felder=&tit2=&SZDT= Folie: 12

Energiebedarf Potenziale in Thüringen Stromverbrauch nach Branchen 2012 Insgesamt: 12,64 TWh GHD 28% Haushalt e 22% Verkehr 2% Verarb. Gewerbe 48% Eigene Darstellung angelehnt an http://www.statistik.thueringen.de/datenbank/dateienlink/energiebilanz_2012.pdf Bergbau Ernährung Holzverarbeitung Papiergewerbe Chemische Erzeugnisse Kunststoffherstellung Glas und Keramik Metallbranche Elektrische /Elektronische Geräte Maschinenbau Folie: 13

Energiebedarf Potenziale in Thüringen Erdgasverbrauch nach Branchen 2012 Insgesamt: 1,45 Mrd. m³ (15,64 TWh) Bergbau GHD 14% Haushalte 51% Verarb. Gewerbe 35% Ernährung Holzverarbeitung Papiergewerbe Chemische Erzeugnisse Kunststoffherstellung Glas und Keramik Metallbranche Eigene Darstellung angelehnt an http://www.statistik.thueringen.de/datenbank/dateienlink/energiebilanz_2012.pdf Elektrische /Elektronische Geräte Maschinenbau Folie: 14

Quelle: http://www.vku.de/veranstaltungen/rueckblick/energiedienstleistungen.html Energieeffizienz Richtlinien EU-Effizienzrichtlinie (2012/27/EU) Festlegung eines gemeinsamen Rahmens zur Förderung der Energieeffizienz in EU Ziel: Steigerung 20% bis 2020, jährliche Energieeinsparung von 1,5% Umsetzung nationaler Ziele und Maßnahmen (05.06.2014) Nationaler Aktionsplan Energieeffizienz Erfüllung der Einsparverpflichtung aus der EED (03.12.2014) Beitrag zum Erreichen der Effizienzziele aus dem Energiekonzept Etabliert langfristige Prozesse zur Effizienzsteigerung Identifikation und Vorstellung geeigneter Maßnahmen Energiedienstleistungsgesetz (Novelle ab März 2015) Verpflichtung zur Durchführung von Energieaudits nach DIN EN 16247 Nachweis eines Energiemanagementsystems nach DIN EN ISO 50001 oder Umweltmanagementsystem (EMAS) nach EG-Verordnung Nr. 1221/2009 Folie: 16

Energieeffizienz Potenziale analysieren Energie- und Stoffrückgewinnungspotenziale Input Material Hilfsstoffe Subleistung Wertschöpfung Strom Gas Wärme Unternehmen Reststoffe Abfall Abluft Kälte Wasser Prozess / Verfahren Abwasser Abwärme Medien Energieanlagen Effizienz Strom Energie- und Medienstrom Effizienz Produkte Output Folie: 17 In Anlehnung an: AEP Energie-Consult GmbH; Konzepte für energieeffizienten Gewerbe- und Industriegebiete

Energieeffizienz Methoden Potenzialanalyse Energiemanagementsystem nach ISO 50001 Wer: produzierende Unternehmen Wozu: Voraussetzung zum Antrag auf Entlastung von Energiesteuer, EEG-Umlage Was: Managementsystem und Prozesse Verbesserung der Energieeffizienz Kontinuierliche Verbesserung Managementreview Interne Auditierung des EnMS Energiepolitik Energieplanung Einführung Kontrolle zur Nichtkonformitäten, Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen Überwachung, Messung und Analyse Energieaudit nach DIN EN 16247 Wer: KMUs und nicht produzierende Großunternehmen Wozu: Voraussetzung zum Antrag auf Entlastung von Energiesteuer, verpflichtende Durchführung für Nicht-KMUs Was: Analyse der Energieverbrauchsstruktur, Aufzeigen von Potenzialen zur Steigerung Energieeffizienz Einleitender Kontakt Datenerfassung Außeneinsatz Analyse Bericht Auftaktbesprechung Abschlussbesprechung Folie: 18

Energieeffiziente Gewerbegebiete Energetische Kopplung Strom Strom Gas/Öl/Kohle Wärme Unternehmen A (Produktion) Abwärme Strom Strom Rohstoffe Produkte Abwärme Unternehmen (Produktion) Gas/Öl/Kohle Strom Strom Produkte Rohstoffe Wärme Unternehmen B (Produktion) Speicher Rohstoffe Produkte Folie: 20

Energieeffiziente Gewerbegebiete Energetische Kopplung Folie: 21

Energieeffiziente Gewerbegebiete Energetische Kopplung Folie: 22

Weitere Maßnahmen Lokale Erzeugung Beispiel: Strom- und Wärmebereitstellung durch BHKW Folie: 23

Industrial Smart Grids Kopplung zur Netzbetriebsführung Zielsetzung Flexibler Bedarf zur Ausregelung fluktuierender Erzeugung Netzverlustminimierung Spannungsregelung Engpassmanagement Blindleistungsregelung Maßnahmen IKT Kopplung der Unternehmen Erweiterung der Netzbetriebsführung um Energiespeichen und steuerbare Lasten Energiemarkt Netzbetrieb Industrial Smart Grid BHKW 0,4-kV- Netz Bürogebäude, BHKW 20-kV- Netz Industrie Bürogebäude, PV, BHKW Wind 110-kV-Netz Öffentliches Netz Geschlossenes Netz Folie: 24

Energieeffiziente Gewerbegebiete IKT-Infrastrukturvorschlag Folie: 25

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fraunhofer Institutsteil Angewandte Systemtechnik AST des Fraunhofer IOSB Abteilung Energie Am Vogelherd 50 98693 Ilmenau Arbeitsgruppe Energietechnische Komponenten und Anlagen Dipl.-Ing. Steffen Nicolai Tel.: +49 (0)3677 461-112 E-Mail: steffen.nicolai@iosb-ast.fraunhofer.de Folie: 26