Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen?

Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen?

Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Unser Energiesystem und unsere Industrie sind eng miteinander verzahnt. Es macht daher Sinn, beide zusammen zu denken. 1) 1) Strategische Forschungsagenda Energiewende: Arbeitspapier des Forschungsforums Energiewende Seite 22, Stand 07.10.2014 2 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 3

Energiewende Die Weichen für eine neue, überwiegend auf erneuerbaren Energien basierende Energieversorgung sind gestellt. Mit ihrem Energiekonzept hat die Bundesregierung im Jahr 2010 die Weichen für eine neue, überwiegend auf erneuerbaren Energien basierende Stromversorgung in Deutschland gestellt. Der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch soll bis zum Jahr 2020 auf mindestens 35 Prozent und bis zum Jahr 2050 auf mindestens 80 Prozent gesteigert werden. Die Erneuerbaren haben bei der Stromversorgung erstmals die Nase vorn. Im Jahr 2014 lag der Anteil der Erneuerbaren an der Stromerzeugung bereits bei 27,8 Prozent, d.h. 161 TWh von insgesamt verbrauchten 579 TWh. Damit haben die erneuerbaren Energien erstmals die Braunkohle (26,9 Prozent) als wichtigsten Energieträger im deutschen Stromerzeugungsmix abgelöst. 2) Klimaschutz ist der Treiber für den Umbau unserer Energieversorgung weltweit. Deutschland geht mit der Energiewende beim Klimaschutz voran. Ziel ist es, die klimaschädlichen Emissionen gegenüber dem Basisjahr 1990 bis zum Jahr 2020 um 40 Prozent, bis 2030 um 55 Prozent, bis 2040 um 70 Prozent und schließlich bis 2050 um 80 bis 95 Prozent zu senken. Die Europäische Union hat im Oktober 2014 als Nachfolge der 20-20-20-Ziele von 2008, den Rahmen für die Klimaund Energiepolitik bis zum Jahr 2030 beschlossen. 40-27-27 ist die neue EU-Klimaformel: Die Treibhausgasemissionen sollen gegenüber 1990 um mindestens 40 Prozent gesenkt werden, der EU-weite Anteil erneuerbarer Energien am Gesamtverbrauch soll auf mindestens 27 Prozent steigen und der Energieverbrauch um 27 Prozent gesenkt werden. 3) Auch international ist für den Zeitraum nach 2020 ein Nachfolgeabkommen für das Kyoto-Protokoll von 1997 vorgesehen, das dann alle Staaten also Industrie-, Schwellen- und Entwicklungsländer dazu verpflichten soll, einen angemessenen Beitrag zum internationalen Klimaschutz zu leisten. 2) BMWi: Erneuerbare Energien im Jahr 2014, Stand Februar 2015 und AG Energiebilanzen: Stromerzeugung nach Energieträgern 1990-2014 (Stand 27.02.2015). Quelle: http://www.ag-energiebilanzen.de/, Zugriff am 6.3.2015 3) Europäische Union: 2030 Framework for Climate and Energy Policies. Quelle: http://ec.europa.eu/clima/policies/2030/index_en.htm, Zugriff am 2.2.2015 4 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 5

0 125.7 A 125.7 A Energieeffizienz ist die zweite Säule der Energiewende. Weltweit steigt die Nachfrage nach Energie, viele unserer natürlichen Energieressourcen sind jedoch endlich. 4) Es ist daher absehbar, dass sich die Lage an den Energiemärkten zuspitzen und die Energiepreise massiv ansteigen werden. Die zunehmende Verbrennung fossiler Energieträger beschleunigt zudem den Klimawandel. Die Steigerung der Energieeffizienz wirkt dagegen dämpfend auf die Energiepreise, senkt die Abhängigkeit von Energieimporten, mindert den Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid, erhöht die Versorgungssicherheit und wirkt drohenden Energieverteilungskonflikten entgegen. Der schonende Umgang mit und die intelligente Nutzung von Energie ist daher eine der zentralen Herausforderung der Zukunft. 145. 1 732. 1 Energiewende und Herausforderungen für die Industrie Die Industrie hat mit Abstand den größten Anteil am Stromverbrauch in Deutschland. 4) Z.B. International Energy Agency: World Energy Outlook, 12.11.2014. Quelle: http://www.worldenergyoutlook.org/, Zugriff am 19.11.2014 Im Jahr 2013 betrug der Anteil der Industrie am Stromverbrauch rund 46 Prozent, gefolgt von den Haushalten mit 26 Prozent, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen mit 24 Prozent sowie Verkehr und Landwirtschaft mit je 2 Prozent. 5) 5) Quelle: http://de.statista.com, Zugriff am 1.2.2015 6 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 7

Unser Stromversorgungssystem und unsere Industrie sind eng miteinander verzahnt. Unser Wohlstand und die Leistungsfähigkeit unserer Industrie sind untrennbar mit einer sicheren und zuverlässigen Versorgung mit Elektrizität verbunden. Konsequenterweise heißt das, dass Elektrizität auch in Zukunft zu jeder Zeit, an jedem Ort, in ausreichendem Maße und in ausreichender Qualität zur Verfügung gestellt sein muss. Die Stromversorgung der Zukunft ist vielfältiger, kleinteiliger, volatiler und überwiegend dezentral. In den kommenden Jahren werden die erneuerbaren Energien zur dominierenden Stromquelle. Der Stromerzeugungsmix wird sich damit fundamental wandeln: Der Strom wird nicht mehr dort erzeugt, wo er gebraucht wird, sondern an anderer Stelle, ggf. sehr weit entfernt. Der Strom wird zunehmend in kleinen, in der Fläche weit verteilten Einheiten erzeugt. Der Strom wird nicht immer dann erzeugt, wenn er gebraucht wird, sondern wenn beispielsweise die Sonne scheint oder der Wind weht. Insbesondere die beiden letzteren Veränderungen stellen für die Industrie die Herausforderung dar, sich sei es aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen an eine mehr oder weniger fluktuierende Stromversorgung anzupassen. Es macht daher Sinn, Stromversorgungssystem und Industrie zusammen zu denken. 8 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 9

Industrie und das Internet der Dinge Das Internet wird in Zukunft in großem Umfang auch in den Fabriken Einzug halten und die Basis für sogenannte cyberphysische Systeme bilden, bei denen Produkte und Herstellungsprozesse untereinander und mit dem Internet vernetzt sind. Damit können reale Produktionsanlagen mit Webanbindung direkt miteinander interagieren. Der Begriff Internet der Dinge, Dienste und Menschen steht stellvertretend für diese Entwicklung. Das Internet der Dinge, Dienste und Menschen ist für die deutsche Industrie eine große Chance, denn damit werden bis zu 30 Prozent Produktivitätssteigerung möglich. Durchsatz und Verfügbarkeit der Anlagen können gesteigert werden, durch flexible Produktion kann eine bessere Auslastung der Anlagen erreicht und Skaleneffekte der Großserie können mit individualisierten Produkten kombiniert werden. Internet der Dinge, Dienste und Menschen steht daher auch für optimale Bedienung, zielgerichteten Service und Energieeinsparung. 10 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 11

Das Internet der Dinge Baustein für das Gelingen der Energiewende Flexibilisierung des Verbrauchs kann einen substantiellen Beitrag zur Flexibilisierung des Stromversorgungssystems leisten. In einem Stromversorgungssystem besteht die Herausforderung darin, Erzeugung und Verbrauch im Gleichgewicht zu halten. In der alten Stromversorgungswelt folgte hierzu die Erzeugung dem Verbrauch. Bei einem hohen Anteil an wetterabhängigem Wind- und Solarstrom sind Erzeugung und Verbrauch oftmals nicht im Gleichgewicht. Auf der Verbraucherseite kann der Ausgleich zum einen durch Speicher und/oder durch eine Flexibilisierung des Verbrauchs (sogenanntes Demand Side Management, DSM) erfolgen. Die Strommengen, die beispielsweise in der energieintensiven Industrie wie Chemie, Chloralkali-Elektrolyse, Aluminium, Stahl, Papier und Zement verbraucht werden, sind beträchtlich. Eine Anpassung an das Wind- und Solarstromdargebot kann daher einen substantiellen Beitrag zur Flexibilisierung des Energiesystems leisten. Möglichkeiten hierzu bestehen z.b. in der Zwischenspeicherung von elektrischer Energie in der später benötigten Energieform (z.b. Strom, Wärme, Gas, Druckluft), der kurzzeitig reduzierten Bereitstellung von Nutzenergie und der Nutzung des Produktes als Energiespeicher (z.b. Nutzung von Lagerflächen für geringere/ höhere Produktionsmengen). 6) 6) Gruber, A. et.al.: Lastflexibilisierung in der Industrie in Konkurrenz zu weiteren funktionalen Speichern. VDI Expertenforum: Wie smart managen wir Energie wirklich?, 19./20. März 2013 12 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 13

Das Internet der Dinge erhöht die Flexibilität und eröffnet neue Geschäftsmöglichkeiten. Stromintensive Industrieprozesse müssen an das zukünftige Stromversorgungssystem mit einem höheren Anteil fluktuierender Stromerzeugung angepasst werden. Der Einzug von Internettechnologien in die Fabriken und Industrieanlagen, wird die Flexibilität einzelner Anlagen signifikant erhöhen. Durch intelligente Kopplung mit z.b. einer zeitlich optimierten Stromabnahme, lassen sich Industrieprozesse auf die volatile Stromversorgung ausrichten und flexible Verbraucher können ähnliche Systemdienstleistungen wie Speicher erbringen. Für die Vermarktung flexibilisierbarer Lasten eignet sich beispielsweise die Teilnahme am Regelleistungsmarkt. Für Industrieunternehmen und Stromversorger ergeben sich damit völlig neue Kooperationsmöglichkeiten und Geschäftsmodelle. 7) 7) Wie Graphitöfen die Stromversorgung stabil halten: Lechwerke und SGL Group setzen Idee der energieflexiblen Fabrik um. Quelle: https://www.lew.de, Zugriff am 1.2.2015 14 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 15

Energieeffizienz schont natürliche Ressourcen, ist aktiver Klimaschutz und spart Kosten. Trotz massiver Investitionen in erneuerbare Energien werden zur Erzeugung von Elektrizität jedes Jahr Millionen Tonnen fossiler Brennstoffe verbrannt. Von der Gewinnung dieser Energiequellen bis hin zu ihrem Verbrauch werden durch Ineffizienzen unnötige Mengen an CO 2 freigesetzt, die wiederum zur globalen Erwärmung beitragen. Angesichts der Dringlichkeit von Klimaschutzmaßnahmen ist eine höhere Energieeffizienz der beste Weg zu einer deutlichen Senkung der CO 2 -Emissionen. Schätzungen zufolge könnten mit einer verbesserten Energieeffizienz 50 Prozent der Emissionseinsparungen erzielt werden, die in den nächsten 25 Jahren für eine Verlangsamung der Erderwärmung erforderlich sind. Durch die effizientere Nutzung von Energie können wertvolle Ressourcen geschont und Energiekosten gespart werden. Ein 150-Kilowatt-Pumpenmotor, der 50 Wochen lang 6 Tage pro Woche läuft, verbraucht jährlich Strom im Wert von rund 50.000 Euro. Und bei Elektromotoren machen Stromkosten durchschnittlich 92 Prozent der Betriebskosten über die gesamte Lebensdauer aus. Mit dem Internet der Dinge wird Verbrauchsflexibilität und Energieeffizienz konsequent in Industrieanlagen eingeplant und angewandt. Würden beispielsweise alle in Deutschland installierten Antriebe mit Energiesparmotoren und dort wo sinnvoll mit elektronischen Antriebsregelungen ausgerüstet, ergäbe sich eine Stromeinsparung von rund 33 Milliarden Kilowattstunden pro Jahr. Das sind etwa 14 Prozent des industriellen Stromverbrauchs (Stand 2013). Die jährliche Stromrechnung würde bei 10 Cent je Kilowattstunde um 3,3 Milliarden Euro verringert. 16 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 17

ABB gestaltet sowohl die Energiewende als auch das Internet der Dinge aktiv mit. ABB hat bereits viele Produkte und Systeme für die Energiewende entwickelt und in vielen Pilotprojekten national und international erprobt. Mit diesen Bausteinen und einer kompetenten Beratung lassen sich bestehende traditionelle Stromversorgungssysteme Schritt für Schritt in moderne, zukunftsfähige Systeme transformieren. Mit den Erzeugungsmanagementsystemen von ABB können viele kleine und unterschiedliche Erzeugungseinheiten, Speicher und auch steuerbare Verbraucher zu größeren, virtuellen Kraftwerken zusammengeführt und technisch und wirtschaftlich optimal betrieben werden. Verschiebbare Lasten und Speicher (thermisch wie elektrisch) bringen weitere Freiheitsgrade für das Gesamtsystem. ABB arbeitet des Weiteren kontinuierlich daran, Produkte und Systeme zu entwickeln, die die Effizienz bei der Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Anwendung von Elektrizität weiter erhöht. Darüber hinaus hat bei ABB die Umsetzung des Internets der Dinge bereits begonnen. Ein Schlüsselprodukt in der Fabrikautomation ist die Software RobotStudio. Programme für Industrieroboter können damit vorab simuliert werden. Durch die Anbindung an den Automation Builder, die Engineering Suite von ABB, können Maschinenbauer und Systemintegratoren ihre Anlagen komplett virtuell planen, warten und auch die Energieeffizienz verbessern. Das Online-Asset-Mangement-System Asset Health Care von ABB erlaubt Energieversorgern und Industrieunternehmen aktuelle Statusberichte und Analysen über ihre kritischen Assets zu erstellen und so die Betriebsführung zu optimieren, finanzielle Performance zu steigern, sowie operative Risiken im Blick zu behalten. 18 Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? Energiewende und Industrie Wie passt das zusammen? 19

Kontakt ABB AG Energietechnik Postfach 10 03 51 68128 Mannheim, Deutschland www.abb.de Hinweis: Technische Änderungen der Produkte sowie Änderungen im Inhalt dieses Dokuments behalten wir uns jederzeit ohne Vorankündigung vor. Bei Bestellungen sind die jeweils vereinbarten Beschaffenheiten maßgebend. Die ABB AG übernimmt keinerlei Verantwortung für eventuelle Fehler oder Unvollständigkeiten in diesem Dokument. DEABB 5058 15 de gedruckt in Deutschland (04.15-1500-VC) Wir behalten uns alle Rechte an diesem Dokument und den darin enthaltenen Gegenständen und Abbildungen vor. Vervielfältigung, Bekanntgabe an Dritte oder Verwertung seines Inhaltes auch von Teilen ist ohne vorherige schriftliche Zustimmung durch die ABB AG verboten. Copyright 2015 ABB Alle Rechte vorbehalten