So rechnet sich Klimaschutz für die Industrie

Maike Kipker

Maike Kipker, Competence Center Chemicals, Oil & Pharma Horváth & Partners

Der von der EU verabschiedete Klimaschutzplan 2050 sieht eine massive Verringerung der Treibhausgasemissionen vor. Die Umwandlung von überschüssigem Ökostrom in zeit- und ortsunabhängige Energieträger (Power-to-X-Technologien) durch große Elektrolyseanlagen könnte dabei helfen, dem Ziel näherzukommen und gleichzeitig neue Erlösströme erschließen, erklärt Maike Kipker von Horváth & Partners Stuttgart in ihrem Gastkommentar.

Derzeit werden die selbstgesteckten Klimaziele in den meisten Ländern Europas deutlich verfehlt. Die Gründe dafür sind das gute Wirtschaftswachstum und die gesunkenen Preise für Öl, Kohle und Gas. Zudem steigen die Mobilitätsemissionen. Experten gehen davon aus, dass die Erzeugung erneuerbarer Energien massiv ausgebaut wird und im Wärme- wie Mobilitätsbereich verstärkt Strom und synthetische Kraftstoffe zum Einsatz kommen werden.

Die Öl- und Chemiekonzerne stellen sich bereits darauf ein. Die norwegische Equinor investiert in Solarenergie und Offshore-Windenergie, Shell begrüßt staatlich gesteuerte Kohlenstoff-Preisbildungsmechanismen und BASF verpflichtet sich, ihre Treibhausgasemissionen trotz Produktionswachstums konstant zu halten. Deutschland übernimmt zugleich die führende Rolle im globalen Klimaschutz. 2022 wird das letzte Kernkraftwerk abgeschaltet, 2038 soll das letzte Kohlekraftwerk vom Netz gehen – und das obwohl der Stromverbrauch weiter steigt.

Fehlende Netzkapazitäten bremsen

Die ersten Ergebnisse stimmen optimistisch. 2018 wurde in Deutschland erstmals mehr Ökostrom aus Wind, Sonne und Biogas erzeugt als Kohlestrom. Die Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland hat sich in den vergangenen 30 Jahren auf über 230 Terrawattstunden (TWh) verzehnfacht.

Dennoch gibt es ein Problem. Ein guter Teil des Ökostroms kann gar nicht genutzt werden, weil die Netzkapazitäten fehlen. Dies führt etwa dazu, dass der an der Nordsee produzierte Windstrom kaum zu den Verbrauchern im Süden kommt, und dass Anlagen zur Sicherung der Netzstabilität gedrosselt und abgeschaltet werden müssen und jedes Jahr Entschädigungszahlungen in Millionenhöhe anfallen.

Aufgrund langwieriger Genehmigungsverfahren und politischer Vorbehalte in den von Ausbaumaßnahmen betroffenen Gebieten verläuft der Netzausbau schleppend und hält kaum mit der Entwicklung der Erzeugungskapazitäten Schritt.

Elektrolysegroßanlagen als Lösung

Die Umwandlung des zuviel vorhandenen Stroms in Gas, Wärme, Kraftstoffe und Basischemikalien durch soganannte Power-to-X-Technologien ist eine Möglichkeit, den überschüssigen Strom trotz fehlender Netzkapazitäten zu nutzen. Das zentrale Verfahren dazu ist die Elektrolyse. Lange Zeit war nicht klar, ob dieser Weg ökonomisch und ökologisch sinnvoll ist. Ein kürzlich vom deutschen Wirtschaftsministerium veröffentlichtes Papier ruft indes Industrie und Wissenschaft auf, „Reallabore der Energiewende“ zu schaffen, um den wirtschaftlichen Betrieb von Elektolysegroßanlagen voranzutreiben.

Die Investitionskosten für solche „Elektrolyseure“ liegen nach heutigem Entwicklungsstand bei rund 800.000 Euro pro MW installierter Leistung. Für Anlagen im 25 MW-Maßstab wird zudem ein entsprechend großer Stromanschluss benötigt, der einen einstelligen Millionenbetrag kostet. Bei den operativen Kosten sind es v.a. die Stromkosten für die Wasserstofferzeugung entsprechend des Wirkungsgrades (ca. 70%), die je nach Region und Anteil der Eigenerzeugung bzw. Zukauf übers Stromnetz und Netzentgelte unterschiedlich hoch ausfallen können. Da wäre eine genauere Prüfung der individuellen Situation des Standorts bzw. für besonders „stromintensive Unternehmen“ ratsam.

Wasserstofferzeugung von Stromkosten dominiert

Die Betriebskosten für eine solche Elektrolysegroßanlage sind vernachlässigbar, da diese fast ohne Personaleinsatz läuft und das benötigte Wasser nicht ins Gewicht fällt. In Summe werden die Wasserstofferzeugungskosten daher von den Stromkosten dominiert und – zu Beginn – von den Investitionskosten, für die jedoch signifikante Kostendegressionen erwartet werden. Ausschlaggebend dafür ist die Auslastung der Anlage und die Speicherkapazität für den produzierten Wasserstoff.

Breite Produktpalette, vielfältige Erlösströme

Wirtschaftlich interessant sind Elektrolysegroßanlagen in mehrfacher Hinsicht. Der so entstehende Wasserstoff ist nicht nur für die Mobilität mittels Brennstoffzelle nutzbar, er kann auch weiter veredelt werden, etwa als zusätzlicher Energieträger in der Industrie (nahe der Erzeugung), als Treibstoff im Mobilitätssektor oder durch Einspeisung ins Erdgasnetz. Hinzu kommen weitere Nebenprodukte wie Wärme und Sauerstoff, die Verwendung von „grünen Wasserstoff“ aus Ökostrom in Erdölraffinerien oder auch die Synthese von Methan/Methanol als chemischen Grundstoff aus Wasserstoff und CO2 .

Produkte, Nebenprodukte und mögliche Erlösströme iener großskaligen Elektrolyseanlage

Produkte, Nebenprodukte und mögliche Erlösströme iener großskaligen Elektrolyseanlage

Weitere Erlösströme enstehen durch die Vermarktung von Sauerstoff und Abwärme, die bei der Elektrolyse entstehen. Große Verbrauer dafür sind Zement- und Stahlwerke, aber auch Kläranlagen, die den Sauerstoff benötigen, um die Becken ihrer biologischen Klärung zu begasen. Die Abwärme hat zwar ein relativ niedriges Temperaturniveau, kann aber über den Einsatz von Wärmepumpen für Privathaushalte nutzbar gemacht werden.

Synfuels als Zukunftsperspektive

Synthetische Kraft- und Brennstoffe sind für die Dekarbonisierung des Energie-, Mobilitäts- und Transportsektors und damit für die Erreichung der Klimaziele eine wesentliche Zukunftsperspektive. Eine Studie des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW, 2018) geht davon aus, dass die weltweite Nachfrage nach PtX bis zum Jahr 2050 über 20.000 TWh erreichen kann – die Hälfte des heute weltweiten Rohölverbrauchs. Das rechnet sich jedenfalls für die Industrie: Denn um dieses Ziel zu erreichen, sind Investititionen in dreistelliger Milliardenhöhe in Elektrolyse- und Syntheseanlagen notwendig – mit Schlüsseltechnologien aus Deutschland.


Die Autorin

Maike Kipker ist Beraterin im Competence Center Chemicals, Oil & Pharma bei der Managementberatung Horváth & Partners Stuttgart. Ihr White Paper „So rechnet sich Klimaschutz mit Power-to-X“ wurde im Frühjahr 2019 veröffentlicht.


Die Serie "Management Commentary" ist eine Kooperation von trend.at und der Unternehmensberatung Horváth & Partners. Die bisher erschienen Beiträge finden Sie zusammengefasst im Thema "Management Commentary".


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