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Die Herstellung petrochemischer Grundstoffe ist sowohl energetisch als auch stofflich in Deutschland für rund 20 % der Nachfrage nach Mineralölprodukten verantwortlich. Das Gros fließt in die Produktion von Olefinen und Aromaten, welche als sogenannte Plattformchemikalien wiederum die Ausgangsbasis für die Herstellung von Polymeren und Kunststoffen darstellen. Letztgenannte sind von größter Relevanz für die Branche: Von den knapp 60 Milliarden Euro Umsatz, welche die deutsche petrochemische Industrie im Jahr 2021 generierte, entfiel gut die Hälfte auf das Marktsegment der Polymere. Daraus resultieren jedoch über die gesamte Wertschöpfungskette CO2-Emissionen von rund 50 Millionen Tonnen jährlich.
Eine Transformation der heutigen auf fossilen Rohstoffen basierenden petrochemischen Industrie hin zu einem auf erneuerbaren Rohstoffen basierenden zirkulären System kann somit einen bedeutenden Beitrag zu einer primärenergetisch effizienten und klimaneutralen Wirtschaftsweise leisten. Das vom Wuppertal Institut geleitete Forschungsprojekt GreenFeed exploriert gemeinsam mit den Verbundpartnern Karlsruher Institut für Technologie und Deutsches Biomasseforschungszentrum mögliche Pfade hin zu einem solchen System.
Vor diesem Hintergrund wird im vorliegenden Papier zunächst das heutige System der ökonomischen und stofflichen Synergiebeziehungen zwischen den Raffinerien und der chemischen Industrie analysiert. Im geografischen Fokus stehen dabei Deutschland und der ARRRA-Raum als bedeutendste Chemie-Region innerhalb Europas sowie inhaltlich der sehr relevante Teilbereich der Polymer-Produktion. Die Kerninhalte des Papiers sind:
1) Charakterisierung des petrochemischen Metabolismus in Deutschland, einschließlich Produktions-, Energie-, Feedstock- und Kohlenstoffbilanz sowie Infrastruktur- und Transport-Verflechtungen innerhalb dieses Systems und
2) regionale Vertiefungen in Form von insgesamt acht Steckbriefen über alle petrochemischen Kunststoff-Regionen in Deutschland sowie des Antwerpener und Rotterdamer Clusters.
22 years are left until the German target for climate neutrality should be reached. For the industrial sector, this implies a fundamental change and an acceleration of emission reduction, as from 2000 to 2021 the sector has reduced its greenhouse gas (GHG) emissions by only 13% (ERK, 2022). For the large structures, plants and assets that are characteristic for the energy intensive industrial sectors, the timespan implies no room for delay. One sector facing particular challenges is the chemical industry. Here, fossil resources are used not only for energetic purposes but for feedstock as well, in the petrochemical industry in particular. The efforts made in the petrochemical sector thereby not only affects the sectors own emissions, but the chemicals value chain at large, including the management of end-of-life products. The dependency on energetic resources for material use also means that there is a particular connection from the chemical industry to the energy system at large, which also entails special consideration.
The chemical industry also has a particular relevance to the Antwerp-Rotterdam-Rhine-Ruhr-Area (ARRRA) which hosts several large petrochemical clusters in Germany as well as the Netherlands and Belgium, with complexly interlinked production chains. In reaching the climate targets, these regions especially face significant changes and may have the opportunity to position themselves as frontrunners for industrial transformation. That is, if a successful strategy can be found.
In the recent years, numerous scenario analyses and roadmaps have been released drawing out pathways for chemical industries to develop in line with national and international climate targets. This can entail mapping of technological options, important prerequisites, particular challenges as well as important opportunities and timeframes. This meta-analysis summarizes and compares the findings of some of the most recent previous works at the national, European and global level. As the goal is to investigate the various strategic options and development paths for Germany and the ARRRA, it has a particular focus on roadmaps for Germany, the Netherlands and Belgium. It takes a quantitative as well as qualitative approach, looking both at resource and production volumes, different emission reduction strategies relative importance, as well as policy recommendations and other important framework conditions. A particular focus is put on the use of non-fossil feedstocks to reduce emissions.
Die chemische Industrie ist auch für die Antwerpen-Rotterdam-Rhein-Ruhr-Region (engl. Antwerp-Rotterdam-Rhine-Ruhr-Area, kurz ARRRA) von besonderer Bedeutung, die mehrere große petrochemische Cluster in Deutschland, den Niederlanden und Belgien mit komplex vernetzten Produktionsketten beherbergt. Bei der Umsetzung der Klimaziele stehen diese Regionen vor bedeutenden Veränderungen und haben zugleich die Chance, sich als Vorreiter der Industrietransformation zu positionieren. Dafür müssen erfolgreiche Strategien für den Wandel identifiziert und angewendet werden.
In den letzten Jahren wurden zahlreiche Szenarioanalysen und Roadmaps veröffentlicht, in denen Entwicklungspfade für die chemische Industrie im Einklang mit nationalen und internationalen Klimazielen aufgezeigt werden. Diese können eine Darstellung von technologischen Optionen, wichtigen Voraussetzungen, besonderen Herausforderungen sowie bedeutsamen Chancen und zeitlichen Entwicklungen beinhalten. Die vorliegende Metaanalyse fasst die Ergebnisse einige der aktuellsten Arbeiten auf nationaler, europäischer und globaler Ebene zusammen und vergleicht diese kritisch miteinander. Da das Kernziel der vorliegenden Analyse darin besteht, die verschiedenen strategischen Optionen und Entwicklungspfade für Deutschland und die ARRRA zu untersuchen, liegt der Schwerpunkt der Arbeit auf Publikationen mit Fokus Deutschland, den Niederlanden und Belgien. Dabei wird sowohl ein quantitativer als auch ein qualitativer Ansatz verfolgt, der die Ressourcen- und Produktionsmengen, die relative Bedeutung verschiedener Emissionsminderungsstrategien sowie auch politische Empfehlungen und andere wichtige Rahmenbedingungen berücksichtigt. Der Fokus liegt dabei auf Strategien für den Einsatz alternativer nicht-fossiler Feedstocks und die Minderung damit verbundener Emissionen.
Die nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung beinhaltet zentrale Zielkonflikte: Stärkung der deutschen Wirtschaft versus hohe Importquote, günstigere Produktionskosten im Ausland versus höhere Wertschöpfung durch Produktion im Inland. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag diskutiert, wie groß die Kostenunterschiede ausfallen, welche Bedeutung die Transportkosten haben und welche Reboundeffekte bei Importen aus Nordafrika zu beachten sind.
The reduction of greenhouse gas (GHG) emissions by energyintensive industries to a net zero level is a very ambitious and complex but still feasible challenge, as recent studies show for the EU level. "Industrial Transformation 2050" by Material Economics (2019) is of particular relevance, as it shows how GHG-neutrality can be achieved in Europe for the sectors chemicals (plastics and ammonia), steel and cement, based on three main decarbonisation strategies. The study determines the resulting total demands for renewable electricity, hydrogen and for the capture and storage of CO2 (CCS). However, it analyses neither the regional demand patterns that are essential for the required infrastructure nor the needed infrastructure itself.
Against this background the present paper determines the regional distribution of the resulting additional demands for electricity, hydrogen and CCS in Europe in the case that the two most energy and CCS intensive decarbonisation strategies of the study above will be realised for the existing industry structure. It explores the future infrastructure needs and identifies and qualitatively assesses different infrastructure solutions for the largest industrial cluster in Europe, i.e. the triangle between Antwerp, Rotterdam and Rhine-Ruhr. In addition, the two industrial regions of Southern France and Poland are also roughly examined.
The paper shows that the increase in demand resulting from a green transformation of industry will require substantial adaptation and expansion of existing infrastructures. These have not yet been the subject of infrastructure planning. In particular, the strong regional concentration of additional industrial demand in clusters (hot spots) must be taken into account. Due to their distance from the high-yield but remote renewable power generation potentials (sweet spots), these clusters further increase the infrastructural challenges. This is also true for the more dispersed cement production sites in relation to the remote CO2 storage facilities. The existing infrastructure plans should therefore be immediately expanded to include decarbonisation strategies of the industrial sector.
Als Direct Air Capture (DAC) werden Technologien zur Abscheidung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre bezeichnet. Diese könnten zunehmend zum Einsatz kommen, um CO2 für Power-to-X-Prozesse (PtX) oder zur Erzielung "negativer Emissionen" bereitzustellen. Die Ergebnisse einer multidimensionalen Bewertung im Rahmen der BMWi-Studie "Technologien für die Energiewende" (et 09/2018) zeigen, dass noch große Unsicherheiten bestehen und die Entwicklung überwiegend an Deutschland vorbeigeht.
Unvermeidbare Emissionen aus der Abfallbehandlung : Optionen auf dem Weg zur Klimaneutralität
(2022)
Auch die thermische Abfallbehandlung in Deutschland kann zu einem Baustein des klimaneutralen Wirtschaftens werden. Allerdings sind dafür noch verschiedene Voraussetzungen zu schaffen. Technisch sind neben den bereits bekannten weitere innovative Verfahren in der Entwicklung; nicht zu vernachlässigen ist zudem die anspruchsvolle Aufgabe des CO2-Handlings. Hier ist zum einen der Aufbau der benötigten Infrastruktur zu nennen. In Bezug auf die Nutzung des abgetrennten CO2 ist auch die Industrie gefragt, um sektorübergreifende, klimafreundliche Use-Cases und Geschäftsmodelle rund um CCU und die weitmöglichste Schließung von Kohlenstoffkreisläufen zu entwickeln. Entsprechende Regularien und Marktanreize sind politisch zu setzen.
Klimaneutralität : Optionen für eine ambitionierte Weichenstellung und Umsetzung : Positionspapier
(2021)
Die Stadt Mannheim kann spätestens bis zum Jahr 2050 vollständig klimaneutral werden und damit einen maßgeblichen Beitrag zur Umsetzung der Ziele des Pariser Klimaabkommens auf kommunaler Ebene leisten. Das ist das zentrale Ergebnis der vorliegenden "Energierahmenstudie Mannheim", die das Energieunternehmen MVV in Abstimmung mit der Stadt beim Wuppertal Institut in Auftrag gegeben hat. Die Studie untersucht und beschreibt die Handlungsmöglichkeiten und Umsetzungsvoraussetzungen in den Bereichen Strom, Wärme, Verkehr und Industrie.
