Auf dem Weg zu einer treibhausgasneutralen Chemie

Innovation Umwelt

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Treibhausgasneutralität bis 2050 – dieses ambitionierte Ziel hat sich die deutsche Chemiebranche gesetzt. Die Mitglieder der Initiative „Chemistry4Climate“ wollen diskutieren, welche konkreten Konzepte und Rahmenbedingungen dafür erforderlich sind.

Die Chemieindustrie gehört zu den energie- und emissionsintensiven Industrien in Deutschland. In ihre Produktionsprozesse fließen derzeit etwa zehn Prozent des gesamten deutschen Strombedarfs. Hinzu kommt, dass viele ihrer Erzeugnisse auf Kohlenstoff basieren, für den die Unternehmen bisher überwiegend auf fossile Rohstoffe zurückgreifen. Beides führt zu einem hohen CO₂-Ausstoß. Doch die Branche ist im Wandel: Sie unterstützt das Ziel der Bundesregierung, bis 2050 Treibhausgasneutralität zu erreichen. Technologisch ist das möglich – das zeigt die Studie „Roadmap Chemie 2050: Auf dem Weg zu einer treibhausgasneutralen chemischen Industrie in Deutschland“, die der Verband der Chemischen Industrie (VCI) beauftragt hat.

Das Bild zeigt einen Mann mit einem hellblauen Hemd und Sacko. Er hat blaue Augen und blickt an der Kamera vorbei. — Stephan Morgenschweis, Leiter Customer Management bei Amprion

Doch wie kann die Transformation in der Praxis gelingen, welche Konzepte und Rahmenbedingungen sind dafür erforderlich und welche Herausforderungen müssen gelöst werden? Diesen Fragen soll die Plattform „Chemistry4Climate“ (C4C) zukünftig nachgehen; die Vorbereitungen hierzu hat der VCI Anfang 2020 gemeinsam mit dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI) gestartet. Neben Vertretern der Chemieindustrie nahmen Fachleute aus den Bereichen Maschinenbau, Energie- und Abfallwirtschaft, Politik sowie von NGOs teil. Auch Amprion hat sich hier eingebracht. „Wir möchten unsere Kunden in dieser Zeit der Veränderung bestmöglich unterstützen“, sagt Stephan Morgenschweis, Leiter Customer Management bei Amprion. „Mit Blick auf die Anforderungen an das Übertragungsnetz der Zukunft müssen wir uns frühzeitig mit den künftigen Bedarfen unserer Kunden auseinandersetzen.“ Die Basis für die Diskussion unter den Plattform-Beteiligten bilden die Ergebnisse der „Roadmap Chemie 2050“. Die Studie vergleicht drei Pfade auf dem Weg zur Treibhausgasneutralität, die unterschiedlich ambitioniert sind und jeweils verschiedene Maßnahmen umfassen.

Roadmap Chemie 2050

Der „Referenzpfad“ simuliert die Fortführung des Status quo: Die Chemieunternehmen investieren weiterhin auf dem aktuellen Niveau, um ihre Anlagen effizienter zu gestalten und setzen verstärkt auf Recycling. Durch den steigenden Anteil an erneuerbarem Strom im Strommix können sie außerdem emissionsärmeren Strom beziehen. So kann die Branche ihren CO₂-Ausstoß bis 2050 um 27 Prozent auf 82,1 Millionen Tonnen senken. Das bedeutet, dass die energie- und prozessbedingten Treibhausgasemissionen im Vergleich zu 1990 um etwa 80 Prozent zurückgehen.

Der „Technologiepfad“ beschreibt die Entwicklung der Branche, wenn diese zusätzlich in neue Produktionstechnologien in der Basischemie investiert. Hinzu kommt ein verbessertes Recycling der kohlenstoffhaltigen Ausgangsprodukte. Die Autoren der Roadmap setzten bei ihren Berechnungen voraus, dass mit 224 Terawattstunden (TWh) eine erhebliche Menge an Strom aus erneuerbaren Energien sowie ein reales Investitionsbudget von rund 24 Milliarden Euro bis 2050 zusätzlich zur Verfügung stehen. Insgesamt gelingt es der Chemiebranche auf diesem Weg, ihre CO₂-Emissionen bis 2050 um 61 Prozent gegenüber heute zu senken. Vollständige Treibhausgasneutralität erreicht sie nicht: Im Vergleich zu 1990 sinken die energie- und prozessbedingten Emissionen aber um 95 Prozent.

Der „Pfad Treibhausgasneutralität“ setzt wesentlich weitreichendere Anstrengungen voraus. Die Investitionen der Branche erreichen hier eine Höhe von zusätzlich rund 68 Milliarden Euro bis 2050, wobei der Großteil der Investitionen nach 2040 anfallt. Alle konventionellen Verfahren zur Basischemikalien-Herstellung werden vollständig durch Alternativen ohne CO₂-Emissionen ersetzt. Neue Technologien zur CO₂-Reduzierung kommen schneller zum Einsatz und nicht erst dann, wenn sie wirtschaftlich sind. Treibhausgasneutralität hat oberste Priorität – und wird bis 2050 auch angestrebt.

Die Grafik zeigt die Entwicklung der Treibhausgasemissionen aus Prozessen, Energiebedarf und Produkten von 2020 bis 2050 in verschiedenen Szenarien. Ziel ist die Reduzierung der CO₂-Emissionen.
Ausgangspunkt:
2020: 112,8 Mio. t CO₂ (große blaue Wolke).
1. Referenzpfad (-27 % bis 2050)
82,1 Mio. t CO₂ verbleibend.
Effizienzsteigerungen und Kohleausstieg reduzieren die Emissionen.
Zusätzliche Investitionen: 0 €.
Strombedarf: 54 TWh pro Jahr.
2. Technologiepfad (-61 % bis 2050)
44,4 Mio. t CO₂ verbleibend.
Höhere Investitionen in neue Verfahren und Technologien führen zu einer stärkeren Reduktion.
Zusätzliche Investitionen: 15 Mrd. €.
Strombedarf: 224 TWh pro Jahr (vierfacher Strombedarf).
3. Pfad Treibhausgasneutralität (-100 % bis 2050)
0,0 Mio. t CO₂ verbleibend.
Maximale Investitionen in alternative Verfahren zur vollständigen Reduktion der Emissionen.
Zusätzliche Investitionen: 45 Mrd. €.
Strombedarf: 628 TWh pro Jahr (mehr als elfmal der heutige Bedarf).

Herausforderung Kosten und Strombedarf

Eine der Kernfragen mit Blick auf die künftige Entwicklung lautet: Wie können der chemischen Industrie große Mengen an günstigem, erneuerbarem Strom zur Verfügung gestellt werden? Schlagt die Branche den „Technologiepfad“ ein, steigt der Strombedarf bis 2050 auf jährlich 224 TWh, was dem heutigen Stromverbrauch der gesamten Industrie hierzulande entspricht. Um Treibhausgasneutralität zu erreichen, wären bis 2050 rund 630 Terawattstunden zusätzlich im Jahr notwendig. Dies entspricht in etwa dem 1,2-fachen Gesamtbedarf Deutschlands, der 2018 bei 522 Terawattstunden lag.

„Es ist eine enorme Herausforderung, derart große Mengen erneuerbarer Energien zu produzieren und den Strom von den Erzeugungsstätten hin zu den Chemie-Verbundstandorten zu transportieren. Des Weiteren muss beachtet werden, dass die Industrie kontinuierlich Strom benötigt, während die Einspeisung der erneuerbaren Energien systembedingt fluktuiert“, sagt Hendrik Eggenstein, der die Chemieindustrie seitens des Customer Managements bei Amprion betreut. Bei C4C will Amprion deshalb mitarbeiten, um eine leistungsfähige Energieinfrastruktur für die nächsten Jahrzehnte mitaufzubauen.

„Die Roadmap Chemie 2050 geht von einem Strompreis von 4 ct/kWh aus, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Dies erscheint auf Basis der laufenden Investitionen in die gesamte Infrastruktur, zu der auch die Übertragungsnetze gehören, und der damit einhergehenden Kostenerhöhungen sehr niedrig“, so Eggenstein. Die dafür erforderlichen energiepolitischen Rahmenbedingungen werden die Teilnehmer im Rahmen der Plattform zukünftig intensiv diskutieren. Nach vorbereitenden Workshops im vergangenen Jahr sollen nun konkrete Handlungsempfehlungen und Konzepte – zu diesem und weiteren Themenschwerpunkten – erarbeitet werden. „Es gilt, einen realistischen Weg darzustellen und einen breiten Konsens der verschiedenen Interessengruppen zu finden, der den Klimaschutz, die Wirtschaftlichkeit, die Verfügbarkeit von Ressourcen und den Ausbau der Infrastruktur berücksichtigt“, fasst Eggenstein zusammen.