Dekarbonisierung der Industrie
Quelle: Unsplash
Gesamtemissionen Deutschland
Vorläufige Zahlen des Umweltbundesamtes für 20231
Welche Maßnahmen kann die Industrie ergreifen?
Der Industrie steht bereits jetzt ein breites Spektrum an Maßnahmen zur Verfügung: Steigerung der Energieeffizienz, Elektrifizierung von Prozessen oder den Einsatz der Kreislaufwirtschaft. Doch nicht alle Industriezweige können die genannten Maßnahmen in gleichem Umfang umsetzen.
Um die Klimaziele zu erreichen, muss der gesamte Instrumentenkasten zur Vermeidung von Emissionen genutzt und um innovative Technologien ergänzt werden.
Steigerung der
Energieeffizienz
KreislaufwirtschaftDer Industrie steht bereits jetzt ein breites Spektrum an Maßnahmen zur Verfügung: Steigerung der Energieeffizienz, Elektrifizierung von Prozessen oder den Einsatz der Kreislaufwirtschaft. Doch nicht alle Industriezweige können die genannten Maßnahmen in gleichem Umfang umsetzen.
Um die Klimaziele zu erreichen, muss der gesamte Instrumentenkasten zur Vermeidung von Emissionen genutzt und um innovative Technologien ergänzt werden.
Steigerung der
EnergieeffizienzKreislaufwirtschaft
Wasserstoff
Mit langjähriger Erfahrung und wegweisenden Projekten kann Equinor die Industrie insbesondere mit zwei Technologien unterstützen: die Bereitstellung von Wasserstoff und mit der Abscheidung und Speicherung von CO2.
WasserstoffMit langjähriger Erfahrung und wegweisenden Projekten kann Equinor die Industrie insbesondere mit zwei Technologien unterstützen: die Bereitstellung von Wasserstoff und mit der Abscheidung und Speicherung von CO2.
Wasserstoff: Eine der Lösungen für die Schwerindustrie?
Für einige industrielle Anlagen und Prozesse ist zudem eine vollständige Elektrifizierung möglich. Für andere kommt lediglich eine teilweise Elektrifizierung in Frage und der Strombedarf muss teilweise weiterhin durch Gasturbinen gedeckt werden. Einige energieintensive Industrien haben einen so hohen Energiebedarf, dass eine Elektrifizierung nicht möglich ist. An dieser Stelle können durch die Umstellung industrieller Prozesse von fossilen Energieträgern auf Wasserstoff Treibhausgasemissionen effektiv vermindert werden. Anders als bei der Verbrennung fossiler Energieträger entsteht beim Einsatz von Wasserstoff statt CO2 lediglich Wasserdampf. Insbesondere in energieintensiven Branchen wie der Metallverarbeitung lassen sich so große Mengen an CO2 vermeiden. Um sicherzustellen, dass CO2-Emissionen entlang der gesamten Wertschöpfungskette tatsächlich reduziert werden, muss der eingesetzte Wasserstoff CO2-arm hergestellt werden.
Equinor verfolgt sowohl die Herstellung von CO2-armem als auch von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien. CO2-armer Wasser- stoff (auch „blauer“ Wasserstoff genannt) wird mittels Methanreformierung aus Erdgas hergestellt. Das dabei entstehende CO2 wird dauerhaft und sicher tief unter dem Meeresboden gespeichert.
Erneuerbarer Wasserstoff (auch „grüner“ Wasserstoff) wird wiederum unter dem Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien mithilfe des Elektrolyseverfahrens aus Wasser hergestellt. Als Nebenprodukt entsteht dabei lediglich Sauerstoff. Wasserstoff aus diesen beiden Verfahren kann Equinor deutschen Industrieunternehmen zur Verfügung stellen, die so zeitnah ihren intensiven Energiebedarf statt mit fossilen mit CO2-armen Energie- trägern decken können.
Was ist Wasserstoff?
- Wasserstoff ist ein leicht brennbares Gas mit dem höchsten spezifischen Energiegehalt aller herkömmlichen Brennstoffe.
- Wasserstoff ist keine Energiequelle. Wie Elektrizität ist er ein Energieträger und muss erzeugt werden.
- Gespeicherter Wasserstoff kann direkt als Brennstoff oder zur Stromerzeugung verwendet werden.
- Bei der Verbrennung entstehen lediglich Wasser und geringe Mengen an Stickoxid – kein CO2.
Während der Ausbau der erneuerbaren Energien und damit auch die Kapazitäten zur Herstellung von erneuerbarem Wasserstoff voranschreitet, kann CO2-armer Wasserstoff aus dekarbonisiertem Erdgas der Industrie bereits im nächsten Jahrzehnt in großem Maßstab zur Verfügung stehen. Diese Gewissheit ermöglicht der Industrie bereits jetzt wichtige Investitionsentscheidungen zu treffen und ihre Produktion auf Wasserstoff umzustellen.
CO2-arme Wasserstoffproduktion in Eemshaven
Keyfacts H2M Eemshaven
Ein Beispiel für CO2-arme Wasserstoffproduktion ist das H2M Eemshaven-Projekt in den Niederlanden:
Im Rahmen des Projekts kooperieren Equinor und Linde miteinander, um CO2-armen Wasserstoff zu produzieren. H2M Eemshaven konzentriert sich in erster Linie auf die Versorgung potenzieller großer Industriekunden in den Niederlanden und in Deutschland. Ziel ist der Bau einer Anlage im Industriegebiet Eemshaven zur Reformierung von Erdgas aus Norwegen zu CO2-armem Wasserstoff mit CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS). Mehr als 95 % des CO2 werden abgeschieden und anschließend sicher und dauerhaft unter dem Meeresboden vor der norwegischen Küste eingespeichert.
Im Januar 2024 wurde ein Projektentwicklungsvertrag zwischen Equinor und Linde unterzeichnet. Als Eigenkapitalpartner und Betreiber wird Linde die Anlagen zur Wasserstoffproduktion und zur CO2-Abscheidung und -Übertragung sowohl bauen als auch betreiben, wobei die Ressourcen von Equinor eng eingebunden werden. Equinor wird für die Vermarktung des Wasserstoffs sowie für den Transport und die Speicherung des CO2 verantwortlich sein.
H2M Eemshaven wird sowohl in den Niederlanden als auch in Deutschland dabei helfen, ihre CO2-Emissionen zu reduzieren und damit einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leisten, während gleichzeitig die Sicherheit der Energieversorgung gewährleistet bleibt.
Darüber hinaus wird das Projekt die Entwicklung der Wasserstoff-Wertschöpfungskette mit großen und zuverlässigen Wasserstoffmengen unterstützen. Branchen, die von einer solchen Versorgung profitieren könnten, sind typischerweise die Stahlerzeugung, die chemische Industrie und die Stromerzeugung. Die Wasserstoffanlage wird an die sowohl in den Niederlanden als auch in Deutschland geplanten landgebundenen Wasserstoffpipelines angeschlossen.
CO2-Speicherung als wichtige Ergänzung
Um CO2-armen Wasserstoff herzustellen, muss das dabei entstehende CO2 wie beim Projekt H2M Eemshaven abgeschieden und anschließend gespeichert werden. Die Technologie der CO2-Abscheidung und -Speicherung ist aber auch für diejenigen Industrien interessant, die ihre Emissionen nicht vollständig durch die Umstellung auf Wasserstoff oder durch Elektrifizierung reduzieren können. Sogenannte prozessbedingte Emissionen entstehen insbesondere in der Zementindustrie und lassen sich nicht oder nur sehr schwer vermeiden.
Bei der Zementherstellung wird beispielsweise zerkleinerter Kalkstein bei etwa 1.450 °C zum Zwischenprodukt Zementklinker gebrannt. Bei diesem chemischen Prozess entstehen Branntkalk und CO2. Ohne diese Reaktion ist jedoch die Zementherstellung nach heutigem Stand nicht möglich. Die Zementindustrie schlägt daher die sichere CO2-Speicherung als eine Maßnahme zur Emissionsvermeidung vor.2
Mit CO2-Speicherung, kurz CCS (Carbon Capture and Storage), können bis zu 90 % der CO2-Emissionen, die beispielsweise bei der Nutzung fossiler Brennstoffe in industriellen Prozessen entstehen, abgeschieden und dauerhaft unterirdisch gespeichert werden. So gelangt weniger CO2 in die Atmosphäre.
CO2-Speicherung ist eine der wenigen technologischen Lösungen, die zu einer erheblichen Verringerung der Emissionen aus kohle- oder gasbetriebenen Industriebetrieben beitragen und CO2 aus der Atmosphäre fernhalten können, das andernfalls den Klimawandel verschärfen würde.
Die Anwendung von CO2-Abscheidung und -Speicherung in der Zement- und Stahlindustrie, auf die 14 % der weltweiten CO2-Emissionen entfallen, kann ebenfalls einen wichtigen Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel leisten.
Die Technologieentwicklung im Bereich der Bioenergie mit CO2-Abscheidung und -speicherung (BECCS) kann sogar zu negativen Emissionen führen. Durch die Gewinnung von Bioenergie aus Biomasse und die Abscheidung und Speicherung des Kohlenstoffs können wir die CO2-Emissionen der Vergangenheit aus der Atmosphäre entfernen.
1. Abscheidung: CO2 wird aus anderen Gasen, die in großen industriellen Prozessanlagen wie Kohle- und Erdgaskraftwerken, Stahlwerken, Zementwerken und Raffinerien entstehen, abgetrennt.
2. Transport: Anschließend wird das CO2 komprimiert und über Pipelines, Lastwagen oder Schiffe zu einem sorgfältig ausgesuchten und geeigneten Standort für die Speicherung transportiert.
3. Lagerung: Das CO2 wird in tiefe unterirdische Gesteinsschichten verpresst, in der Regel in einer Tiefe von einem Kilometer oder mehr, und dauerhaft gespeichert.
In diesem Artikel wird CO2-Speicherung Schritt für Schritt erklärt.
Equinor speichert bereits seit über 25 Jahren erfolgreich und sicher CO2 auf dem norwegischen Kontinentalschelf, tief unter dem Meeresboden. Diese Erfahrungen stellt Equinor der Industrie zur Verfügung. Unterstützt vom norwegischen Staat schafft Equinor im Projekt „Northern Lights“ mit Joint Venture-Partnern Shell und TotalEnergies eine komplette Wertschöpfungskette für CO2-Speicherung.
Seit September 2024 ist Northern Lights als weltweit erste grenzüberschreitende CO2-Transport- und Speicheranlage in Betrieb und für die Aufnahme und Speicherung von CO2 bereit. CO2-Emissionen sollen direkt an den Industriestandorten in Europa eingefangen, verflüssigt und per Schiff nach Norwegen transportiert werden. Dort werden sie in unterirdischen Lagerstätten von über 2.000 Metern Tiefe unter dem Meeresboden gespeichert. So können seit 2024 jährlich 1,5 Millionen Tonnen CO2 aufgefangen werden. Die Speicherkapazität von Northern Lights soll darüber hinaus ab 2026 jährlich auf 5 Millionen Tonnen ausgebaut werden.
Doch damit nicht genug. Neben Northern Lights verfolgt Equinor mehrere weitere Projekte, zum Ausbau der Speichermöglichkeiten von CO2. Als einer der größten CCS-Betreiber weltweit baut Equinor bereits seit 30 Jahren erfolgreich CO2-Speicherung vor der Küste Norwegens auf und hat Ambitionen weitere Speicherlizenzen auf dem norwegischen Kontinentalschelf zu entwickeln. Das Ziel ist, eine auf Pipelines basierende Infrastruktur aufzubauen.
Im Rahmen des Projekts „Smeaheia“ entwickelt Equinor seit 2022 CO2-Speicher in der Nordsee. Dabei soll eine 1000 Kilometer lange Pipeline namens CO2-Highway Europe und einer CO2-Schiffstransportlösung europäische Kunden mit der CO2Speicherstätte Smeaheia in der Nordsee verbinden. Equinor strebt eine jährliche Kapazität von 30 bis 50 Millionen Tonnen für CO2-Transport und -Speicherung bis 2035 an.
Equinors Pionierprojekt Sleipner Vest scheidet zudem seit 1996 jährlich etwa 1 Million Tonnen CO2 aus dem Sleipner-Feld, auf dem Erdgas gefördert wird, ab und konnte bereits mehr als 19 Millionen Tonnen CO2 in einer Saline speichern.
Außerdem ist Equinor am Technologiezentrum Mongstad (TCM), der weltweit größten Testanlage für CO2-Abscheidungstechnologien, beteiligt. Die in der TCM-Anlage gewonnenen Erkenntnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der CO2-Abscheidungstechnologie.
Seit 2008 werden zudem jährlich rund 0,7 Millionen Tonnen CO2,die bei der Erdgasförderung in Snøhvit anfallen, abgeschieden und gespeichert. Insgesamt wurden dabei bereits über 7 Millionen Tonnen CO2 eingelagert.
Gemeinsam mit Harbour Energy arbeitet Equinor an der Entwicklung einer umfassenden und sicheren Wertschöpfungskette für die Abscheidung, den Transport und die Speicherung von CO2 und am Aufbau einer Infrastruktur, die Deutschland und den norwegischen Kontinentalschelf verbindet.
Insgesamt entspricht das Speicherpotential der Nordsee mit 160 Milliarden Tonnen den derzeitigen industriellen CO2-Emissionen Europas über 75 Jahre. Als Teil von Equinors Strategie, bis 2050 ein klimaneutrales Unternehmen zu werden, hat sich das Unternehmen als Ziel gesetzt, bis 2035 die Kapazität zur Speicherung von 15 bis 30 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr zu entwickeln.
Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie
Eine besondere Herausforderung ist es, die Dekarbonisierung der Industrie während der aktuellen wirtschaftlichen Schwächephase umzusetzen, ohne dabei die Wettbewerbsfähigkeit zu verschlechtern. Die deutsche Wirtschaft befindet sich nämlich seit über zwei Jahren in einer Stagnationsphase. Grund dafür ist der verstärkte Wettbewerb mit China, der demografische Wandel, die Digitalisierung aber auch die Dekarbonisierung. Insbesondere energieintensive Branchen sind durch gestiegene Energiekosten und zunehmender Konkurrenz davon betroffen. Die Wettbewerbsfähigkeit des Industriestandorts Deutschlands muss durch die Verringerung der Energiekosten und der Modernisierung der Infrastruktur gestärkt werden, um eine großflächige Abwanderung der industriellen Produktion aus Deutschland zu verhindern.3
Vielfältige Technologien für individuelle Lösungen
Die Dekarbonisierung der Industrie stellt daher eine komplexe Herausforderung dar, für die es keine Einzellösung gibt. Stattdessen erfordert sie einen vielfältigen Ansatz, der auf verschiedene Technologien setzt. Von der Steigerung der Energieeffizienz und der Elektrifizierung von Prozessen bis hin zur Nutzung von Wasserstoff und der Abscheidung und Speicherung von CO2 – der "Instrumentenkasten" aller Technologien zur Emissionsreduzierung muss umfassend genutzt werden. Die optimale Kombination dieser Technologien hängt dabei stark von den spezifischen Bedingungen der jeweiligen Industriezweige ab. Während einige Branchen vollständig auf Elektrizität umstellen können, benötigen andere ergänzende Lösungen wie CO2-armen Wasserstoff oder die Abscheidung prozessbedingter Emissionen. Die Entwicklung und der Einsatz dieser unterschiedlichen Technologien sind entscheidend, um die Klimaziele zu erreichen und eine nachhaltige Zukunft für die Industrie zu gewährleisten. Gleichzeitig gilt es die Wettbewerbsposition der deutschen Industrie innerhalb der EU und auf den Weltmärkten zu erhalten und zu verbessern.
Dieser Inhalt ist in Zusammenarbeit mit Equinor entstanden und beleuchtet den Beitrag des Unternehmens zur Energiewende und zur Energiesicherheit in Deutschland.
2 https://www.vdz-online.de/zementindustrie/klimaschutz
3 Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung an der Universität München (2024) sd-digital-2024-09-sauer-wohlrabe-wettbewerbsfaehigkeit-deutsche-industrie.pdf
Nachhaltige und erneuerbare Energie - Lösungen von Equinor
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