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Grün ist die Zukunft
10.11.2009 | Technologien zur Optimierung der Energieeffizienz sind der Schlüssel für eine nachhaltige Wirtschaft. Experten erwarten eine Verdoppelung des Weltmarktes bis 2020.
Die Märkte der Zukunft sind grün“, prophezeite 2006 der damalige Präsident des Club of Rome, Prinz Hassan von Jordanien. Tatsächlich werden grosse Hoffnungen mit den „grünen“ Technologien verknüpft, die im weiteren Sinne mit Umweltschutz zu tun haben. Hoffnungen auf Auswege aus der sich abzeichnenden Klimakrise, aber auch auf nachhaltiges Wirtschaftswachstum. Die Unternehmensberatung Roland Berger prognostizierte 2007 eine Verdoppelung des Weltmarkts für Umwelttechnologien bis 2020 auf jährlich 1,6 Mrd. Euro. Wichtigstes Feld der „greentech“ seien Steigerungen der Energieeffizienz noch vor nachhaltiger Wasserwirtschaft, Mobilität oder Energieerzeugung. 2020 soll sich der Weltmarkt für Energieoptimierungslösungen auf rund 740 Mio. Euro belaufen.
Grosse Investitionen in bessere Energieausnutzung sind nach Ansicht der Internationalen Energieagentur (IEA) in Paris dringend geboten, weil nur so der Klimawandel begrenzt werden könne. IEA-Exekutivdirektor Nobuo Tanaka schätzte bei der Vorstellung der jüngsten Energieprognose, dass rund 54 % des CO2-Reduktionszieles mit Effizienzsteigerungen bestritten werden müssten.
Halbierung der CO2-Emissionen als Ziel
Rund 33,3 Mrd. Euro, etwa 1,1 % des globalen Bruttosozialprodukts, müssten bis 2050 aufgewandt werden, um den CO2-Gehalt der Atmosphäre auf 85 % des Niveaus von 2005 zu stabilisieren. Für die Industrieländer bedeutet das eine glatte Halbierung ihrer CO2-Emissionen gegenüber dem Basiswert von 1990 – und sie können sie nur erreichen, wenn sie ihre Energieeffizienz deutlich erhöhen. Die Technik dafür ist längst entwickelt. „Die Potenziale werden nicht ausreichend genutzt“, betont Lothar Schuh, Senior Consultant von ABB. Nur rund ein Fünftel der nutzbaren Energie wird auch tatsächlich eingesetzt. So könnte etwa die Zementindustrie mit moderner Prozesssteuerung ihre globalen CO2-Emissionen um 11 % reduzieren. Das entspräche immerhin 120 Mio t, rund ein Fünftel der Menge, die laut Kyoto-Protokoll bis 2012 eingespart werden müssen.
Der ExpertOptimizer von ABB tariert während des Betriebs der Drehrohröfen permanent das Verhältnis zwischen teurem Primärbrennstoff Kohlenstaub und dem CO2-freundlicheren Sekundärbrennstoff aus Abfällen wie Autoreifen oder Tiermehl aus. Die Prozesssteuerung überwacht die Unterschiede in Grösse und Brennwert der Brennstoffpartikel kontinuierlich und garantiert so einen gleichmässigen Brennbetrieb in den Drehrohröfen. Erste Zementwerke können dank der hoch entwickelten Software sogar weitgehend auf den teuren Kohlenstaub verzichten und decken ihren Energiebedarf stattdessen mit Brennstoffen aus Abfällen. Für die Kalkulation macht das einen gewaltigen Unterschied, denn Ersatzbrennstoffe sind wesentlich preiswerter. Darüber hinaus wird das CO2-Budget geschont, denn der CO2-neutrale Biomasseanteil schwankt zwischen 20 % bei Altreifen und 100 % bei Klärschlamm, Tiermehl oder Altholz. In der Schweiz bestreitet die Zementindustrie bereits 51 % des Energiebedarfs in der Klinkerproduktion mit Sekundärbrennstoffen, in Deutschland sind es fast 49 %.
An vielen Stellschrauben wie dieser muss gedreht werden, um die Ziele des Kyoto-Abkommens einzuhalten. Die Schweiz hat sich zu einer Verringerung der Emissionen um 8 % verpflichtet und bislang nur eine Stabilisierung auf dem Niveau des Basisjahres 1990 erreicht. Derweil brüstet sich Deutschland damit, die für 2012 angepeilte Marke von minus 21 % schon erreicht zu haben.
Grosses Potenzial in der Industrie
Tatsächlich sind die deutschen CO2-Emissionen bereits 2006 niedriger gewesen als im Kyoto-Protokoll für 2012 vorgeschrieben, und das Umweltbundesamt rechnet mit weiter sinkenden Werten. Mit dem geplanten Ausstieg aus der Kernenergie wird sich das allerdings ändern. Nicht nur aus diesem Grund bleibt es wichtig, Einsparpotenziale zu heben, die in der Prozessoptimierung schlummern. Die Unternehmensberatung McKinsey hat in einer Untersuchung im Auftrag des Bundesverbands der Deutschen Industrie e. V. (BDI) herausgefunden, dass allein im Industriebereich rund 30 Mio. t CO2 eingespart werden könnte, und das mit ohnehin turnusmässigen Investitionen. Holte man auch die Energieerzeugung und die Gebäudewirtschaft mit ins Boot, könnte allein mit den wirtschaftlich sinnvollen Massnahmen der CO2-Ausstoss in Deutschland bis 2020 um 127 Mio. t sinken. Das Niveau wäre ein Viertel unter dem Stand des Basisjahres 1990. Der Strom, der in Deutschland verbraucht wird, stammt zu rund 60 % aus fossilen Quellen. In der Schweiz liegt dieser Anteil bei weniger als 5 %. Insofern ist es in Deutschland mit der Optimierung beziehungsweise Ablösung thermischer Kraftwerke einfacher als in der Schweiz, den CO2-Ausstoss um eindrucksvoll wirkende Mengen zu reduzieren.
Viele Massnahmen rechnen sich schon durch die Energieersparnis. Allein die Wahl von effizienteren Motoren oder Austausch der Steuerung durch moderne Frequenzumrichter bei einer Revision macht sich schnell bezahlt. Die Mehrkosten bei einem 17-kW-Motor betragen etwa 400 Franken. Wenn der Motor das ganze Jahr läuft, liegt das Einsparpotenzial bei rund 3.500 kWh. Nach zwei Jahren hat sich die anfängliche Mehrausgabe schon gelohnt – und das bei einer Lebensdauer des Aggregats von zehn bis 15 Jahren. Der Minderverbrauch kommt auch der Umwelt zugute; nach dem gängigen Umrechnungsfaktor wird damit die CO2-Emission um 2.100 kg pro Jahr reduziert.
Auch ein paar Leistungsstufen höher hilft ABB mit, den Verbrauch zu reduzieren: Die drei grössten Passagierschiffe der Welt, die Luxuskreuzfahrtschiffe der Freedom-Klasse von Royal Caribbean, sind mit je drei 14-MW-Azipod-Propulsionssystemen in Verbindung mit ABB-Mittelspannungsantrieben aus Turgi ausgerüstet. Diese Kombination verbraucht 10 bis 15 % weniger Treibstoff als alternative Antriebe und emittiert entsprechend weniger Treibhausgase.
Sparen durch Verbrauchsprognose
Primär ökonomisch, letztlich aber auch ökologisch interessant ist das Brechen der Lastspitzen im Stromnetz durch ein intelligentes Energiemanagement. Die Energy-Management-and-Optimization-(EMO)Lösung, ein Softwaretool von ABB, hilft, die Energiekosten zu reduzieren und die Energieeffizienz zu erhöhen. EMO ist etwa bei der Swiss Steel AG in Emmenbrücke im Einsatz, wo es Lastprognosen an den Stromlieferanten sendet und den tatsächlichen Verbrauch überwacht. Die Prognosen geben den erwarteten Verbrauch des laufenden und des nächsten Tages in Intervallen von 15 Minuten an.
Die energieintensive Stahlindustrie hat besonderes Interesse an neuen Techniken. Ein Konsortium von 48 Stahlproduzenten und Organisationen zumeist aus europäischen Ländern arbeitet seit 2004 mit Unterstützung der Europäischen Kommission daran, den Energieverbrauch drastisch zu senken. ULCOS (kurz für Ultra Low CO2 Steelmaking) möchte den CO2-Ausstoss auf mindestens 50 % gegenüber den derzeit effektivsten Verfahren herunterfahren. Vier Neuentwicklungen werden geprüft: das Hochofenverfahren mit Gichtgasrückführung, die CO2-Abscheidung und -Lagerung, die erweiterte Direktreduktion, die Elektrolyse sowie Isarna mit CCS-Technologie. Isarna ist eine Technologie auf Schmelzbadbasis, die deutlich weniger Kohle verbraucht. 2010 geht in Völklingen eine Isarna-Testanlage in Betrieb. Falls das Pilotprojekt erfolgreich ist, könnten bald statt 65.000 t an die 700.000 t Stahl pro Jahr hergestellt werden.
Potenzial schlummert auch in der Gebäudetechnik. Heizen, Kühlen und das Beleuchten von Gebäuden verbraucht weltweit ca. 40 % der Energie und verursacht ein Fünftel der Treibhausgas- Emissionen. Neue Architekturkonzepte und Steuerungstechnik können eine Energieersparnis von mindestens 25 % bringen. Das gilt auch für die Nachrüstung. „Wenn ein Unternehmen seine Gebäude zum Beispiel für 1,0 Mio. € effizient umbauen lässt, kann es eine Energierechnung von 200.000 € jährlich um 70.000 € senken“, sagt Paolo Bertoldi, Leiter der GreenBuilding- Initiative der EU. „Nach rund 15 Jahren hat sich die Investition amortisiert und das Sparen beginnt.“ Moderne Gebäudetechnik bedeutet mehr als energieeffizienteres Wirtschaften: Statt zum Lüften das Fenster zu öffnen, von Hand die Jalousie oder den Lichtschalter zu bedienen, sorgen Haussteuerungen automatisch für gutes Klima und Licht. Umweltschutz kann das Leben komfortabler machen!
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