Exergie und Wirtschaft : Untersuchung der Transformationspfade von Hauptprozessen in der deutschen Wirtschaft mit dem Ziel der Dekarbonisierung auf der Grundlage von exergetischen Analysen und Untersuchung der Auswirkungen möglicher Veränderungen auf den Schutz der natürlichen Ressourcen und der natürlichen Umwelt / von Prof. Dr. Peter Radgen, Matthias Leisin, Roman Flatau (Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Universität Stuttgart) ; in Zusammenarbeit mit Dr. Ali Aydemir, Markus Fritz, Lisa Neusel, Dr. Marlene Arens (Fraunhofer Institut für System und Innovationsforschung, Karlsruhe) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Herausgeber: Umweltbundesamt ; Durchführung der Studie: Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER), Universität Stuttgart; Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) ; Redaktion: Fachgebiet V 1.2 Strategien und Szenarien zu Klimaschutz und Energie, Dr. Peter Pichl, David Pfeiffer

Abstract

Im Rahmen des Projekts „Exergie und Wirtschaft“ werden für ausgewählte energieintensive Industrien (Stahl-, Glas-, Zement- und Papierindustrie, sowie Teile der Chemieindustrie (Olefine und Ammoniak)) mögliche zukünftige Produktionsprozesse definiert und untersucht, die zu einer möglichst vollständigen Dekarbonisierung der Industriebranchen führen. Für eine vergleichende Analyse werden sowohl die gegenwärtig in Deutschland eingesetzten Produktionsprozesse als auch die definierten zukünftigen Prozesse betrachtet. Zur ganzheitlichen Bewertung der einzelnen Produktionsprozesse wird ein indikatorbasierter Ansatz verwendet. Neben energetischen, ökonomischen und ökologischen Indikatoren werden zusätzlich exergetische Indikatoren analysiert und bewertet. Darüber hinaus werden für die definierten zukünftigen Produktionsprozesse Potenziale für industrielle Symbiosen durch betriebsübergreifende Nutzung anfallender Nebenprodukte untersucht. Hierfür wird ein modellbasierter Ansatz eingesetzt, der auf den exergetischen Indikatoren basiert und Aufwände für den Transport der Nebenprodukte mitberücksichtigt. Abschließend werden basierend auf den in der Studie gewonnen Erkenntnissen Handlungsempfehlungen für eine möglichst effiziente Umstrukturierung bestehender Produktionsprozesse und Standorte abgeleitet.

Within the project "Exergy and Economy", possible future production processes are defined and investigated for selected energy-intensive industries (steel, glass, cement and paper industries as well as parts of the chemical industry (olefins and ammonia)), which lead to the most complete decarbonisation possible of the industry sectors. For a comparative analysis, both the production processes currently used in Germany and the defined future processes will be examined. An indicator-based approach is used for the holistic evaluation of the individual production processes. In addition to energetic, economic and ecological indicators, exergetic indicators are analysed and evaluated. In addition, potentials for industrial symbioses through cross-company use of by-products are investigated for the defined future production processes. A model-based approach based on the exergetic indicators is used for this purpose, which also takes into account the costs of transporting the by-products. Finally, recommendations for an efficient restructuring of existing production processes and locations are derived based on the findings of the study.