6.4 Nutzung von regenerativen Energiequellen als primärer Energieträger

In der in dieser Arbeit betrachteten Branche wird zur Herstellung von Produkten aus Polystyrol der Energieträger Dampf eingesetzt. Es handelt sich um Sattdampf, der durch Verdampfen von Wasser hergestellt wird. Etwa 80…90% des gesamten Energiebedarfs eines EPS-Werks geht in die Bereitstellung von Dampf.

Derzeit finden folgende Formen der Energiebereitstellung Anwendung:

• Erdgas und Flüssiggas
• Biomasse
• Fern-/Nahwärme
• Strom (Labormaßstab)

Der weitaus größte Anteil des Dampfs wird mit den fossilen Brennstoffen Erdgas oder Flüssiggas erzeugt. Um die Energieträger bezüglich der CO₂-Bilanz miteinander zu vergleichen, sind in Bild 6 die jeweiligen CO₂-Äquivalente alphabetisch aufgelistet. Es ist offensichtlich, dass Erdgas (nach Kohle, Öl und Nah-/Fernwärme) ein hohes CO2-Äquivalent besitzt und dementsprechend ungünstig für die CO2-Bilanz ist. Energieträger mit geringen CO2-Faktoren sind Pellets und Strom aus erneuerbaren Quellen.

Beispielhaft ist in Tabelle 1 eine vereinfachte Rechnung für ein EPS-Werk mit einem Energiebedarf von 15Mio kWh dargestellt. Bei Verwendung von Pallets stehen einer deutlich verbesserten CO2-Bilanz in etwa gleiche Kosten gegenüber. Problematisch könnte jedoch werden, dass 2023 in Deutschland nur 3,7Mio to Pellets zur Verfügung stehen (Statista, 2023). Bedeutet, dass der Energiebedarf eine EPS-Werks etwa 0,1% der jährlichen, deutschen Gesamtproduktion ausmacht, was ein erhöhtes Lieferausfallrisiko bedeutet. Des Weiteren muss auf der Betriebsfläche der benötigte Raum zur Lagerung der Pellets zur Verfügung gestellt werden.

Hingegen lag der Erdgasverbrauch im Jahr 2022 bei 866 TWh (Statista, 2022). Der Eigenbedarf bei Erdgas liegt somit bei etwa 2*10^-6% der jährlichen Kapazität und ist somit nicht relevant. Dementsprechend müssen bei der Entscheidung zur Umstellung des Energieträgers nicht nur die CO₂-Bilanz und die Kosten, sondern auf die Liefersicherheit berücksichtigt werden.

Tabelle 1: Überschlägige Berechnung der Menge und Kosten der Energieträger Erdgas und Pellets für ein EPS-Werk mit einem Energiebedarf von 15Mio kWh.

Ein weiterer alternativer Energieträger ist Strom aus erneuerbaren Quellen. Dieser ist mit einem CO2-Faktor von 0 angegeben und somit vorteilhaft für die CO₂-Bilanz (vgl. Bild 6). Bei der Berechnung der benötigten Energiemenge muss berücksichtigt werden, dass bei der Verwendung von fossilen Brennstoffen nicht der Heizwert, sondern der Brennwert ausschlaggebend ist. Üblicherweise wird mit einem Brennkessel Dampf erzeugt und nicht mit einem Heizkessel. Das bedeutet, dass über Wärmetauscher dem Abgas Wärme entzogen wird, welche wiederum im Prozess verwendet wird. Bei der Nutzung von Strom zur Erzeugung von Dampf, kann die Abgaswärme nicht genutzt werden. Aus diesem Grund wurde in Tabelle 1 der benötigte Strom-Energiebedarf 10% höher angesetzt.

Aus Tabelle 1 geht hervor, dass die Kosten für Dampferzeugung aus eingekauftem Strom etwa um den Faktor 3 höher liegen als bei Pellets oder Erdgas. Die Mehrkosten müssen einem potenziellen Malus in Bezug auf die CO2-Emissionen gegenübergestellt werden. Es ist jedoch davon auszugehen, dass dieser geringer ausfällt, als die jährlichen Kosten und daher eine Umsetzung nicht wirtschaftlich ist. Trotzdem könnte das Thema Dampferzeugung aus Strom interessant werden, wenn z.B. die Einkaufsbedingungen (Preis, verfügbare Menge) der Medien ändern.

Soll der verwendete primäre Energieträger mit am Markt vorhandenen Energieträgern gewechselt werden, sind nach dem St. Galler Managementkonzept die Themengebiete 33. Prozesse und 35. Operative Systeme betroffen. Es müssen die Einkaufsprozesse und die Anlage zur Energiebereitstellung müssen angepasst werden. Insgesamt hält sich der Aufwand jedoch in Grenzen.