Reduzierung der Kohlenstoffemissionen mit Net-Zero-Technologien

Eine Umweltsteuer auf Kohlenstoffemissionen soll diesen Übergang einleiten und dazu beitragen, dass die EU bis spätestens 2050 klimaneutral wird. Netto-Null-Technologien können dabei ein wichtiges Instrument sein. Sie helfen, einen Netto-Null-Energieproduktions- und -verbrauchs-Fußabdruck zu erstellen, d. h. nicht nur Strom zu sparen, sondern auch die benötigte Energie zu produzieren, möglicherweise sogar unabhängig. Dies ist nicht nur für die Hersteller interessant. Auch andere Parteien mit hohem Energieverbrauch, wie z. B. Rechenzentren, können von Netto-Null-Technologien profitieren. Abgesehen von der Verringerung ihrer Kohlenstoffemissionen erhöhen die Unternehmen zusätzlich ihre Autarkie, da sie sich ein Stück weit von den Bedingungen des Strommarktes lösen können. Und schließlich kommen Unternehmen mit Netto-Null-Technologien ihren Zielen und Bestrebungen, nachhaltiger zu wirtschaften, näher.

Energieeffizienz verbessert sich im Durchschnitt um mehr als 10%

Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg helfen ihnen dabei. "Wir arbeiten seit Jahren an der Integration von Net-Zero-Technologien. Ihre Bedeutung für Unternehmen wird in Zukunft weiter zunehmen. Zurzeit verbessern wir mit ihrer Hilfe die Energieeffizienz um mehr als 10 %", erklärt Dr. Marc Richter, Energieexperte am Fraunhofer IFF.

Dazu bewerten die Spezialisten des Forschungsinstituts neben der Energiebilanz der Unternehmen viele weitere Faktoren, z. B. die Fähigkeit, Strom aus erneuerbaren Energien zu erzeugen oder die Sinnhaftigkeit des Einsatzes von Energiespeichern. Auch die Energieflexibilität wird untersucht: Kann ein Unternehmen vielleicht sogar einen Überschuss an Energie produzieren? Wenn ja, können interessante neue Geschäftsmodelle entwickelt werden, z. B. der Verkauf von Strom und Abwärme.

Gute Praktiken: Telekom und Rolls-Royce

Die Forscher haben solche Analysen für verschiedene Unternehmen durchgeführt, zuletzt für die Telekom und Rolls-Royce. "Das neue Rechenzentrum von T-Systems im sachsen-anhaltinischen Biere zum Beispiel ist bereits sehr energieeffizient. Dennoch beauftragte uns das Unternehmen, im Rahmen seiner Nachhaltigkeitsstrategie weitere Einsparmöglichkeiten zu finden. Wir haben fast hundert Technologien und Einzelmaßnahmen analysiert, mit denen sich der CO2-Fußabdruck weiter verringern lässt. Dazu gehören Photovoltaik und Windkraft ebenso wie eine bessere Kühlung, Wärmerückgewinnung oder einfach effizientere Computer. So konnten wir beispielsweise Möglichkeiten aufzeigen, den Grad der Energieautarkie um bis zu 50 % zu steigern. Wenn alle vorgeschlagenen Möglichkeiten genutzt werden, könnte das Zentrum 50 % der benötigten Energie selbst erzeugen und zusätzlich 20.000 t Kohlendioxid pro Jahr einsparen", resümiert Richter.

Die Fraunhofer-Forscher setzen bei ihrer Analyse auf eine eigene, bewährte Methodik. Sie beginnt mit einer Ist-Erhebung: Wie stehen die Unternehmen in Sachen Nachhaltigkeit da? "Aus Erfahrung können wir sagen: Der Standard ist sehr hoch, die niedrig hängenden Früchte sind abgeerntet", sagt Richter. Deshalb führt das Team zunächst ein Technologie- und Maßnahmenscreening durch, um Möglichkeiten zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen in einer bestimmten Einrichtung zu ermitteln. Sie stellen einen Katalog verschiedener Technologien zusammen und untermauern ihn mit Kriterien wie der potenziellen Kohlenstoffreduzierung, der Menge der erzeugten Energie usw. Dann setzen sie Prioritäten. Dabei spielen die Unternehmen und ihre individuellen Ziele eine große Rolle. "Während für das eine Unternehmen die Kosten im Vordergrund stehen, ist für ein anderes die vollständige Autarkie wichtiger. Ein dritter will sich nur ökologisch nachhaltig versorgen", beobachtet Richter.

Chancen durch den Kauf von grünem Wasserstoff

In der dritten Stufe untersuchen die Forscher die Dimensionierung. Der Einsatz von Photovoltaikanlagen bietet sich zum Beispiel bei Rolls-Royce an, weil es dort zahlreiche Dächer gibt. In welchem Umfang könnte die Photovoltaik genutzt werden? Wie viel Energie würde erzeugt werden? Wie passt das Erzeugungsprofil mit dem Lastprofil zusammen? Über die lokalen Möglichkeiten hinaus zeigen die Forscher auch die Chancen auf, die andere Energieträger bieten - zum Beispiel den Bezug von grünem Wasserstoff oder den Anschluss an einen lokalen Windpark.

Schließlich legen die Forscher gemeinsam mit den Unternehmen konkrete Entwicklungspfade fest. Sie geben zum Beispiel an, wie viele Photovoltaikmodule, Brennstoffzellen und Speichersysteme zum Erreichen bestimmter Ziele benötigt werden - und wie hoch der Aufwand, die Energieausbeute, die Kohlenstoffeinsparung und der Autarkiegrad jeweils sind. "Je nach Umfang entwickeln wir dann drei, fünf, manchmal sogar bis zu zehn Entwicklungspfade", sagt Richter. Rolls-Royce und T-Systems wollten vor allem Vorschläge, die schnell umsetzbar sind und deshalb zum Teil auf bestehenden Technologien basieren. Auch synthetische Kraftstoffe unter anderem aus grünem Wasserstoff oder Methan haben die Forscher in Entwicklungspfaden mit neuen Technologien für Rolls-Royce berücksichtigt. "Wir sind technologieunabhängig", erklärt Richter. "Wir empfehlen Unternehmen, die sich auf den Weg zur Nachhaltigkeit begeben, diejenigen Maßnahmen oder Technologien, von denen wir annehmen, dass sie sowohl wissenschaftlich und technisch als auch wirtschaftlich die größten Auswirkungen haben."