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Die Grundstoffindustrie steht vor einer großen Herausforderung: Ihre Emissionen müssen bis 2030 um ein Viertel, bis 2050 auf nahe Null sinken – in den letzten zehn Jahren stagnierten sie jedoch.
Zur klimaneutralen Herstellung von Stahl, Chemie und Zement sind daher Sprunginnovationen erforderlich. Graduelle Effizienzverbesserungen sind weiter wichtig, reichen aber nicht mehr aus.
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Die notwendigen Technologien für eine klimaneutrale Industrie stehen jetzt schon zur Verfügung – oder sind kurz vor der Marktreife.
Dabei spielt grüner Wasserstoff eine zentrale Rolle, sowohl in der Stahl- als auch in der Chemieindustrie. Vor allem in der Chemieindustrie stellt außerdem das Schließen von Stoffkreisläufen (Circular Economy) eine zentrale Strategie dar. In der Zementindustrie sind neue Bindemittel und Carbon Capture and Storage Schlüsseltechnologien.
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Die Industrie braucht jetzt neue politische Rahmenbedingungen, denn zwischen 2020 und 2030 steht eine große Reinvestitionsphase an. Zielführende Instrumente sind ein Carbon Contract for Difference, eine Quote für grünen Wasserstoff und eine gezielte Beschaffungsstrategie des Bundes.
Ein optimaler Instrumenten-Mix gibt der Industrie Investitionssicherheit und setzt auf den verschiedenen wirtschaftlich-technischen Ebenen an: upstream, midstream und downstream. Bei Investitionen in konventionelle Technologien drohen hingegen Stranded Assets, weil alle ab heute noch neu installierten Industrieanlagen eine Lebensdauer bis weit über das Jahr 2050 hinaus hätten.
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Die Zukunft der deutschen Industrie ist klimaneutral. Wenn jetzt die Bremsen gelöst werden, kann Deutschland Technologieführer bei CO₂-armen Schlüsseltechnologien werden.
Die klimaneutrale Industrie muss als Vorzeigeprojekt konzipiert werden. Daraus ergeben sich – auf Basis eines starken Heimatmarkts – globale Marktpotenziale in Milliardenhöhe.
- Format
- Studie
- Date
- 25. November 2019
Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie)
Schlüsseltechnologien und Politikoptionen für Stahl, Chemie und Zement
Einleitung
Die Grundstoffindustrie ist ein Pfeiler des Wohlstands in Deutschland, sie garantiert Wertschöpfung und sorgt für über 550.000 hochwertige Arbeitsplätze. Im Ausland steht Made in Germany für höchste Qualität und Innovationsdynamik. Aber: Trotz Effizienzsteigerungen sind die Emissionen der Industrie in den letzten Jahren nicht gefallen und durch die nationalen und internationalen Klimaschutzziele steigt der Druck. Die zentrale Frage lautet daher: Wie kann die Grundstoffindustrie in Deutschland bis spätestens 2050 klimaneutral werden – und gleichzeitig ihre starke Stellung im internationalen Wettbewerbsumfeld behalten?
Agora Energiewende und das Wuppertal Institut haben im Rahmen dieses Projekts in zahlreichen Workshops mit Industrie, Verbänden, Gewerkschaften, Ministerien und der Zivilgesellschaft die Zukunft für eine klimaneutrale Industrie diskutiert und einen Lösungsraum aus technologischen Optionen und politischen Rahmenbedingungen skizziert. In den Workshops wurde deutlich: Die Industrie steht in den Startlöchern, die Herausforderung Klimaschutz offensiv anzugehen. Die fehlenden Rahmenbedingungen und der bisher unzureichende Gestaltungswille der Politik, innovative Instrumente umzusetzen, hindern sie jedoch voranzugehen.
Es ist höchste Zeit, dass sich das ändert. Denn jede neue Industrieanlage muss klimasicher sein – schließlich hat sie eine Laufzeit bis weit über das Jahr 2050 hinaus. Diese Publikation soll einen Beitrag dazu leisten, richtungssicher investieren zu können.
Kernergebnisse
Bibliographische Daten
- Autor:innen
- Dr. Fabian Joas (Agora Energiewende), Wido Witecka (Agora Energiewende), Thorsten Lenck (Agora Energiewende), Frank Peter (Agora Energiewende), Fiona Seiler (Agora Energiewende), Dr. Sascha Samadi (Wuppertal Institut), Clemens Schneider (Wuppertal Institut), Dr. Georg Holtz (Wuppertal Institut), Dr. Georg Kobiela (Wuppertal Institut), Prof. Dr. Stefan Lechtenböhmer (Wuppertal Institut), Katja Dinges (Navigant), Dr. Karoline Steinbacher (Navigant), Jonas Schröder (Navigant), Thobias Sach (Navigant), Matthias Schimmel (Navigant), Christine Kliem LL.M. (BBH), Dr. Martin Altrock (BBH), Dr. Wieland Lehnert LL.M. (BBH), Dr. Jasper Finke (BBH), Yasin Yilmaz (IKEM)
- Publikationsnummer
- 164/04-S-2019/DE
- Versionsnummer
- 1.2
- Veröffentlichungsdatum
-
25. November 2019
- Seitenzahl
- 236
- Zitiervorschlag
- Agora Energiewende und Wuppertal Institut (2019): Klimaneutrale Industrie: Schlüsseltechnologien und Politikoptionen für Stahl, Chemie und Zement. Berlin, November 2019.
- Projekt
- Diese Publikation wurde erstellt im Rahmen des Projektes Nachhaltige Industrie.
Downloads
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Hauptstudie
pdf 9 MB
Klimaneutrale Industrie
Schlüsseltechnologien und Politikoptionen für Stahl, Chemie und Zement
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Anhang
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Klimaneutrale Industrie
Liste der explizit im Modell berücksichtigten Güter und der dazugehörigen Produktionsprozesse
Grafiken aus dieser Publikation
Standorte und Produktionskapazitäten Stahl
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Standorte und Produktionskapazitäten Grundstoffchemie
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Standorte und Produktionskapazitäten Zement
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Reinvestitionsbedarf und Beschäftigte
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Emissionen des Industriesektors 1990–2018 (Sektorenabgrenzung Klimaschutzplan) sowie Sektorziele 2030/2050 des Industriesektors
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Reinvestitionsbedarf bis 2030 der Primärerzeugungskapazitäten in Deutschland in den Sektoren Stahl, Chemie und Zement sowie direkt Beschäftigte der betrachteten Industriebranchen 2017
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Technische Lebensdauer von ausgewählten Primärerzeugungsanlagen in den Sektoren Stahl, Chemie und Zement bei Reinvestition im Jahr 2025
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Transformation eines Unternehmens der Grundstoffindustrie zur klimaneutralen Produktion (indikative Darstellung)
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Zwei verschiedene Optionen für einen möglichen klima- und industriepolitischen Rahmen
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Geschätzte CO₂-Vermeidungskosten ausgewählter Schlüsseltechnologien gegenüber dem jeweiligen heutigen konventionellen Referenzprozess für das Jahr 2030
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Politikinstrumente anhand der wirtschaftlich-technologischen Ebenen der Wertschöpfungskette
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Emissionen des Industriesektors im Jahr 2017 in Mio. t CO₂-Äqu. (nach Quellenbilanz)
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Technische Lebensdauer von ausgewählten Primärerzeugungsanlagen in den Sektoren Stahl, Chemie und Zement bei Reinvestition im Jahr 2025
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Reinvestitionsbedarf bis 2030 der Primärerzeugungskapazitäten in Deutschland in den Sektoren Stahl, Chemie und Zement sowie direkt Beschäftigte der betrachteten Industriebranchen 2017
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Technische Lebensdauer von ausgewählten Primärerzeugungsanlagen in den Sektoren Stahl, Chemie und Zement bei Reinvestition im Jahr 2025
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Reinvestitionsbedarf bis 2030 der Primärerzeugungskapazitäten in Deutschland in den Sektoren Stahl, Chemie und Zement
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Laut Klimaschutzszenarien notwendiger durchschnittlicher jährlicher Bruttozubau von Onshore-Windenergieanlagen sowie Photovoltaikanlagen, tatsächlicher Zubau 2018 und derzeitige Ausbauziele der Bundesregierung (in GW)
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Transformation eines Unternehmens der Grundstoffindustrie zur klimaneutralen Produktion (indikative Darstellung)
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Strategien für die Transformation zu einer klimaneutralen Industrie
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Vergleich der Primärstahlroute durch Direktreduktion mit grünem Wasserstoff und der Sekundärstahlroute (Elektrolichtbogenroute) für das Jahr 2050
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Emissionen des Industriesektors 1990 bis 2018 sowie Sektorziele 2030 und 2050
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Emissionslücke zum Erreichen des Industriesektorziels 2030 nach Projektionsbericht
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Entwicklung der Industrieemissionen in Deutschland in den Szenarien MOD und HOCH
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Vergleich der Emissions-Minderungspfade zwischen den Ziel-Szenarien MOD und HOCH sowie aktuellen Szenarien aus der Literatur
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Endenergieeinsatz in den Ziel-Szenarien MOD und HOCH
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Vergleich des industriellen Stromeinsatzes in den Szenarien MOD und HOCH und in anderen Szenarien aus der Literatur
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Vergleich des Wasserstoffeinsatzes der Szenarien MOD und HOCH im Vergleich mit anderen Szenarien aus der Literatur für 2030
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Vergleich des Biomasseeinsatzes in der Industrie in den Szenarien MOD und HOCH und in anderen Szenarien aus der Literatur
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Szenariovergleich im Hinblick auf das Lösungsdreieck zwischen direkter Elektrifizierung, Wasserstoffeinsatz (grün und blau) sowie dem Einsatz von Biomasse in der Industrie
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Vergleich des jährlichen Umfangs der CO₂-Abtrennung an Industrieprozessen und Speicherung (CCS) in den Szenarien MOD und HOCH im Vergleich mit anderen Szenarien aus der Literatur
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Beiträge der CO₂-Minderungsstrategien für die Sektoren Stahl, Chemie und Zement sowie die wichtigsten Triebfedern zu ihrer Umsetzung
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Beiträge der Strategien zur Minderung der direkten Emissionen der Stahlindustrie bis 2030 im Szenario MOD
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Beiträge der Strategien zur Minderung der direkten Emissionen der chemischen Industrie (Grundstoffe) bis 2030 im Szenario MOD
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Beiträge der Strategien zur Minderung der direkten Emissionen der Zementindustrie bis 2030 im Szenario MOD
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Beiträge der Strategien zur Minderung der direkten Emissionen der Stahlindustrie bis 2030 im Szenario HOCH
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Beiträge der Strategien zur Minderung der direkten Emissionen der chemischen Industrie (Grundstoffe) bis 2030 im Szenario HOCH
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Beiträge der Strategien zur Minderung der direkten Emissionen der Zementindustrie bis 2030 im Szenario HOCH
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Entwicklung des Preises von EU-Emissionshandel-Zerti?katen von 2005 bis 2019
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Funktionsweise EU-Innovationsfonds
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Prozess zur Auswahl der Politikinstrumente
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Darstellung der zehn Politikinstrumente der Shortlist
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Ansatzpunkte der Politikinstrumente der Shortlist
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Wirkungsweise eines CO₂-Mindestpreises mit Grenzausgleichsregime
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Wirkungsweise eines Carbon Contracts for Difference (CfD)
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Wirkungsweise grüner Finanzierungsinstrumente
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Wirkungsweise einer Klima-Umlage auf Endprodukte am Beispiel der Stahlverarbeitung in der Automobilindustrie
Abbildung D09 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 118
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Wirkungsweise eines CO₂-Preises auf Endprodukte am Beispiel der Stahlverarbeitung in der Automobilindustrie
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Wirkungsweise einer nachhaltigen öffentlichen Beschaffung
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Wirkungsweise einer Quote für CO₂-arme Materialien am Beispiel der Stahlverarbeitung in der Automobilindustrie
Abbildung D12 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 130
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Wirkungsweise einer Quote für grünen Wasserstoff
Abbildung D13 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 134
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Wirkungsweise einer Änderung von Bau- und Produktnormen
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Wirkungsweise von Standards für recycelbare Produkte
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Politikinstrumente anhand der wirtschaftlich-technologischen Ebenen der Wertschöpfungskette
Abbildung E01 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 150
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Prozessschritte und CO₂-Emissionen der Rohstahlproduktion (Hochofen-Konverter-Route)
Abbildung F01 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 165
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Prozessschritte und CO₂-Emissionen der Ammoniaksynthese als Teil der Dünger-Wertschöpfungskette
Abbildung F02 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 179
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Prozessschritte und CO₂-Emissionen der Plastik-/Kunststoff-Wertschöpfungskette
Abbildung F03 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 180
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Prozessschritte der MTO/MTA-Route
Abbildung F04 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 181
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Prozessschritte und direkte CO₂-Emissionen der Zementproduktion
Abbildung F05 von Klimaneutrale Industrie (Hauptstudie) auf Seite 203
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