SIEMENS

Bei der Umwandlung von Primärenergie wie Kohle, Öl oder Gas in nutzbare Energieformen gehen im Durchschnitt immer noch über 50 Prozent in Form von Wärme verloren. Hier gibt es noch erhebliche Hebel zur Effizienzsteigerung, vor allem bei der Stromerzeugung, in der industriellen Produktion sowie im Gebäudebereich. Nach einer Analyse des Marktforschungsunternehmens BCC Research aus dem Jahr 2011 wird der weltweite Markt für energieeffiziente Technologien von 200 Milliarden US-Dollar in 2010 auf rund 312 Milliarden Dollar in 2015 wachsen.

Nach Angaben des deutschen Umweltbundesamtes erreichen moderne Kohlekraftwerke heute Wirkungsgrade bis 46 Prozent. In Europa werden aber durchschnittlich nur 36 Prozent erreicht, weltweit sogar nur 33. Eine Verbesserung der Effizienz um nur einen Prozentpunkt führt daher bereits zu einer Reduzierung des CO₂-Ausstoßes um bis zu drei Prozent. So können durch den Neubau einer einzigen 500-Megawatt(MW)-Anlage mit einem Wirkungsgrad von 45 statt 36 Prozent rund 380.000 Tonnen CO₂ pro Jahr eingespart werden. Wenn weltweit Kohlekraftwerke mit einer Kapazität von weniger als 300 MW, die älter als 25 Jahre sind, durch größere und moderne Anlagen mit einem Wirkungsgrad von über 40 Prozent ersetzt würden, könnten nach Angaben der World Coal Association die CO₂-Emissionen solcher Kraftwerke um fast ein Viertel reduziert werden. Bis 2020 erwarten Experten, dass der Wirkungsgrad dieses Kraftwerkstypen durch technische Innovationen die 50 Prozent-Marke überschreiten kann.

Bei den kombinierten Gas- und Dampfturbinen (GuD)-Kraftwerken ist sogar noch mehr drin. Der durchschnittliche Wirkungsgrad des globalen GuD-Kraftwerksparks beträgt etwa 40 Prozent, doch das derzeit effizienteste Kraftwerk schaffte es im Mai 2011 dank Siemens-Technologie, 60,75 Prozent der im Gas enthaltenen Energie in Strom umzusetzen – ein Weltrekord. Der Gasverbrauch und der CO₂-Ausstoß lassen sich mit solchen modernen GuD-Kraftwerken um ein Drittel reduzieren. Mit weiter verbesserten Technologien, etwa neuen Werkstoffen, könnte bis 2020 nach Einschätzungen der Fachleute sogar Wirkungsgrade von mehr als 63 Prozent erreicht werden.

Aber nicht nur im Energiesektor, sondern auch in der Industrie wird Energieeffizienz zunehmend wichtiger. Die fünf energieintensivsten Industriesektoren Eisen und Stahl, Zement, Chemie und Petrochemie, Papier und Zellstoff sowie Aluminium sind weltweit nach Angaben der Internationalen Energieagentur IEA für 77 Prozent der direkten CO₂-Emissionen der Industrie verantwortlich – insgesamt sind das für diese Sektoren knapp 8,5 Milliarden Tonnen pro Jahr. Doch auch hier lässt sich mit Effizienzverbesserungen viel erreichen. In dem von der IEA entwickelten so genannten Blue Szenario werden bis 2050 weltweit CO₂-Emissionen der Industrie angestrebt, die 24 Prozent niedriger sind als 2007. Gemäß Analysen der IEA und der OECD aus dem Jahr 2011 werden im Rahmen dieses Szenarios für die energieintensivsten Industrien verschiedene Einsparziele ermittelt. So prognostizieren die Marktexperten bis 2050 weltweit für die Eisen- und Stahlindustrie CO₂-Einsparungen von gut 1,5 Milliarden Tonnen, beispielsweise durch die Optimierung der Schmelzprozesse. Für die chemische und petrochemische Industrie sind es etwa 1,3, für die Zementindustrie 0,85, und für die Papier- und Zellstoffindustrie 0,26 Milliarden Tonnen. Hierbei kommt beispielsweise in der Chemie und Petrochemie mit Einsparungen von etwa 0,74 Milliarden Tonnen CO₂ der Hauptbeitrag von Verbesserungen in der Energieeffizienz.

Nach Angaben des deutschen Umweltbundesamtes erreichen moderne Kohlekraftwerke heute Wirkungsgrade bis 46 Prozent. In Europa werden aber durchschnittlich nur 36 Prozent erreicht, weltweit sogar nur 33. Eine Verbesserung der Effizienz um nur einen Prozentpunkt führt daher bereits zu einer Reduzierung des CO₂-Ausstoßes um bis zu drei Prozent. So können durch den Neubau einer einzigen 500-Megawatt(MW)-Anlage mit einem Wirkungsgrad von 45 statt 36 Prozent rund 380.000 Tonnen CO₂ pro Jahr eingespart werden. Wenn weltweit Kohlekraftwerke mit einer Kapazität von weniger als 300 MW, die älter als 25 Jahre sind, durch größere und moderne Anlagen mit einem Wirkungsgrad von über 40 Prozent ersetzt würden, könnten nach Angaben der World Coal Association die CO₂-Emissionen solcher Kraftwerke um fast ein Viertel reduziert werden. Bis 2020 erwarten Experten, dass der Wirkungsgrad dieses Kraftwerkstypen durch technische Innovationen die 50 Prozent-Marke überschreiten kann (Pictures of the Future, Frühjahr 2008, S.32).

Bei den kombinierten Gas- und Dampfturbinen (GuD)-Kraftwerken ist sogar noch mehr drin. Der durchschnittliche Wirkungsgrad des globalen GuD-Kraftwerksparks beträgt etwa 40 Prozent, doch das derzeit effizienteste Kraftwerk schaffte es im Mai 2011 dank Siemens-Technologie, 60,75 Prozent der im Gas enthaltenen Energie in Strom umzusetzen – ein Weltrekord. Der Gasverbrauch und der CO₂-Ausstoß lassen sich mit solchen modernen GuD-Kraftwerken um ein Drittel reduzieren. Mit weiter verbesserten Technologien, etwa neuen Werkstoffen, könnte bis 2020 nach Einschätzungen der Fachleute sogar Wirkungsgrade von mehr als 63 Prozent erreicht werden.

Aber nicht nur im Energiesektor, sondern auch in der Industrie wird Energieeffizienz zunehmend wichtiger. Die fünf energieintensivsten Industriesektoren Eisen und Stahl, Zement, Chemie und Petrochemie, Papier und Zellstoff sowie Aluminium sind weltweit nach Angaben der Internationalen Energieagentur IEA für 77 Prozent der direkten CO₂-Emissionen der Industrie verantwortlich – insgesamt sind das für diese Sektoren knapp 8,5 Milliarden Tonnen pro Jahr. Doch auch hier lässt sich mit Effizienzverbesserungen viel erreichen. In dem von der IEA entwickelten so genannten Blue Szenario werden bis 2050 weltweit CO₂-Emissionen der Industrie angestrebt, die 24 Prozent niedriger sind als 2007. Gemäß Analysen der IEA und der OECD aus dem Jahr 2011 werden im Rahmen dieses Szenarios für die energieintensivsten Industrien verschiedene Einsparziele ermittelt. So prognostizieren die Marktexperten bis 2050 weltweit für die Eisen- und Stahlindustrie CO₂-Einsparungen von gut 1,5 Milliarden Tonnen, beispielsweise durch die Optimierung der Schmelzprozesse. Für die chemische und petrochemische Industrie sind es etwa 1,3, für die Zementindustrie 0,85, und für die Papier- und Zellstoffindustrie 0,26 Milliarden Tonnen. Hierbei kommt beispielsweise in der Chemie und Petrochemie mit Einsparungen von etwa 0,74 Milliarden Tonnen CO₂ der Hauptbeitrag von Verbesserungen in der Energieeffizienz.

Für solche stromintensiven Industrien sind in Zukunft nach einer Analyse von Roland Berger Strategy Consultants von 2011 steigende Stromkosten eine der wesentlichen Herausforderungen, die sich durch den deutschen Ausstieg aus der Kernenergie, durch steigende Brennstoffpreise sowie durch den Umbau der Energiesysteme hin zu deutlich mehr erneuerbaren Energien und den dafür nötigen Ausbau von Stromnetzen und Stromspeichern ergeben. Maßnahmen zur Effizienzsteigerung gewinnen also nicht zuletzt wegen der weiteren Erhöhung der Strompreise an Bedeutung. Beispiele dafür sind der Einsatz effizienterer Elektromotoren, die Optimierung der Maschinensteuerungen oder Prozessoptimierungen in der Produktion.

Weitere wesentliche Hebel zur Steigerung der Energieeffizienz bestehen im Gebäudesektor. Würde man etwa alle Bürogebäude, Krankenhäuser, Schulen und Universitäten weltweit so sanieren, dass sie gegenüber dem heutigen Stand etwa 30 Prozent Energie sparen, ließen sich die CO₂-Emissionen pro Jahr nach Schätzungen von Siemens um rund 500 Millionen Tonnen senken. Das entspricht dem gesamten jährlichen CO₂-Ausstoß Großbritanniens. In der Gebäudetechnik, beispielsweise für Heizung, Kühlung oder Beleuchtung, sind Einsparungen von 10 bis 30 Prozent möglich – mit einer Amortisationsdauer der Investitionen von sechs Monaten bis drei Jahren. So zeigte eine von Siemens beauftragte Studie zur möglichen Effizienzsteigerung Londons, dass mit der Optimierung der Gebäudetechnik pro eingesetztem Euro etwa 1,9 kg CO₂ eingespart werden können. Das ist das Fünffache dessen, was bei der Außenhautisolierung von Gebäuden erreicht werden kann.

Die Beleuchtung ist für rund 19 Prozent des weltweiten Elektrizitätsverbrauchs verantwortlich. Effizientere Beleuchtungstechnik könnte den Stromverbrauch bei gleicher Lichtmenge im Schnitt etwa um ein Drittel senken. Die lichtbedingten weltweiten CO₂-Emissionen von 1,3 Milliarden Tonnen könnten damit um 450 Millionen Tonnen pro Jahr reduziert werden.

Gemäß einer Studie des Marktforschungs- und Beratungsunternehmens Pike Research von 2011 dürfte sich das weltweite Marktvolumen für energieeffiziente Gebäude von 68 Milliarden US-Dollar in 2011 auf 103,5 Milliarden in 2017 erhöhen. Hierzu zählen Technologien für energieeffiziente Heizung, Lüftung und Klimatisierung, Lichtkonzepte sowie auch Energiespar-Contracting-Modelle, bei denen der Kunde Energiesparmaßnah- men in Ratenzahlungen über die garantiert eingesparten Energie- und Betriebskosten finanziert. Gesetzliche Regelungen werden solche Effizienzentwicklungen in Gebäuden forcieren. So hat die Europäische Kommission eine neue Richtlinie für Energieeffizienz in Gebäuden verabschiedet. Demnach müssen alle neuen Gebäude bis Ende 2020 so genannte Niedrigstenergiegebäude sein, die ihren sehr geringen verbleibenden Energiebedarf zu einem wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen decken.

Nach einer Analyse von McKinsey aus dem Jahr 2011 sind viele Technologien im Gebäudebereich wie Wärmepumpen, Doppel- und Dreifachverglasungen oder energieeffiziente Beleuchtung bereits auf dem Markt erhältlich. Weiteres Potenzial besteht zum Beispiel bei Systemen mit Sensoren, die automatisch feststellen, wann und wo Heizung oder die Aktivierung der Klimaanlage notwendig sind. Weitere neue Technologien wie aktive Fenster, die bei hohen Temperaturen einfallendes Licht abblocken und sich in weniger als drei Jahren nach Einbau amortisieren könnten, sind teilweise noch in der Entwicklung und könnten bis Ende des Jahrzehnts kommerziell verfügbar sein.

Besonders erfreulich ist, dass China, Russland und die USA erste signifikante Verbesserungen bei der Energieeffizienz erzielen konnten. So sanken in China von 1990 bis 2009 die CO₂-Emissionen bezogen auf eine Einheit des Bruttoinlandsprodukts von 1,2 kg auf 0,5 kg. Dies gelang unter anderem, indem in China der durchschnittliche Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken um mehrere Prozentpunkte angehoben werden konnte und auch die industrielle Produktion verbessert wurde. Beispielsweise reduzierte sich der Energieverbrauch pro Tonne in der Stahlindustrie zwischen 2005 und 2009 um fünf und in der Zementindustrie um 17 Prozent.