IEA IETS Task 19: Elektrifizierung der Industrie (Arbeitsperiode 2019 - 2022)

Unter „Elektrifizierung der Industrie" soll jede Änderung der industriellen Prozesse und der vorgelagerten Energieversorgungskette verstanden werden, welche aus der Umstellung auf erneuerbaren Strom als Primärenergiequelle für die in industriellen Prozessen verwendete Energie resultiert. Die Elektrifizierung industrieller Prozesse leistet, wenn die Versorgung über Strom aus erneuerbaren Quellen erfolgt, einen wesentlichen Beitrag zur CO2-Emissionsreduktion. Aufgrund der umfassenden Nutzbarkeit des Energieträgers (inkl. in der indirekten Form von Elektrolyse-Wasserstoff) und der bisherigen Fokussierung der Energiewende auf strombasierte Technologien hält sie eine besondere Position inne.

Die Elektrifizierung kann in unterschiedlichen Formen erfolgen. Der Fokus des Tasks liegt auf der Prozesswärme. Hier bedeutet die direkte Elektrifizierung die Bereitstellung von Wärme, meist auf Temperaturniveaus über jenen, die heute von Wärmepumpen versorgt werden bzw. zukünftig versorgt werden sollen. Auch auf alternative mechanische Verfahren, z.B. mittels Membranen anstelle von thermischen, wird verwiesen. Elektrisch betriebene Wärmepumpen sind ein weiterer Aspekt der Elektrifizierung, da durch deren Einsatz eine hohe Effizienz gegeben ist und Rest- oder Überschusswärme genutzt werden kann. Des Weiteren kann die Elektrifizierung indirekt erfolgen, über Elektrolyse-Wasserstoff oder Elektrolyse-Wasserstoff-Derivate wie Substitute Natural Gas. Allgemein wurde Power-to-X, auch im Bereich der chemischen Industrie, als Themenstellung erkannt, CCUS wurde auf Ebene des internationalen Tasks aber ausgeklammert, um die Bandbreite nicht zu weit auszudehnen; in den nationalen Arbeiten ist CCUS aber enthalten. Abschließender Aspekt ist die System-bezogene Betrachtung der Elektrifizierung, d.h. vor allem ihre Auswirkung auf das Energie- und insbesondere Stromsystem inkl. Aufbringung, Netzen, Demand Response und Speicherung.

Die internationale Task-Struktur hat sich im Laufe der Teilnahme mehrfach geändert und die österreichische Task-Beteiligung hat effektiv zu deren inhaltlichen Entwicklung beigetragen. Der Task hat nun zwei Subtasks erfolgreich abgeschlossen (Subtask 1 „Mapping of activities", abgeschlossen im Jahr 2020, und Subtask 2 „Enabling a shared view on system aspects of industrial electrification", inhaltlich abgeschlossen Anfang 2023 und final freigegeben beim ExCo-Meeting im November 2023. In diesem zweiten Subtask wurden die folgenden inhaltlichen Aktivitäten behandelt:

• Ermöglichung einer gemeinsamen Sicht auf den aktuellen Stand der industriellen Elektrifizierung, sowie
• Ermöglichen einer gemeinsamen Sicht auf die aktuellen Erkenntnisse und Wissenslücken zu Systemauswirkungen, einschließlich Infrastruktur und Sektorkopplung.
• Daneben erfolgten Tätigkeiten zur Vernetzung mit anderen IETS Tasks und IEA TCPs, sowie Schritte zur Fortführung der Task 19-Arbeit.

Die gesamten technischen Potenziale an erneuerbaren Energieträgern in Österreich sind nicht ausreichend, um den aktuellen inländischen Primärenergieverbrauch aller Sektoren zu decken. Aus diesem Grund sollten einerseits alle technischen Potenziale ausgebaut und gleichzeitig die Primärenergieeffizienz deutlich erhöht werden. Andernfalls sind erneuerbare Energieimporte (z.B. Strom oder Wasserstoff) notwendig, wovon auszugehen ist. Die räumliche Analyse hat gezeigt, dass das erneuerbare Potenzial relativ gleichmäßig in Österreich verteilt ist. Demgegenüber ist der Primärenergieverbrauch insbesondere in den industriellen bzw. urbanen Regionen konzentriert. Die zeitliche Analyse der erneuerbaren Potenziale sowie der derzeitigen elektrischen Last zeigt auf, dass zukünftig insbesondere der saisonale (Sommer – Winter) sowie der tägliche Ausgleich (Tag – Nacht) relevant sein werden. Die zukünftige Infrastruktur muss sowohl diese zeitlichen sowie regionalen Unterschiede ausgleichen. In Zukunft kann Demand Response die öffentliche Energieinfrastruktur bei diesem Ausgleich entlasten. Um eine elektrifizierte Produktion in großem Maßstab zu erreichen, sind Überlegungen zur Überdimensionierung und Speicherung (bzw. Zwischenproduktlagerung) erforderlich. Eine Umstrukturierung der Branchen, einschließlich der Umstellung auf Batch-Prozesse oder der Beibehaltung kontinuierlicher Prozesse mit Pufferkapazität, ist möglich. Die Häufigkeit hängt vom regionalen Kontext und der Ressourcenverfügbarkeit ab.

Auf internationaler Ebene wird angestrebt, den IETS Task 19 in einem neuen Subtask 3 fortzusetzen. Der Fokus soll dabei eingeengt werden, um klarer definierte gemeinsame Arbeiten durchzuführen. Im Abschlussbericht des internationalen Tasks werden die Aktivitäten "Mapping of Industrial Electrification Developments", "Deep dive on electrified industrial processes", sowie "The role of industrial electrification in industrial decarbonization" vorgeschlagen.

Berichte, Artikel und Papers

• Energieszenarien – Review bestehender Energieszenarien, Veröffentlichungen & Roadmaps (2020)
• Basispapier "Elektrifizierung der Industrie" (2020)
• Artikel "Industrielle Elektrifizierung" (2020)

Newsletter

• Nationaler Newsletter #7 (2022)
• Nationaler Newsletter #6 (2022)
• Nationaler Newsletter #5 (2021)
• Nationaler Newsletter #4 (2021)
• Nationaler Newsletter #3 (2020)

Weitere Publikationen

• Projektblatt (2 Seiten)

• Energieinstitut an der JKU Linz (Projektleitung)
  Simon Moser
• AIT Austrian Institute of Technology
  Gerwin Drexler-Schmid
• MU Leoben - Lehrstuhl für Energieverbundtechnik
  Thomas Kienberger
• AEE INTEC
  Wolfgang Gruber-Glatzl

Dänemark, Deutschland, Frankreich, Kanada, Niederlande, Österreich, Schweden, USA

Energieinstitut an der JKU Linz (Projektleitung)
Simon Moser
Altenbergerstraße 69, 4040 Linz
E-Mail: moser@energieinstitut-linz.at

AIT Austrian Institute of Technology
Gerwin Drexler-Schmid
E-Mail: gerwin.drexler-schmid@ait.ac.at

Montanuniversität Leoben - Lehrstuhl für Energieverbundtechnik
Thomas Kienberger
E-Mail: thomas.kienberger@uni-leoben.ac.at

AEE INTEC
Wolfgang Gruber-Glatzl
E-Mail: w.gruber-glatzl@aee.at