Die langfristige Energiespeicherung ist für die industrielle Dekarbonisierung Europas unerlässlich

Seit zweihundert Jahren ist die europäische Industrie auf fossile Brennstoffe angewiesen.

Trotz aufeinanderfolgender Revolutionen zur Umstellung auf weniger umweltschädliche Energiequellen und zur Schaffung einer nachhaltigeren Industrie – von Kohle zu Gas, von Gas zu Kernenergie und jetzt zu erneuerbaren Energien – ist Europa für das Wirtschaftswachstum weiterhin auf die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen angewiesen.

Der europäische Industriesektor ist für 24 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Selbst die Nutzung erneuerbarer Energiequellen – von Wind bis Sonne – ist nicht ohne Herausforderungen, da ihre intermittierende Natur nicht mit den Bedürfnissen der Industrie vereinbar ist.

Das ist die schlechte Nachricht.

Die gute Nachricht ist: Das muss nicht so sein.

Der Ehrgeiz ist da und er wird umgesetzt

Am 6. Februar empfahl die Europäische Kommission, dass die EU ihre Netto-Treibhausgasemissionen bis 2040 um 90 % im Vergleich zu 1990 reduzieren sollte.

Bei der Ankündigung dieses neuen Ziels machte die Europäische Kommission deutlich, dass die Dekarbonisierung des Industrie- und Agrarsektors ein entscheidender Schwerpunkt unserer Bemühungen sein muss, eine nachhaltige und weltweit wettbewerbsfähige Wirtschaft in Europa zu schaffen.

Dies ist eine mutige neue Ambition für die Union und wird von der Wirtschaft unterstützt: Laut der 27. jährlichen globalen CEO-Umfrage von PWC setzen 75 % der europäischen CEOs Initiativen um, um den CO2-Fußabdruck ihres Unternehmens zu reduzieren.

Wir sehen, dass große Akteure der Industrie eine Vielzahl von Maßnahmen ergreifen, um die Emissionen zu senken; Dazu gehören Verbesserungen der Energieeffizienz, die Einführung erneuerbarer Energiequellen, die Skalierung der Verfügbarkeit alternativer Kraftstoffe und die Durchführung von Lebenszyklusanalysen.

Trotz dieser Bemühungen wird unsere Fähigkeit, die Industrie zu dekarbonisieren, durch die unregelmäßige Natur von Wind- und Solarenergie beeinträchtigt.

Es hat sich jedoch eine entscheidende Lösung herauskristallisiert, die in der Lage ist, Europas Netto-Null-Weg zu beschleunigen und bis 2040 65 % der Industrieemissionen zu eliminieren.

Was ist Langzeitenergiespeicherung?

Technologien zur Langzeitenergiespeicherung (LDES) können Emissionen reduzieren, indem sie erneuerbare Energie über einen Zeitraum von mehreren Stunden bis hin zu Tagen, Wochen und sogar Jahreszeiten speichern, was sie ideal für die industrielle Dekarbonisierung macht.

Sie umfassen elektrochemische, mechanische, thermische und chemische Lösungen.

Diese LDES-Technologien haben sich bewährt. Unternehmen produzieren sie heute und die Industrie braucht sie jetzt, um die Treibhausgasemissionen bis 2040 um 90 % zu reduzieren.

Der Ersatz fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energien und LDES könnte 8 Milliarden Tonnen industrieller CO2-Emissionen einsparen, so die Forschung unserer Experten des LDES Council.

Der fehlende Teil – der entscheidende Teil – ist ein Regulierungssystem, das ihre wirtschaftliche Lebensfähigkeit ermöglicht, um diese Technologien bei der Skalierung zu unterstützen und den Wandel voranzutreiben.

Die elektrochemische Speicherung, vor allem in Form von Batterien, ist eine der bekanntesten Formen von LDES.

Hier eignen sich neue Technologien wie Flow-Batterien besonders gut für die Langzeitspeicherung, da sie in der Lage sind, sowohl Energie (die gespeicherte Strommenge) als auch Leistung (die Stromentladungsrate) unabhängig voneinander zu skalieren.

In Europa nutzen Flow-Batterie-Unternehmen und wasserstoffbasierte Unternehmen diese Technologien für Rechenzentren und Notstromanwendungen.

Diese Rechenzentren machen heute etwa 1,5 % des Stromverbrauchs in der EU aus und könnten bis 2030 3,2 % des gesamten Stromverbrauchs in der EU ausmachen.

Durch die Nutzung der Solar- und Windenergie und die Kopplung dieser Energie mit einer langfristigen Energiespeicherung wird sichergestellt, dass diesen großen Energieverbrauchern täglich sauberer Strom zur Verfügung steht.

Werden Bergbaubetriebe stark davon profitieren?

Wenn Rechenzentren einen Testfall für LDES-Lösungen bieten, dann bieten uns Bergbau und netzunabhängige Energieerzeugung einen anderen.

Mechanische Lösungen, die Energie in Form von potenzieller oder kinetischer Energie speichern, und thermische Lösungen, die erneuerbare Energie in Wärme umwandeln, können dazu beitragen, das Emissionsprofil großer europäischer Industrien wie der Chemieindustrie zu reduzieren und den Energiebedarf in wiederauflebenden Segmenten wie dem Bergbau zu decken.

Es wird erwartet, dass bis 2030 in ganz Europa etwa 50 Minen eröffnet werden, um kritische Mineralien bereitzustellen, die für Aspekte der Energiewende notwendig sind. Sofern diese Betriebe nicht mit erneuerbarer Energie betrieben und von LDES unterstützt werden oder mit sauberer Wärme betrieben werden können, wird die Renaissance des Bergbaus einen Anstieg der Treibhausgasemissionen bedeuten.

LDES kann durch den Einsatz mechanischer, elektrochemischer oder chemischer Lösungen eine enorme Hilfe bei der Reduzierung von Emissionen und der Elektrifizierung von Bergbaubetrieben sein und würde den Unternehmen, die sie einsetzen, außerdem Geld sparen und gleichzeitig durch die Bereitstellung von Notstromsystemen im Notfall eine Sicherheitsdecke für Minen bieten.

Eine Fallstudie für eine Mine in Australien ergab, dass netzunabhängige Minen durch die Umstellung auf erneuerbare Energien und LDES 76 % ihrer Betriebskosten einsparen und eine vollständige Dekarbonisierung mit Einsparungen von 609 US-Dollar pro eingesparter Tonne CO2 erreichen könnten.

Auch die Chemie- und Lebensmittelindustrie, die maßgeblich zu den Industrieemissionen Europas beiträgt, kann von LDES profitieren.

Die Industrie nutzt hauptsächlich Wärme mit niedriger bis mittlerer Temperatur, die leicht elektrifiziert werden kann. In Kalifornien nutzte ein Kartoffelchip-Hersteller eine 24-Stunden-Thermal-LDES-Lösung in Kombination mit einem E-Boiler, um seine Scope-1- und Scope-2-Emissionen zu eliminieren.

Durch die Nutzung billiger erneuerbarer Energien und den Verzicht auf Gas können Unternehmen ihr Risiko für die Volatilität des Gasmarktes verringern und billigere und umweltfreundlichere Lebensmittel produzieren.

In ähnlicher Weise können in einer deutschen Chemiefabrik durch die Kombination eines Elektrokessels mit LDES zur Dampferzeugung anstelle eines Erdgaskessels die Kosten für die Elektrifizierung um die Hälfte gesenkt werden. Gleichzeitig werden umweltschädliche fossile Brennstoffe entfernt, die erhebliche Risiken für die Luft- und Wasserqualität vor Ort verursachen und die Betriebslebensdauer bestehender Fabriken verlängern.

Was kann LDES sonst noch tun?

Während LDES diese elektrischen Anwendungen heute dekarbonisieren kann, sind die Möglichkeiten für morgen enorm.

Industrielle Wärmeprozesse tragen wesentlich zu den Treibhausgasemissionen bei. Daher ist ihre Dekarbonisierung für das Erreichen unserer Netto-Null-Ziele von entscheidender Bedeutung.

In Europa fallen etwa 47 % des Bedarfs an Industriewärme unter die 500°C-Schwelle und eignen sich daher für die Elektrifizierung.

Thermische LDES können in Verbindung mit ergänzenden Technologien wie E-Boilern und Wärmepumpen die Elektrifizierung von Wärme niedriger bis mittlerer Temperatur (100 °C bis 500 °C) innerhalb der nächsten 15 Jahre ermöglichen.

Stahl und Zement, die Eckpfeiler der modernen Zivilisation, sind einer existenziellen Bedrohung ausgesetzt: Da sie für Hochtemperaturprozesse von über 1000 °C auf fossile Brennstoffe angewiesen sind, ist es schwierig, sie zu elektrifizieren und daher nur schwer zu dekarbonisieren.

Aktuelle LDES-Technologien können durch Abwärmerückgewinnung und Vorwärmung in den nächsten fünf Jahren zu einer begrenzten Dekarbonisierung von Stahl und Zement beitragen.

Allerdings haben sie in den nächsten zehn Jahren ein weitaus größeres Dekarbonisierungspotenzial, da die Kosten sinken und Integrationsbarrieren abgebaut werden. Dies könnte letztendlich die vollständige energetische Dekarbonisierung von Zement durch die Elektrifizierung von Öfen unterstützen.

Obwohl die Einführung von thermischem LDES vielversprechend ist, stößt sie auf Hürden, vor allem auf die Notwendigkeit, die Technologie weiter zu erforschen und zu entwickeln, um die Effizienz zu steigern und die Kosten zu senken. Trotz dieser Herausforderungen ist das Potenzial thermischer LDES zur Dekarbonisierung der Stahl- und Zementindustrie unbestreitbar.

Kontinuierliche Forschung und Entwicklung, gepaart mit unterstützenden Richtlinien, können den Weg für eine breitere Akzeptanz ebnen und eine Zukunft ermöglichen, in der die Industriebrände heller und dennoch sauberer brennen.

Ein zukunftsorientierter politischer Wandel ist von entscheidender Bedeutung

Die Umstellung auf LDES ist nicht ohne Herausforderungen. Allerdings könnte die neue Empfehlung der EU, die Emissionen bis 2040 um 90 % gegenüber dem Niveau von 1990 zu reduzieren, in Gefahr geraten, wenn wir die Rolle, die LDES heute spielen kann, um die Dekarbonisierung der europäischen Industrie voranzutreiben, nicht anerkennen.

Um Netto-Null-Emissionen zu erreichen, ist ein mehrgleisiger politischer Ansatz erforderlich, der auf drei Grundpfeilern aufbaut: langfristige Marktsignale, robuste Einnahmemechanismen und gezielte Technologieunterstützung.

Am wichtigsten ist vielleicht, dass die politischen Entscheidungsträger klare Vorgaben für die Energiespeicherung festlegen und positive langfristige Marktsignale senden, um die Dekarbonisierung der Industrie und mehr zu ermöglichen.

Um die langfristige finanzielle Rentabilität sowohl für Kunden als auch für Investoren nachzuweisen, sind Einnahmenmechanismen erforderlich.

Schließlich werden öffentlich-private Partnerschaften, Zuschüsse und Investitionen von Regierungen dazu beitragen, den F&E-Prozess deutlich zu beschleunigen, um Innovation und Umsetzung zu beschleunigen.

Diese Richtlinien sind nicht nur Wegbereiter; Sie sind Katalysatoren für Veränderungen. Mit LDES können bis zu 540 Milliarden US-Dollar (493,6 Milliarden Euro) pro Jahr eingespart werden.

Europas Industrien sind vielfältig, und so vielfältig ist auch der Energiebedarf Europas. Aber der rote Faden, der sie verbindet, ist der Bedarf an nachhaltigen, zuverlässigen und kostengünstigen sicheren Energielösungen.

LDES-Technologien sind nicht nur eine Option, sondern eine Notwendigkeit für die industrielle Dekarbonisierung. Sie lösen Europas Frage, wie die Industrie in eine Zukunft mit erneuerbaren Energien überführt werden kann.

Aber Industrie und Politik müssen zusammenarbeiten, um diese Vision eines nachhaltigen, wohlhabenden Europas zu verwirklichen.

Julia Souder ist CEO des Long Duration Energy Storage Council (LDES) Council.

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