12. Mai 2021
8 Min.

Wie die chemische Industrie ihre Klimabilanz verbessern kann

Ingo Petz

Chemikalien sind für das tägliche Leben unverzichtbar, aber ihre Produktion hat die Industrie zu einem großen Emittenten von Treibhausgasen gemacht. Evonik, eines der weltweit führenden Unternehmen der Spezialchemie, zeigt, wie die Branche den Weg in ein saubereres Energiezeitalter einschlagen kann.

Der Bau der neuen brennstoffflexiblen 90-Megawatt-Kraftwerke ist der erste Schritt im Rahmen des Plans von Evonik, die Treibhausgasemissionen bis 2025 zu halbieren.

Seit seiner Gründung im Jahr 1938 nutzt der Chemiepark Marl mit seinen rund 100 Produktionsanlagen Kohle zur Erzeugung von Dampf und Strom für den Betrieb vor Ort. Doch die Ära der Kohle wird bald Geschichte sein. Mit dem schlüsselfertigen Bau von drei modernen 90-Megawatt Gas- und Dampfturbinen (GuD)-Kraftwerken, die mit Erdgas betrieben werden, wird die energieintensive Produktion von rund 4.000 chemischen Produkten in Marl deutlich umweltfreundlicher und effizienter gestaltet. Dank der neuen Anlagen werden jährlich bis zu 1 Million Tonnen Kohlendioxid-Emissionen (CO2) eingespart, was der Einsparung von 500.000 Autos oder der Pflanzung von 46 Millionen großen Bäumen entspricht.

Für eines der größten deutschen Chemieunternehmen, Evonik, das den Chemiepark Marl betreibt, ist das Projekt ein Sprung in ein neues Energiezeitalter. „Die Investitionen in die neuen Anlagen sind für uns absolut entscheidend“, sagt Stefan Haver, „denn sie markieren das Ende der Kohleverstromung bei Evonik.“ Haver ist als Leiter Nachhaltigkeit für die neue Klima- und Nachhaltigkeitsstrategie 2020+ von Evonik verantwortlich: „Ein Aspekt unserer Nachhaltigkeits-Roadmap 2020+ ist die Halbierung unserer Emissionen bis 2025 (bezogen auf das Jahr 2008), und die Kraft-Wärme-Kopplung mit Erdgas wird ein wichtiger Baustein zur Erreichung dieses Ziels sein.“

Andreas Steidle, Leiter des Energiemanagements bei Evonik, stimmt dem zu: „Ein wirklich intelligentes Energiesystem ist wahrscheinlich einer der stärksten Hebel für Kostenkontrolle, Effizienz und Nachhaltigkeit – und das gilt insbesondere für die chemische Industrie.“ Er fügt hinzu, dass in Marl „Erdgas die Kohle für eine Übergangszeit ersetzen kann, aber eine defossilisierte und klimaneutrale Energieversorgung wird die nächste Herausforderung sein“ Deshalb sind die Kraftwerke brennstoffflexibel ausgelegt und können in Zukunft auch mit grünem Wasserstoff betrieben werden. Evonik und Siemens Energy arbeiten in Marl bereits gemeinsam an einem Projekt zur Umwandlung von CO2 und Wasser in Spezialchemikalien mit Strom aus erneuerbaren Energien und Bakterien – ein Projekt, das auch die Produktion von grünem Wasserstoff einschließt. „Ein massiver Wandel hat begonnen“, sagt Haver, der den Anteil dieser Umwälzung an der chemischen Industrie als „Revolution“ bezeichnet.

Nachhaltigkeit ist ein echter Wachstumsmotor mit neuen Tätigkeitsbereichen – und das gibt der Branche Schwung.

Stefan Haver

Leiter Nachhaltigkeit bei Evonik

Chemieproduktion im Zeitalter der Energiewende

Für Thomas Hagen, Projektleiter bei Siemens Energy, findet diese Revolution derzeit vor dem Bildschirm statt, denn noch gibt es die Covid-19-Beschränkungen. Von seinem Erlanger Büro aus muss Hagen nur seinen Laptop aufklappen, um den Fortschritt auf der Großbaustelle im Chemiepark Marl zu verfolgen und einen Blick in die Zukunft zu werfen. Als Projektleiter zieht Hagen bei diesem besonderen Bauvorhaben alle Fäden zusammen. „Früher wäre ein solches Projekt während einer Pandemie ins Stocken geraten. Jetzt kommen wir dank der detaillierten Planung und der sehr guten Zusammenarbeit mit Evonik fast ohne Verluste und Verzögerungen voran.“

An diesem Morgen sind die Gas- und Dampfturbinen bereits montiert, die Kessel stehen, zwei Schornsteine ragen 56 Meter in die Höhe, und überall sind Rohre und Leitungen zu sehen. Außerdem wird gerade die blaue Fassade eines neuen Kraftwerks angebracht. „Wir sind relativ weit in der Montagephase“, sagt Hagen, der Elektrotechnik studiert hat und seit 20 Jahren bei Siemens arbeitet. Auch die Leittechnik wird von Siemens Energy aus einem Standort in Essen, weniger als 30 Kilometer von Marl entfernt, installiert und geliefert. „Das ist ein weiterer Beweis dafür, wie eng wir mit unseren Kunden zusammenarbeiten“, sagt Hagen.

Die Kraftwerke, die bis 2022 fertiggestellt werden sollen, verfügen über spezielle Dampferzeuger mit Wärmerückgewinnung und Katalysatoren, die es ihnen ermöglichen, nicht nur mit Erdgas, sondern auch mit regasifiziertem Flüssigerdgas (LNG) oder verschiedenen anderen Gasen, z. B. den Restgasen aus Produktionsprozessen, zu arbeiten. Dadurch erhöht sich ihre Kraftstoffeffizienz auf über 90 Prozent.

Darüber hinaus werden die Anlagen nicht nur Strom erzeugen, sondern auch die Versorgung mit bis zu 220 Tonnen Prozessdampf pro Stunde und Kraftwerksblock sicherstellen. Rund 2.000 Haushalte werden mit Fernwärme aus dem Dampfverbundnetz des Standortes versorgt. „Die neuen Kraftwerke“, so Stefan Haver, „geben uns auch die für die chemische Produktion in der Energiewende wichtige Flexibilität, Lastschwankungen in Netzen mit einem höheren Anteil an erneuerbaren Energien auszugleichen. Es ist also eine Investition, die für uns genau in die richtige Richtung geht.“

Größere Flexibilität bei den Brennstoffen: Die Gasturbinen, die die neuen Anlagen im Chemiepark Marl antreiben, können mit einer Vielzahl von Brennstoffen betrieben werden, darunter auch mit grünem Wasserstoff.

Leasingmodell als optimale Finanzierungslösung

Insgesamt werden die am Standort ansässigen Unternehmen zwischen 2019 und 2022 mehr als 1 Milliarde Euro in den Umbau des Chemieparks Marl investiert haben. Die neuen Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerksblöcke, die von Siemens Energy gebaut werden, werden jedoch nicht wie üblich gekauft. Stattdessen hat Siemens Financial Services (SFS) in Zusammenarbeit mit Siemens Energy eine maßgeschneiderte Leasing-Finanzierungslösung konzipiert. „Evonik hat klare Vorstellungen, in welche Art von Innovationen und Optimierungen wir investieren wollen“, sagt Heiko Mennerich, Leiter des Geschäftsgebiets Energy & Utilities von Evonik. „Investitionen in die Infrastruktur sind dabei zweitrangig, denn wir wollen mit Innovationen in der Spezialchemie wachsen. Das Leasingmodell ist daher eine gute Finanzierungslösung, um unsere Bedürfnisse in dieser Hinsicht zu erfüllen und unsere zukünftigen wirtschaftlichen Ziele mit einem starken Partner umzusetzen.“

Das Ende einer Ära: Mehr als 80 Jahre lang war Marl auf Kohle als Energieträger angewiesen, doch mit der Umstellung auf Erdgas wird Evonik seinen CO2-Fußabdruck um 1 Million Tonnen verringern.

Elektrifizierung der chemischen Industrie

Obwohl die chemische Industrie einer der größten Emittenten von Treibhausgasen im Industriesektor ist, konnte die Branche insgesamt die Emissionen zwischen 1990 und 2017 allein in Deutschland um 48 Prozent reduzieren. „Wenn es um den Klimawandel und den Klimaschutz geht“, sagt Stefan Haver, „müssen wir erkennen, dass die chemische Industrie sowohl Teil des Problems als auch Teil der Lösung ist. Unsere Produkte und Lösungen tragen nach wie vor massiv zur Effizienzsteigerung in vielen anderen Branchen und Technologien bei. Für uns geht es jetzt darum, Wertschöpfungsketten zu Kreisläufen zu machen und den Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Nachhaltigkeit wird heute nicht mehr einseitig als Kostenfaktor gesehen, sondern ist ein echter Wachstumstreiber mit neuen Betätigungsfeldern – und das gibt der Branche Schwung.“

Die umfassende Modernisierung der Kraftwerke im Chemiepark ist beispielhaft für die zu erwartenden Veränderungen in der Branche: Dazu gehören neue Kraftwerke, die Versorgungssicherheit garantieren, ein effizienteres, voll digitalisiertes Energiemanagement und eine Versuchsanlage, die an klimaneutralen Rohstoffen für die Chemieproduktion arbeitet – also an der Entwicklung von Spezialchemikalien, in die Energieeffizienz bereits eingebaut ist. Mit all diesen Elementen hat die Anlage eine Schlüsselfunktion für Evonik. Haver: „Wenn man in einer solchen Größenordnung investiert, wie wir es hier in Marl tun, stellt sich die entscheidende Frage: Wie bekommt man das meiste für sein Geld? Wie bekommt man den entscheidenden Mehrwert für jeden Euro, den man investiert?“ Er überlegt einen Moment, bevor er antwortet: „Marl hat den Vorteil, dass sich die Investition in der Ökobilanz vieler unserer Produkte niederschlägt und wir sie direkt an den Kunden weitergeben.“

Evonik überlegt derzeit, welche Produkte der Spezialchemie für die Emissionsminderung relevant sind und wie sie optimiert werden können, damit die Kunden ihre eigenen Nachhaltigkeitsziele erreichen können. Das Stichwort lautet Elektrifizierung der chemischen Industrie. In Zukunft könnten alternative Energie- und Rohstoffquellen, zum Beispiel auf Basis der künstlichen Photosynthese, zur Herstellung chemischer Produkte genutzt werden. Dieser Prozess wird zwar kohlenstofffrei sein, ist aber sehr energieintensiv. Das wiederum bedeutet, dass nachhaltige Innovationen nicht nur Finanzmittel erfordern, sondern auch die Nachfrage nach Strom massiv anheizen.

Laut einer Studie des Verbandes der Chemischen Industrie aus dem Jahr 2019 werden diese neuen, strombasierten Prozesse den Strombedarf der deutschen Chemieindustrie ab Mitte der 2030er Jahre auf 685 Terawattstunden pro Jahr erhöhen, was mehr ist als die gesamte deutsche Stromproduktion im Jahr 2018. Das bedeutet, dass die chemische Industrie weiterhin eine Partnerschaft mit Spezialisten in allen Bereichen, einschließlich der Energie, benötigt. „Die Herausforderungen der Zukunft sind so komplex“, sagt Haver, „dass wir gut daran tun, noch stärker auf Kooperationen zu setzen, die die einzigartigen Kompetenzen jedes Akteurs nutzen – denn nur so werden wir Klimaneutralität erreichen.“

12. Mai 2021

Der Autor und Journalist Ingo Petz lebt in Berlin, wo er für einige der renommiertesten Publikationen im deutschsprachigen Raum geschrieben hat, darunter die Frankfurter Allgemeine Zeitung und Der Standard.

Kombinierter Bild- und Videonachweis: Siemens Energy, Evonik