Im Jahr 2019 sind 64% der Emissionen aus der Industrie durch die energetische Nutzung von fossilen Energieträger entstanden und 36% waren prozessbedingte Emissionen. Die Transformation der drei Branchen Stahl, Zement und Chemie ist besonders wichtig, da deren Produktionsprozesse sowohl sehr energieintensiv sind als auch mit hohen prozessbedingten Emissionen verbunden sind und alleine für 70% der Emissionen aus der Industrie verantwortlich sind. Von daher steht die deutsche Industrie vor einer historischen Transformation und ein klimaneutrales Deutschland im Jahr 2045 wird nur möglich sein, wenn auch die Industrie weitestgehend ohne fossile Energieträger produziert und emissionsintensive Produktionsprozesse umgestellt werden.
Die großen deutschen Transformationsstudien zeichnen dabei ein erstaunlich ähnliches Bild: Die Industrie der Zukunft wird deutlich elektrischer, effizienter und stärker auf Wasserstoff angewiesen sein. Gleichzeitig bleiben in einigen Bereichen Restemissionen bestehen, die durch CO2-Abscheidung oder negative Emissionen ausgeglichen werden müssen.
Heute basiert ein großer Teil der Industrieproduktion noch auf Kohle, Erdgas und Öl. Besonders emissionsintensiv sind die Stahlproduktion mit Kokskohle, die Zementindustrie mit prozessbedingten CO₂-Emissionen beim Kalkbrennen sowie die Chemieindustrie mit ihrem hohen Bedarf an fossilen Rohstoffen. Hinzu kommt ein enormer Energieverbrauch für Prozesswärme – oft bei Temperaturen von mehreren hundert oder sogar tausend Grad Celsius.
Die meisten Studien gehen deshalb von einem tiefgreifenden Technologiewechsel aus. Ein zentraler Baustein ist die Elektrifizierung industrieller Prozesse. Besonders bei Niedrig- und Mitteltemperaturwärme sollen fossile Brennstoffe zunehmend durch erneuerbaren Strom ersetzt werden. Dort, wo direkte Elektrifizierung schwierig ist, spielt grüner Wasserstoff eine Schlüsselrolle. Besonders in der Stahlindustrie gilt die wasserstoffbasierte Direktreduktion als zentrale Zukunftstechnologie. Dabei wird Eisenerz nicht mehr mit Kohle, sondern mit Wasserstoff reduziert. Auch in der Chemieindustrie sowie bei Hochtemperaturprozessen wird Wasserstoff und synthetische Energieträger in vielen Szenarien unverzichtbar und daher werden sie in 2045 veraussichtlich um die 40-50% des Energiebedarfs decken (siehe Abbildung unten).
Darüber hinaus setzen nahezu alle Studien stark auf Energie- und Materialeffizienz. Produktionsprozesse sollen effizienter werden, Recyclingquoten steigen und Materialverluste sinken. Die Studien betonen zusätzlich die Bedeutung einer stärker kreislauforientierten Industrie mit höherem Einsatz von Sekundärrohstoffen. Besonders in der Stahl- und Aluminiumproduktion kann Recycling den Energiebedarf erheblich reduzieren.
Trotzdem bleiben einige Emissionen schwer vermeidbar. Besonders in der Zementindustrie entstehen große Mengen CO₂ durch chemische Prozesse. Deshalb nutzen alle Studien Carbon Capture and Storage (CCS), um unvermeidbare Prozessemissionen abzuscheiden und geologisch zu deponieren. Darüber hinaus setzen alle Studien auf Bio Energy Carbon Capture and Storage (BECCS) im Hochtemperaturbereich in der Industrie, da Biomasse als klimaneutraler Brennstoff dort effizient eingesetzt werden kann und gleichzeitig durch den Einsatz von CCS negative Emissionen entstehen, die unvermeidbare oder schwer vermeidbare Restemissionen aus der Industrie ausgleichen.
Die Unterschiede zwischen den Studien liegen vor allem im Verhältnis von Elektrifizierung, Wasserstoff und CO₂-Abscheidung. Einige Studien setzen möglichst stark auf direkte Elektrifizierung, um Energieverluste zu minimieren. Andere kalkulieren mit einem größeren Einsatz von Wasserstoff oder synthetischen Energieträgern. Die Studien von Fraunhofer und Ariadne untersuchen diese Unterschiede gezielt in verschiedenen Szenarien, die dann einen besonderen Fokus auf Elektrifizierung, grünen Wasserstoff oder E-Fuels haben.
Auch beim zukünftigen Industrieumfang unterscheiden sich die Annahmen. Manche Studien gehen davon aus, dass energieintensive Produktionen teilweise schrumpfen oder stärker international verlagert werden könnten. Andere Szenarien halten an einem weitgehend stabilen Industriestandort Deutschland fest, allerdings mit klimaneutralen Produktionsverfahren und hohen Investitionen in Infrastruktur.
Klar ist in allen Studien: Die Transformation der Industrie wird enorme Mengen erneuerbaren Stroms benötigen. Wasserstoffproduktion, Elektroöfen und neue industrielle Prozesse treiben den Strombedarf stark nach oben. Dadurch wird die Energiewende in Industrie, Stromsystem und Wasserstoffinfrastruktur eng miteinander verknüpft.
Der Umbau der Industrie ist damit nicht nur eine Klimafrage, sondern auch eine industriepolitische Herausforderung. Gleichzeitig bietet die Transformation große Chancen: Neue Technologien, klimafreundliche Grundstoffe und innovative Produktionsverfahren könnten zu einem wichtigen Zukunftsmarkt werden. Die entscheidende Frage lautet deshalb nicht mehr, ob sich die Industrie verändern wird – sondern wie schnell ihr der Wandel gelingt.
Nachdem wir die energieintensiven Sektoren betrachtet haben, die für 90% der deutschen Emissionen verantwortlich sind, wollen wir uns als Nächstes den Landwirtschaftssektor anschauen. Wie können wir im Landwirtschaftssektor die Treibhausgasemissionen reduzieren?