|
Ein mögliches Leitbild des Nachhaltigen Wirtschaftens stellt die Vision
einer "Zero Emission Region" mit minimierten
Ressourcenverbräuchen, maximiertem Einsatz erneuerbarer Ressourcen sowie
minimierten Emissionen dar. Die Realisierung dieser Vision erscheint unter
Berücksichtigung der heutigen Produktionsstrukturen und Rahmenbedingungen
schwierig, weshalb das Konzept einer "Zero Emission Region"
im Rahmen dieses Projektes anhand eines Leitprojektes überprüft und
exemplarisch umgesetzt werden soll. Aufgrund der Bedeutung der mit der
Energiebereitstellung und -umwandlung verbundenen Emissionen wird dazu der
Sektor der Energie gewählt. Nicht zuletzt vor dem Hintergrund der
Liberalisierung des Elektrizitätssektors und der damit einhergehenden
Öffnung der Märkte besteht die Notwendigkeit, umweltschonende
Energieversorgungssysteme einzusetzen bzw. deren Existenz sicherzustellen.
Schließlich bietet der Bereich der Energie optimale Voraussetzungen für
die erfolgreiche Umsetzung des "Zero-Emission-Gedankens", da
sowohl bei der Bereitstellung wie auch bei der Nutzung von Energieströmen
noch beachtliche Potentiale zur Reduktion von Umweltbelastungen
existieren, deren Umsetzung auch bei einer rein ökonomischen
Betrachtungsweise anzustreben ist. Aufgrund der eingeschränkten
Nutzungsmöglichkeiten der Industrie anfallenden Abwärme bei
betriebsinternen Lösungen bedarf es allerdings vor allem
überbetrieblicher Vernetzungen, um ökologische und ökonomische Vorteile
simultan zu erreichen.
Die Zielsetzung des beantragten Projekts liegt in der Bestimmung des Vernetzungspotentials
mehrerer Industrieunternehmen, die dicht beieinander in der Nähe des
Karlsruher Rheinhafens angesiedelt sind, und der dadurch realisierbaren
positiven ökologischen und wirtschaftlichen Effekte. Dazu zählen neben
den Energieeinsparungen auch Umweltentlastungseffekte wie Emissions-,
Energieträgertransport- und Abfallvermeidung, die als positive und vor
allem regional bedeutsame Folge-Effekte mit in die Bewertung einfließen.
Neben den Stadtwerken Karlsruhe als Versorgungsunternehmen werden als
potentielle Energienachfrager mehrere energieintensive Unternehmen wie
bspw. eine Raffinerie, eine Papierfabrik, ein Automobilbauer, ein
Ligninverarbeiter sowie die städtische Kläranlage berücksichtigt. Alle
Unternehmen sind dicht beieinander in der Nähe des Karlsruher Rheinhafens
angesiedelt, mit einer maximalen Entfernung von etwa 5 km zwischen den
Unternehmensstandorten. Insbesondere die Mineralölraffinerie und die
Papierfabrik - zusammen mit einem Bedarf an elektrischer Leistung von etwa
200 MWel, einem Bedarf an Niederdruckdampf (ND-Dampf) von über 360 MWth
und an Mitteldruckdampf (MD-Dampf) von etwa 160 MWth - stellen
Schlüsselakteure im Bereich Energie der TechnologieRegion Karlsruhe dar.
Bislang wird der Strom- und Prozesswärmebedarf der Unternehmen durch
betriebseigene Anlagen sowie durch Strombezug aus dem Netz der Stadtwerke
Karlsruhe gedeckt. Aufgrund der Altersstruktur einzelner Kessel und
Turbinen sowie des Anstiegs des Energiebedarfs durch geplante
Produktionserweiterungen stehen in den Unternehmen Ersatz- und
Erweiterungsmaßnahmen im Bereich der Energieversorgung an.
Für das ausgewählte Energienetzwerk und dessen Einbindung in das
öffentliche Versorgungsnetz sollen die Schwachstellen in der bisherigen
Energiebereitstellung aufgezeigt werden. Aufbauend auf der Identifikation
von Schwachstellen sind Ansätze und Handlungsempfehlungen
hinsichtlich der Deckung des vernetzten Energiebedarfs zu identifizieren,
deren Realisierung nicht nur Einsparpotentiale hinsichtlich
Emissionen in die Medien Luft, Wasser und Boden, sondern auch hinsichtlich
der finanziellen Ressourcen in den betroffenen Unternehmen eröffnen. Im
Rahmen einer Vorstudie zu diesem Projekt wurde am Institut für
Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) die gemeinsame
Versorgung zweier der in diesem Antrag berücksichtigten Industriekunden -
der Mineralölraffinerie und sowie der Papierfabrik - durch eine Gas- und
Dampfturbinenanlage (GuD-Anlage) analysiert. Da die existierenden Anlagen
der beiden Industriekunden das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht haben,
wurde die Deckung des vernetzten Bedarfs mit Hilfe einer neuen GuD-Anlage
der getrennten Energieversorgung durch neu errichtete
Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen sowie Spitzenlastkessel gegenübergestellt.
Abbildung 1: Zukünftige Versorgungsstruktur
bei gemeinsamer Versorgung der beiden Unternehmen (längere Ladezeit!)
Es zeigte sich, daß durch Errichtung des Gas- und
Dampfturbinenprozesses zur gemeinsamen Versorgung der beiden
Industriekunden die CO2-Emissionen um bis zu 35 % gesenkt werden und
deutliche Verbesserungen der ökonomischen Situation der Energienachfrager
erzielt werden können.
Im Rahmen des Projektes wird die getrennte Versorgung der Unternehmen
den Möglichkeiten zur nachträglichen Vernetzung und der Errichtung
von neuen Energiebereitstellungsanlagen zur Deckung des (gesamten)
Bedarfs der Unternehmen unter ökonomischen und ökologischen
Gesichtspunkten gegenübergestellt. Aufgrund der Vielzahl an
Energiebereitstellungsanlagen in der TechnologieRegion Karlsruhe, die
teilweise nur zu einem geringen Teil ausgelastet sind, soll als dritte
Möglichkeit die Deckung des (gesamten) Bedarfs durch existierende
Kapazitäten von Versorgungsunternehmen analysiert werden.
Schließlich werden auch Optionen zur Bedarfsdeckung im liberalisierten
Elektrizitätsmarkt wie bspw. Bezug von Dritten, über einen Stromhandel
(Over the Counter) oder über eine Börse unter ökonomischen und
ökologischen Kriterien bewertet.
Als methodisches Instrumentarium zur Entwicklung und Bewertung
von ökonomischen und ökologischen Vernetzungs- und Einsparpotentialen
wird - aufbauend auf einem bereits existierenden Modell für die
Stadtwerke Karlsruhe - ein stark disaggregiertes Energieflußmodell
entwickelt. Mit Hilfe des Modells werden einerseits die noch vorhandenen
Umwelt- und Unternehmensentlastungseffekte identifiziert, andererseits die
Auswirkungen infolge der Vergrößerung der ausgetauschten Ströme, der
Errichtung von neuen vernetzten Bereitstellungskapazitäten sowie des
Verzichts auf Eigenerzeugung und Versorgung über existierende Anlagen von
Energieversorgungsunternehmen bestimmt. Vor dem Hintergrund enormer
Energie- und Stoffströme des Raffineriekomplexes sowie unter dem Aspekt
zukünftiger Spezifikationsänderungen bei Raffinerieprodukten auf dem
Kraftstoffsektor werden die in der Raffinerie ablaufenden Prozesse
besonders beachtet. Zur Untersuchung der Nachhaltigkeit veränderter
technischer oder organisatorischer Abläufe wird die Betrachtung der
Energieströme durch die Untersuchung der damit verbundenen Stoffströme
ergänzt, um die quantitativen und qualitativen Umweltauswirkungen der
Energiebereitstellung ganzheitlich bewerten zu können. Im Rahmen des
Projektes soll weiterhin analysiert werden, welche anderen Unternehmen mit
in das Energienetzwerk zu integrieren sind, da sie Energieströme,
die in einem der Unternehmen anfallen, nutzen können. Des weiteren ist
die Realisierung der zu erarbeitenden Lösungsvorschläge in Gang zu
bringen. Dies setzt den Aufbau funktionierender Kooperationen durch
Integration aller betroffenen Akteure in einen offenen
Kommunikationsprozeß voraus. Ziel ist die Schaffung einer breiten Basis
für die entwickelten Lösungsvorschläge, wobei insbesondere die
Akzeptanzprobleme zwischen den beteiligten Unternehmen im Hinblick auf ein
überbetriebliches Energiemanagement aufgezeigt und Handlungsempfehlungen
zu deren Überwindung entwickelt werden. Schwerpunkt der
sozialwissenschaftlichen Arbeiten ist die vergleichende Analyse der
Erfolgsbedingungen für Vernetzungskonzepte. Insbesondere ist zu
analysieren, ob Kooperationsprobleme besser durch eine hierfür von den
Beteiligten eigens errichtete Institution, wie beim Verwertungsnetzwerk in
Kalundborg, oder durch ein dezentrales Kommunikationsforum mit Akteuren
aus sämtlichen Unternehmen und Instituten unterschiedlicher Fachbereiche,
wie in diesem Projekt angestrebt, bewältigt werden können. Zum
Untersuchungsumfang gehört auch, die potentiellen Nutzer, Anbieter und
Konsumenten mit den Vorstellungen des regionalen Energiemanagementkonzepts
vertraut zu machen, eine "Network Identity" aufzubauen
und zu gewährleisten, daß zukünftige Veränderungen in der
Netzwerkstruktur berücksichtigt werden. Abgerundet wird das Projekt durch
die Analyse von Möglichkeiten zur Übertragung der Ergebnisse auf
Unternehmen auch in anderen Regionen. Hierzu soll ein allgemeingültiger
Prüfkatalog für die Realisierung eines solchen Energienetzwerks
entwickelt werden.
Abbildung 2 (Achtung länger Ladezeit)
Projektstruktur
|
|
