Die Komplexität der industriellen Dekarbonisierung mit Hilfe weicher Systeme in den Griff kriegen

Die Komplexität der industriellen Dekarbonisierung mit Hilfe weicher Systeme in den Griff kriegen

Am 12. Oktober moderierte ich auf der Konferenz Carbon Forward London eine Diskussionsrunde zum Thema industrielle Dekarbonisierung. Da ich kein Spezialist für Kohlenstoffmärkte bin, befand ich mich außerhalb meiner Komfortzone - was immer ein guter Ort ist, um Neues zu lernen und neue Leute zu treffen. Obwohl ich nicht direkt mit dem Kohlenstoffhandel zu tun habe, hat meine Arbeit natürlich damit zu tun. Das erste Mal, dass ich über die Verringerung von Kohlenstoffemissionen und Energieeinsparungen berichtete, war 1993 für den Regionalrat von Strathclyde, der mehrere tausend Gebäude umfasste. Ich habe den Bericht erst neulich in meinem Archiv gefunden. Im Jahr 2005 habe ich dann einen sehr frühen Handel mit dem Emissionshandelssystem durchgeführt, als unser Kunde bei RWE Solutions, Guinness, die Park Royal Brauerei schloss, was natürlich die falsche Art der Dekarbonisierung war.

Meine Diskussionsteilnehmer bei Carbon Forward waren: Andrew McDermott, stellvertretender Geschäftsführer der British Ceramic Confederation, David Phillips, Leiter der Abteilung Capital Markets & New Market Strategy bei Aker Carbon Capture, und Trevor Sikorski, Leiter der Abteilung Natural Gas and Carbon Research bei Energy Aspects. Ihre fachkundigen Beiträge haben mich zum Nachdenken über das Thema angeregt und mir auch viel über die neuesten Entwicklungen bei der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) beigebracht.

In meiner langen Laufbahn im Bereich der Energieeffizienz hat das Interesse an diesem Thema zu- und abgenommen, aber wir befinden uns derzeit definitiv in einer Aufschwungphase, was auf einige offensichtliche Faktoren zurückzuführen ist, insbesondere auf den Anstieg der Energiepreise und die verstärkte Konzentration auf die Energiesicherheit, sowie auf weniger offensichtliche Faktoren wie das wachsende Interesse institutioneller Anleger an diesem Thema. Trotz dieses wachsenden Interesses bleibt die Energieeffizienz das Aschenputtel unter den Energieoptionen, und das Potenzial für kosteneffiziente Verbesserungen ist nach wie vor groß. Die IEA schätzt, dass 40 % der von uns geforderten Emissionssenkungen durch verbesserte Energieeffizienz erreicht werden könnten. Bei unserer Arbeit im Bereich der Energieeffizienz, u. a. durch unser ESCO-in-a-box®-Geschäftsmodell, sehen wir die Notwendigkeit, die Wirtschaftlichkeit vieler Energieeffizienzprojekte zu verbessern, insbesondere bei tiefgreifenden Nachrüstungen. Dies kann die Hinzufügung von Emissionsgutschriften, Biodiversitätsgutschriften und sogar Sozialgutschriften in den Mix für Nachrüstungsprojekte beinhalten.

Andrew skizzierte den Dekarbonisierungspfad für die Keramikindustrie, eine energieintensive Branche, die geografisch weit verstreut ist und einen hohen Anteil an KMU aufweist. Darüber hinaus werden ihre Kohlenstoffemissionen überwiegend durch Wärme und insbesondere durch Hochtemperatur-Wärmeprozesse verursacht, die in der Regel bei 1.200 bis ¹.300 °C, bei einigen Spezialprozessen aber auch bei unglaublichen 2.⁸⁰⁰°C ablaufen. Der Weg zum Netto-Nullpunkt für die Keramikindustrie führt über einen Mix von Technologien: Energieeffizienz (14 % Kohlenstoffreduzierung), Erzeugung vor Ort (1 %), Dekarbonisierung des Netzes (3 %), Wasserstoff (36 %), Elektrifizierung (11 %), Bioenergie (3 %), Kohlenstoffabscheidung (15 %) und Produktübernahme (4 %), wobei 4 % übrig bleiben. Die Verbrennung von Wasserstoff wird an einigen Standorten erprobt, aber es gibt natürlich Probleme mit der Versorgung und der Lagerung. Die Elektrifizierung mag wie eine einfache Option klingen, aber die unterschiedlichen Wärmeübertragungswege, bei denen weniger die Konvektion als vielmehr die Strahlung im Vordergrund steht, bedeuten, dass es notwendig sein kann, die Stapelungsmuster zu ändern, um eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten. Bei der Elektrifizierung geht es nicht nur um einen einfachen Wechsel der Wärmequelle.

David sprach über die modulare Kohlenstoffabscheidungstechnologie von Aker, die jetzt in Norwegen und darüber hinaus in Onshore- und Offshore-Anwendungen eingesetzt wird. Mit Anlagen von 40.000 bis über 400.000 Tonnen pro Jahr hat sich die Technologie inzwischen bewährt, und die Kosten sinken, während die Kohlenstoffpreise steigen. Aker bietet auch die Kohlenstoffabscheidung als Dienstleistung an, wobei die gesamte Lösung einschließlich Abscheidung, Transport und Lagerung zu einem Preis pro Tonne angeboten wird. Ich muss zugeben, dass diese Technologie weiter fortgeschritten ist, als ich bisher dachte, und mit einem steigenden Kohlenstoffpreis wird sie für große Einzelverursacher oder CCS-Zentren rentabler werden.

Trevor sprach über die Risiken der Technologie und darüber, wie für Unternehmen Anreize geschaffen werden könnten, diese Risiken einzugehen. Angesichts der Notwendigkeit, die Klimakrise schnell zu bewältigen, müssen neue Technologien schnell entwickelt und eingeführt werden, und das ist von Natur aus riskant. Unternehmen der verarbeitenden Industrie zögern naturgemäß, wenn es darum geht, unerprobte neue Technologien einzuführen, insbesondere solche, die sich direkt auf den Prozess auswirken. Falsche Entscheidungen dieser Art können tödlich sein.

Die Diskussion erinnerte mich an ein Papier, das ich ¹⁹⁸⁷¹ auf der Grundlage von Teilen meiner Doktorarbeit geschrieben habe und in dem ich ein Soft Systems² Analyse der Energiemanagementfunktion in Unternehmen vorstellte. Darin stellte ich fest, dass Unternehmen bei der Erwägung von Optionen für Energieeffizienzprojekte eine explizite Entscheidung über den Umfang von Forschung, Design und Entwicklung, d. h. das technologische Risiko, treffen müssen, das sie bereit sind, auf sich zu nehmen. Das vorgestellte Modell unterteilt das Energiemanagement in vier Stufen: gute Haushaltsführung, Nachrüstung, Anlagenersatzprojekte und Prozessumgestaltung. Diese gelten auch für die Dekarbonisierung. Gute Haushaltsführung" ist ein veralteter Ausdruck, bedeutet aber in Wirklichkeit, dass man mit dem, was man bereits hat, besser umgeht und sicherstellt, dass das bestehende System mit maximaler Effizienz und minimaler Verschwendung arbeitet. In industriellen Energiesystemen bedeutet dies Maßnahmen wie die Sicherstellung, dass die Steuersysteme gut funktionieren, die Brenner effizient feuern und die Kondensatableiter funktionieren. Dies ist die grundlegende Ebene des Energiemanagements, die in vielen energieintensiven Industrien in der Regel recht gut beherrscht wird. In weniger energieintensiven Branchen und in Gebäuden neigt es dazu, im Laufe der Zeit nachzulassen. Hier können Verfahren wie ISO50001 nützlich sein, da sie die Managementprozesse systematisieren, anstatt die Dinge dem Zufall zu überlassen. Selbst in den bestgeführten Unternehmen gibt es wahrscheinlich noch Möglichkeiten, auf diese Weise Energie und Kohlenstoff einzusparen. Obwohl dies nicht auf die Industrie zutrifft, hatten wir vor kurzem ein Beispiel auf dem Wohnungsmarkt, wo während der Energiepreiskrise herauskam, dass fast alle der Millionen von Brennwertkesseln, die als energiesparend verkauft wurden, auf hohe Vorlauftemperaturen eingestellt waren, was bedeutet, dass sie nicht kondensieren, was bedeutet, dass die Haushalte ca. 6-8 % ihres Gasverbrauchs verschwendeten. Durch die Senkung der Vorlauftemperaturen wird der Energieverbrauch gesenkt, ohne dass der thermische Komfort beeinträchtigt wird - bessere Haushaltsführung oder Energiemanagement.

Bei der Nachrüstung geht es darum, die Effizienz einer Anlage oder eines Gebäudes zu verbessern, z. B. durch Isolierung, ein Steuerungssystem oder neue, effizientere Brenner. Beim Ersatz einer Anlage geht es um Dinge wie den Austausch einer Produktionslinie, wobei im Wesentlichen die gleiche Prozesstechnologie verwendet wird. Eine neue Anlage oder ein neues Gebäude ist in der Regel effizienter als eine bestehende Anlage, selbst wenn die grundlegende Prozesstechnologie dieselbe ist, da die Effizienz von Komponenten wie Motoren und Antrieben usw. schrittweise verbessert wird.

Die letzte Stufe, die Neugestaltung der Prozesse, ist eindeutig die kapitalintensivste, forschungs- und entwicklungsintensivste und risikoreichste. Bei der Dekarbonisierung geht es um Dinge wie die Umstellung der Stahlproduktion von Eisenerz in Hochöfen auf Direktreduktion mit Wasserstoff. Dazu gehören auch Änderungen des Materialeinsatzes und des Verfahrens, wie die Umstellung der Zementproduktion von Klinker aus Kalkstein auf alternative Rohstoffe.

Ein wichtiger Aspekt des Modells der weichen Systeme des Energiemanagements, der auch für die Dekarbonisierung gilt, ist die Notwendigkeit einer "kontextuellen Bewertung", d. h. wie passt die vorgeschlagene Maßnahme zu anderen Strategien, Entwicklungen und Entscheidungen in der Organisation. Dazu können Dinge gehören wie: Gibt es einen Plan - oder sogar einen Vorschlag - für eine Standortverlagerung; wo stehen Sie im Hinblick auf den normalen Anlagenaustauschzyklus; passt die vorgeschlagene Änderung zur Produktstrategie? Das Zusammenspiel von technischer Bewertung, finanzieller Bewertung und kontextbezogener Bewertung kann ein iterativer Prozess sein, der selbst zu neuen Ideen führen kann. Ich sagte 1987: "Um diese Analysen gut durchführen zu können, muss man in der Lage sein, über die normalerweise akzeptierten Grenzen des Energiemanagements hinaus zu denken, und man muss ein hohes Maß an Kommunikation innerhalb der Organisation haben". Dies gilt auch für die Dekarbonisierung - schließlich ist das Unternehmen dazu da, seine primäre Funktion zu erfüllen, und die Dekarbonisierung an sich ist nicht sein Ziel, sondern eher ein Zwang, der den Wandel vorantreibt. Die Wechselwirkungen zwischen den vorgeschlagenen Lösungen sowie die Wechselwirkungen mit anderen Aspekten der Organisation müssen umfassend bewertet werden.

Es ist relativ einfach, einen generischen Dekarbonisierungspfad für eine Branche zu ermitteln. Es ist viel komplexer, diesen Weg in einen spezifischen Aktionsplan für ein bestimmtes Unternehmen zu übertragen, da die technischen, finanziellen und kontextbezogenen Bewertungen für dieses Unternehmen - mit all den spezifischen Einschränkungen - vorgenommen werden müssen und die Wechselwirkungen zwischen Maßnahmen und anderen Faktoren berücksichtigt werden müssen. Die damit verbundenen technologischen Risiken müssen überprüft werden, und es muss eine ausdrückliche Entscheidung über die Höhe des Risikos getroffen werden, das eingegangen werden soll. Dies wiederum muss gegen die Risiken des Nichthandelns - finanziell, wirtschaftlich und ökologisch - abgewogen werden.

Das Ergebnis sollte ein langfristiger Plan mit definierten Programmen und Investitionsprojekten mit voraussichtlichen Zeitplänen, identifizierten Risiken und einer Bewertung der Auswirkungen auf Emissionen und andere Vorteile sein. Es wird ein lebendiger Plan sein, der sich in Reaktion auf technologische und wirtschaftliche Veränderungen weiterentwickelt. Diese Art von umfassender Analyse ist in allen Organisationen schwierig, vor allem aber in KMU, wo die Kapazitäten für diese Art von Bewertungen und Entscheidungen eher begrenzt sind und wahrscheinlich externe Unterstützung benötigt wird. Wenn Sie Hilfe bei der Entwicklung eines Dekarbonisierungsplans benötigen, wenden Sie sich bitte an mich oder an das Beratungsteam von ep.

1. Ein Soft-Systems-Modell des Energiemanagements und Checklisten für Energiemanager. Angewandte Energie 27 (1987) 229-241
2. Die Soft-Systems-Methodik ist eine organisierte Denkweise^{, die} auf problematische soziale Situationen und das Management von Veränderungen durch Handeln anwendbar ist. Sie wurde an der Universität von Lancaster entwickelt, hauptsächlich von Peter Checkland. Diese komplexen Situationen werden als "weiche Probleme" bezeichnet. Dabei handelt es sich in der Regel um reale Probleme, bei denen die Ziele und Zwecke des Problems selbst problematisch sind. Beispiele für weiche Probleme sind: Wie kann die Bereitstellung von Gesundheitsdiensten verbessert werden? und Wie kann man Obdachlosigkeit bei jungen Menschen bewältigen? Weiche Ansätze gehen stillschweigend davon aus, dass sich die Sicht der Menschen auf die Welt ständig ändert und sich auch ihre Präferenzen ändern. Siehe: Systems Thinking, Systems Practice. 1981. Wiley. ISBN 978-0-471-98606-5

Quelle: https: //www.onlyelevenpercent.com/applying-soft-systems-to-the-complexities-of-industrial-decarbonisation/