11 Minuten Lesezeit 16 April 2021
Ingenieurin in der Produktion

Welchen Beitrag der Maschinenbau zur Dekarbonisierung leisten kann

Von Martin Neuhold

EY Europe West Advanced Manufacturing and Supply Chain & Operations Leader

Stößt mit Herz und Verstand nachhaltige Veränderungen an, hilft Menschen und Organisationen dabei, zu gewinnen. Lebt mit seiner Familie im Schwarzwald und fährt dort gerne Mountainbike.

11 Minuten Lesezeit 16 April 2021

Die deutsche Wirtschaft arbeitet daran, die europäischen Klimaziele zu erreichen. Maschinen- und Anlagenbauer sind als tragende Säulen der Industrie ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Klimaneutralität.

Überblick
  • Dank ihrer Schlüsselrolle beim Erreichen der Klimaziele eröffnen sich Maschinen- und Anlagenbauern auch besondere Chancen.
  • Hersteller sollten wissen, in welchen Bereichen ihre Kunden im Zuge der Dekarbonisierung Bedarf an innovativen neuen Lösungen haben werden.
  • Für Klimaneutralität ist unter anderem die Energieeffizienz entscheidend. Grundlegend neue Konzepte wie die Kreislauf- und Wasserstoffwirtschaft werden immer wichtiger.

Die Transformation der Wirtschaft in Richtung Klimaneutralität ist fundamental wichtig. Die Ziele Deutschlands und der Europäischen Union (EU), bis 2050 klimaneutral zu sein, sind ambitioniert. Wer sie erreichen will, muss konsequent handeln. Der eingeschlagene Weg ist unumkehrbar, Nichtstun auch für Unternehmen keine Option. Die Dekarbonisierung bedeutet unter anderem die Abkehr von fossilen Energieträgern.

Unter den wichtigsten Kunden der Maschinen- und Anlagenbauer spüren besonders die Automobilhersteller schon heute ganz konkret, was das bedeutet. Weil ihre Flotten trotz großer Anstrengungen die Vorgaben der EU zum CO2-Ausstoß noch nicht erreichen, stehen ihnen hohe Strafzahlungen bevor. Sicherheitshalber stellen sie Hunderte Millionen Euro zurück. Auch dem Bundeshaushalt drohen Milliardenbelastungen für Kompensationen, wenn Deutschland die von der EU vorgegebenen Klimaschutzziele verfehlt.

Wenn etwas viel Geld kostet, gibt man auch viel Geld aus, um es zu vermeiden.

Wollen sie die Klimaschutzziele erreichen und mögliche Strafzahlungen vermeiden, müssen alle Bereiche der Industrie konsequent CO2-Emissionen entlang der gesamten Wertschöpfungskette reduzieren. Teilweise werden hierzu völlig neue Produktionsprozesse und -technologien benötigt. Für Maschinen- und Anlagenbauer ergeben sich daraus viele Möglichkeiten, sich an diesen Prozessen zu beteiligen und davon zu profitieren – denn der Maschinenbau hat eine Schlüsselposition inne, die ihm in dieser Transformation einmalige Chancen eröffnet. 

1. Warum der Maschinenbau etwas tun kann

Der Maschinen- und Anlagenbau selbst ist nur für einen winzigen Teil des weltweiten CO2-Ausstoßes direkt verantwortlich: Laut Erhebungen von Our World in Data macht er gerade einmal 0,5 Prozent der weltweiten Emissionen aus; der größte Teil davon entsteht entlang der Lieferketten, nur 11,0 Prozent bei der eigenen Fertigung.

Trotz ihrer geringen eigenen Emissionen hat die Branche aber eine entscheidende Funktion: Indem sie die entsprechenden Anlagen herstellt, schafft sie erst die Voraussetzungen dafür, dass Unternehmen der Energie- oder Automobilbranche die deutschen und europäischen Klimaziele erreichen können.

2. Warum der Maschinenbau etwas tun muss

Wenn der CO2-Preis steigt und Regulierungen schärfer werden, lohnen sich existierende Geschäftsmodelle und Lösungen mit einem hohen Ausstoß an Treibhausgasen immer weniger. Mehr Regulierung führt auch dazu, dass Politik, Investoren, Kunden und Verbraucher höhere Ansprüche an Nachhaltigkeit und Transparenz stellen. Gefragt sind Innovationen und neue Produkte.

Der zunehmende Druck zwingt Unternehmen zum Handeln. Sie müssen nachhaltige Geschäftsmodelle entwickeln, Stakeholder überzeugen, nachhaltiges Handeln beweisen und ihren CO2-Fußabdruck in der gesamten Lieferkette verringern – das betrifft auch Maschinen- und Anlagenbauer. Wer frühzeitig handelt, ist vorbereitet auf zukünftige Regulierungen und dynamische Marktentwicklungen.

3. Warum der Maschinenbau mehr tun sollte

Der Kampf gegen den Klimawandel benötigt „grüne“ Technologien. Doch diese müssen erst noch entwickelt oder deutlich weiterentwickelt werden. Das geht nicht ohne den Maschinenbau.

Umweltschutz und Dekarbonisierung führen zu Innovation. Wer frühzeitig die richtigen Weichen stellt und auf Konzepte wie die Circular Economy setzt, schafft neue Wettbewerbschancen und Wachstum. 

EYCarbon

Die Dekarbonisierung treibt die nächste große Transformation voran, die unsere Wirtschaft und Gesellschaft in Richtung Nachhaltigkeit umgestaltet. Um die Herausforderungen der Dekarbonisierung zu meistern und die Chancen zu nutzen, haben wir EYCarbon gegründet.

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Drei Strategien für den Maschinenbau

1. Exploitation: Bestehende Technologien verstärkt nutzen

Um bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen, sind große Schritte nötig, etwa die vollständige Klimaneutralität der Stahlproduktion. Die komplette Transformation aller Branchen wird ihre Zeit brauchen und ist nicht in wenigen Jahren machbar. Bis das große Ziel erreicht ist, sind auch vermeintlich „kleine“ effizienzsteigernde Aktivitäten in ihrer Summe wichtig, um CO2 einzusparen. Alle Wirtschaftsbereiche können bereits bestehende, technisch machbare Lösungen umsetzen und davon profitieren:

  • mehr Energieeffizienz (z. B. Wärmerückgewinnung)
  • mehr Automatisierung von Gebäudetechnologie (z. B. Sensorik)
  • mehr erneuerbare Energien

Dafür benötigen sie die entsprechenden Anlagen, die Maschinenbauer liefern können. Und natürlich sollten Maschinen- und Anlagenbauer in ihrer eigenen Fertigung selbst mit gutem Vorbild vorangehen.

2. Expansion: Entwicklungen vorantreiben

Unternehmen müssen technisch machbare und marktreife Lösungen weiterentwickeln und perfektionieren – mit dem Ziel, diese zum Standard zu machen. Im Zuge dieser Verbesserung und Umrüstung wird der Bedarf nach neuen, effizienteren Maschinen und Anlagen weiterwachsen. Besonders lohnende Bereiche sind die folgenden:

  • Elektromobilität

    Die Umstellung auf elektrische Antriebe ist in vollem Gang. Neben dem Bau der Fahrzeuge bietet die nötige Ausweitung der Batterieproduktion enormes Potenzial für Anlagenbauer, auch bei Forschung und Entwicklung.

  • Wasserstoff

    Ohne Wasserstoff als Energieträger wird die Dekarbonisierung nicht gelingen. Lange stand die Brennstoffzelle als möglicher Pkw-Antrieb im Mittelpunkt. Inzwischen ist jedoch klar, dass in erster Linie die Industrie Wasserstoff als CO2-frei erzeugten Energieträger zum Beispiel in folgenden Bereichen benötigen wird:

    • Um die Stahlproduktion auf „grünen“, also klimaneutralen Stahl umzustellen, ist Wasserstoff essenziell.
    • In der chemischen Industrie kann Wasserstoff als Feed Stock kohlenstoffhaltige Grundstoffe ersetzen.

    Die notwendige Infrastruktur aufzubauen bietet große Chancen für den Maschinenbau; nötig sind etwa Anlagen für Wasserstoffgewinnung und Elektrolyse sowie Pipelines.

  • Windkraft und Elektrolyse

    Wasserstoff ist ein hervorragender Energiespeicher, doch noch sind die Verluste bei der Umwandlung hoch. Verlustraten von ca. 30 Prozent des verwendeten Stroms aus erneuerbaren Energien trüben bei „Power to Gas“ die Energiebilanz. Um weitere Transport- und Leitungsverluste zu vermeiden, wären erzeugungsnahe Elektrolyseanlagen direkt an Windkraftanlagen geeignet. Sie würden auch vermeiden, dass Windräder angehalten werden müssen, wenn gerade zu viel Strom im Netz ist. 

  • Biokraftstoff

    In Zukunft kann es günstiger und – bei richtiger Umsetzung – auch umweltfreundlicher sein, Pflanzen zu einem vertretbaren Anteil als Grundstoff für Treibstoffe anzubauen. Die deutschen Maschinenbauer, die in alle Welt exportieren, sollten auch im Blick behalten, welche Technologien für einen ökologischen Anbau nötig werden.

Die Circular Economy bringt in vielen Bereichen tiefgreifende Veränderungen:

  • In Zukunft wird immer mehr wiederverwendet statt verschrottet. Technologische Branchen und die Automobilindustrie benötigen Anlagen, die ihre gebrauchten Geräte automatisiert in Einzelteile zerlegen und so zum Beispiel Rohstoffe aus Batterien wiedergewinnen. Die Lebensdauer von Komponenten kann dann länger sein als die der Endprodukte.
  • Das Prinzip „Features per Knopfdruck“ anstelle von aufwendigen Sonderserien ermöglicht ein Second Life für Anlagen, die an andere Anwender weiterverkauft und dort umgerüstet werden können.
  • Auch die Stahlindustrie muss ihre Produkte wiederverwenden und zum Beispiel alte Schienen in gleicher Qualität aufbereiten. Dafür werden spezielle Maschinen und Anlagen gefragt sein. Bis die Stahlproduktion komplett dekarbonisiert ist, müssen die Ziele anders erreicht werden, etwa durch verlängerte Einsatzzyklen von Stahl und Edelstahl.
3. Exploration: In die Zukunft denken

Einige Technologien, die bei der Dekarbonisierung helfen können, sind noch nicht ausgereift oder für eine breite Nutzung noch zu teuer. Dazu zählen die folgenden:

  • Carbon Capture: Wie kann abgeschiedenes und eingelagertes CO2 genutzt werden – und welche Anlagen wären dafür nötig?
  • Carbon to Chem: Die bei der Stahlproduktion anfallenden Gase, inklusive großer Mengen CO2, könnten eingefangen und zu chemischen Wertstoffen verarbeitet werden, statt sie freizusetzen oder in der Stromproduktion zu verbrennen.
  • Emissionsfreie Luftfahrt: Laut dem Bundesverband der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt sind reine Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeuge realisierbar. Bei Verwendung von grünem Wasserstoff bieten sie langfristig das Potenzial für ausreichende Leistung und Reichweite auch in der kommerziellen Luftfahrt. Die Technologie für solche alternativen Antriebslösungen ist noch kaum ausgereift, der Forschungsbedarf ist groß. Insbesondere müssen die Leistungs- und die Energiedichte aller Komponenten im System erhöht werden.

Maschinen- und Anlagenbauer stehen ebenso wie die gesamte Industrie vor großen Herausforderungen. Doch diese bedeuten zugleich großen Bedarf nach ihren Lösungen. Wer jetzt vorangeht, erlangt einen Wettbewerbsvorsprung gegenüber langsameren und weniger innovativen Wettbewerbern.

Fazit

Die Wirtschaft muss über die bisherigen Maßnahmen hinaus Anstrengungen unternehmen, wenn die Begrenzung des Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad Celsius gelingen soll. Dafür ist unter anderem die Energieeffizienz entscheidend, es braucht aber auch grundlegend neue Konzepte wie die Kreislauf- und Wasserstoffwirtschaft. In allen Branchen besteht dabei Bedarf an innovativen, effizienten Anlagen. Das bringt Maschinen- und Anlagenbauer in eine Schlüsselposition, die ihnen profitable neue Geschäftsfelder eröffnen kann. 

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Von Martin Neuhold

EY Europe West Advanced Manufacturing and Supply Chain & Operations Leader

Stößt mit Herz und Verstand nachhaltige Veränderungen an, hilft Menschen und Organisationen dabei, zu gewinnen. Lebt mit seiner Familie im Schwarzwald und fährt dort gerne Mountainbike.