Chemieindustrie

Die Chemieindustrie ist eine der energieintensivsten Branchen in Deutschland. Damit fällt ihr eine besondere Bedeutung beim Umbau des Energiesystems und der Reduzierung von Treibhausgasemissionen zu.

Die damit verbundenen Herausforderungen stellen für die deutsche Chemieindustrie auch eine große Chance dar, um sich langfristige internationale Wettbewerbsvorteile zu verschaffen.

Als drittgrößte Industriebranche erwirtschaftet die chemisch-pharmazeutische Industrie rund 10 Prozent des deutschen Industrieumsatzes.Gemessen am Umsatz steht sie damit weltweit an vierter Stelle hinter den USA, Japan und China. Ihre große Bandbreite an Produkten reicht von organischen Grundstoffen, Petrochemikalien, Polymeren, anorganischen Grundchemikalien, Fein- und Spezialchemikalien, Wasch- und Körperpflegemitteln bis zu Pharmazeutika. Die chemische Industrie ist damit ein wichtiger Zulieferer, unter anderem für den Maschinenbau, die Textilwirtschaft, die Bauwirtschaft oder den Fahrzeugbau. Doch ist die stark exportabhängige Branche auch mit enormen Herausforderungen konfrontiert wie internationalen Handelsstreitigkeiten, dem Brexit, stark fluktuierenden Energiepreisen oder dem Erreichen von immer schärfer werdenden klimaschutzpolitischen Zielvorgaben.

Als eine der energieintensivsten Branchen in Deutschland fällt der chemischen Industrie eine besondere Bedeutung beim Umbau des Energiesystems und der Reduzierung von Treibhausgasemissionen zu. Einerseits ermöglicht sie mit ihren vielfältigen und innovativen Produkten anderen Industrien und Sektoren, ihre CO2-Emissionen zu senken – zum Beispiel mittels Carbonfasern für Windkraftanlagen, Beschichtungen von Solarzellen, Wärmedämm-Materialien für Gebäude oder Leichtbau-Karosserien für E-Autos. Die chemische-pharmazeutische Industrie investiert jährlich über 11 Milliarden Euro in Forschung und Entwicklung – so viel wie kaum eine andere Branche. Andererseits ist der Transformationsbedarf ihrer Produktionsprozesse besonders groß, da fossile Energieträger gegenwärtig auch die Ausgangsstoffe für chemische Produkte bilden. Die damit verbundenen Herausforderungen stellen für die deutsche Chemieindustrie gleichzeitig aber auch große Chancen dar, um sich langfristige internationale Wettbewerbsvorteile zu verschaffen.

Anzahl der Unternehmen: In Deutschland gibt es rund 2200 chemische und pharmazeutische Unternehmen, wobei der Herstellung von chemischen Erzeugnissen etwa 1.800 Unternehmen zuzuordnen sind.

Beschäftigte: 462.553 Mitarbeiter waren im Jahr 2018 in der chemisch-pharmazeutischen Industrie beschäftigt, zwei Prozent mehr als im Vorjahr. Die chemische Industrie zählte 343.018 Mitarbeiter, die pharmazeutische Industrie 119.535.

Durchschnittliche Betriebsgröße: Die Branche ist größtenteils mittelständisch geprägt. Von den rund 2.200 Chemie- und Pharmaunternehmen haben fast 85 Prozent weniger als 250 Beschäftigte. Allerdings dominieren im Bereich der Grundstoffchemie wenige Großunternehmen.

Gesamtumsatz: 2018 lag der Gesamtumsatz bei knapp 203 Milliarden Euro, ein Plus gegenüber dem Vorjahr von 3,8 Prozent. Im Ausland wurden beinahe 127 Milliarden Euro umgesetzt, im Inland etwas mehr als 76 Milliarden Euro.

CO2-Emissionen: Die direkten Treibhausgasemissionen der chemischen Industrie beliefen sich im Jahr 2018 auf 43,2 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente, wovon etwa 9 Millionen Tonnen auf Prozessemissionen zurückzuführen sind. An den Emissionen der gesamten verarbeitenden Industrie in Deutschland beträgt der Anteil der chemischen Industrie rund 22 Prozent.

Gesamtenergieverbrauch: Mit rund 322 TWh war die chemische Industrie im Jahr 2018 der größte Energieverbraucher unter den verarbeitenden Industrien. Davon wurden allerdings mehr als ein Drittel der Energieträger stofflich eingesetzt. Ausschließlich auf die energetische Verwendung entfielen rund  205 TWh, was etwa 22 Prozent des Energieverbrauchs der gesamten deutschen Industrie entspricht.

Energieintensität: Die Chemiebranche zählt zu den energieintensiven Industrien. 2017 betrug der Anteil der Energiekosten an der Bruttowertschöpfung durchschnittlich 12,2 Prozent (ohne den stofflichen Einsatz von Energieträgern)

Ziele der Branche

Die Chemieindustrie bekennt sich zum Klimaschutz und unterstützt die Ziele des Green Deals der EU. Sie strebt eine beinahe vollständige Reduzierung ihrer Treibhausgasemissionen bis 2050 an und hält dies mithilfe neuer Produktionstechnologien in Deutschland für machbar. Allerdings seien  hierfür passende Rahmenbedingungen notwendig, wie ein dauerhaft niedriger Strompreis und ein kosteneffizienter Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung. Günstige Rohstoffkosten, insbesondere von grünem Wasserstoff, sieht die Branche als weitere Voraussetzung für den Einsatz neuer Verfahren.

Absehbare Schwierigkeiten/Konflikte

Im Vergleich zu anderen Industriebranchen macht die starke stoffliche und energetische Kopplung der Produktionsketten den Transformationsprozess der chemischen Industrie anspruchsvoll. Insbesondere zur Herstellung von chemischen Grundstoffen werden fossile Energieträger als Rohstoff verwendet, die es in großen Mengen zu ersetzen gilt. Durch die Umstellung auf klimaneutrale Prozesse ist ein stark steigender Energiebedarf zu erwarten.

Lösungsansätze

Zentrale Schritte sind die Kreislaufführung von Rohstoffen, der Einsatz neuer Prozesstechnologien, beispielsweise strombasierter Verfahren sowie die weitere Steigerung der Energieeffizienz und Brennstoffsubstitution in eigenen Kraftwerken. Auch gilt es, die Rohstoffbasis auf alternative Rohstoffe, wie Biomasse, recycelte Kunststoffabfälle, Wasserstoff, sowie die Abscheidung und Verwendung von CO2 (sogenannte Carbon Capture and Utilization, CCU) umzustellen.

Die Chemieindustrie hat sowohl den größten industriellen Strombedarf als auch den größten Bedarf an industrieller Prozesswärme in Deutschland. Dabei entfallen über 86 Prozent des Energieverbrauchs der Branche auf die Grundstoffchemie, die anderen 14 Prozent auf die sonstige chemische Industrie (siehe auch die Energiebilanz der Bundesrepublik Deutschland 2017). Zu den energieintensivsten Produkten gehören Ethylen, Chlor, Ammoniak, Propen, Benzol, Methanol und Soda.

Im Jahr 2018 verbrauchte die Branche rund 54 Terawattstunden (TWh) Strom. Ein Anteil von rund 30 Prozent dieser Strommengen stammten dabei aus eigenen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK).

Der Wärmebedarf betrug im gleichen Jahr 147,5 TWh . Dieser war zu rund 96 Prozent durch notwendige Prozesswärme bedingt. Über 80 Prozent konnte die Branche durch eigene KWK-Anlagen oder reine Wärmeerzeugungsanlagen decken. Ein weiterer wesentlicher Teil des Energiebedarfs wurde durch Nutzung der Abwärme aus chemischen Prozessen gewonnen.

Der stoffliche Energieeinsatz wurde 2018 mit 116,8 TWh angegeben. Hauptrohstoffe der Branche sind Naphtha (Rohbenzin) mit einem Anteil von 75 Prozent und Erdgas mit einem Anteil von 11 Prozent.

Auch in den kommenden Jahren sind durch stetige Optimierungen weitere Energieeffizienzgewinne zu erwarten. Dabei ist in der Spezialchemie generell mit größeren Energieeinsparpotenzialen zu rechnen als in der Basischemie. Zudem ist zu erwarten, dass der Einsatz von Erdgas in standorteigenen KWK-Anlagen sukzessive sinkt und zur Prozesswärmeerzeugung zunehmend erneuerbare Energien genutzt werden.

Mit der Umstellung auf strombasierte Verfahren ist mittelfristig mit einem massiv steigenden Strombedarf zu rechnen. Das betrifft beispielsweise die Herstellung von synthetischem Naphtha, elektrisch beheizte Cracker oder die Wasserstoffelektrolyse bei der Ammoniakproduktion. Zudem wird sich ab 2035 auch die Rohstoffbasis der chemischen Industrie massiv wandeln: fossile Rohstoffe könnten dann, durch den starken Ausbau neuer Syntheserouten, fast vollständig durch Biomasse, Kunststoffabfälle und CO2 ersetzt werden.

Bereits in den vergangenen Jahren gelang es der Branche, einen hohen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten, sei es durch effizientere Anlagen oder einen Brennstoffwechsel von Kohle auf Erdgas. So sanken die Treibhausgasemissionen von 1990 bis 2018 um 51 Prozent und der absolute Energieverbrauch verringerte sich um 17 Prozent, obwohl die Produktion einen Anstieg um 76 Prozent verzeichnete. Die spezifischen Treibhausgasemissionen sanken im selben Zeitraum um mehr als 70 Prozent, der spezifische Energieverbrauch reduzierte sich um mehr als die Hälfte.

Leuchtturmprojekte sind ein Baustein zum Gelingen der Energiewende der Branche

Mit dem Projekt „Leuchttürme CO2-Einsparung in der Industrie“ initiiert die dena gemeinsam mit dem Branchenverband der Chemischen Industrie (VCI) Modellvorhaben in mehreren Unternehmen der Chemiebranche. Dabei setzen die Leuchtturmprojekte auf bereits jetzt machbare Lösungen mit marktgängigen Technologien. Gemeinsame Ziele sind, Erfahrungen aus der Umsetzungspraxis zu sammeln, um gangbare Wegen aufzuzeigen und mitzuhelfen, staatliche Regeln weiterzuentwickeln. Das schafft Entscheidungssicherheit und soll weitere Unternehmen motivieren, wirtschaftliche Potenziale zur Energieeffizienz- und Emissionsminderung zu erschließen. Im Folgenden finden Sie hierzu mehrere Projektsteckbriefe.

Leuchtturmprojekte