Abbildung 1: Weissglühender Stahl strömt aus einem 35-Tonnen-Elektroofen (Bildquelle).

Der Verwendungszweck Prozesswärme umfasst das Kochen und Backen in den privaten Haushalten sowie die Wärmeerzeugung im Rahmen von industriellen Prozessen.

Heutiger Energiebedarf

Für die Erzeugung von Prozesswärme wurden 2019 23,9 TWh/a eingesetzt. Davon entfielen 11,3 TWh/a auf Erdgas und Erdöl, 2,0 TWh/a auf den fossilen Müllanteil, 4,2 TWh/a auf Biomasse, 1,8 TWh/a auf Fern- und Umweltwärme und 4,8 TWh/a Strom.

Zukünftiger Energiebedarf

Die Entwicklung des Energiebedarfes für Prozesswärme hängt insbesondere davon ab, ob die seit langem diskutierte Deindustrialisierung der Schweiz tatsächlich im befürchteten Masse eintritt. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Politik einer weiteren Auslagerungen von Industriebetrieben ins Ausland mit geeigneten Massnahmen entgegenwirkt.

Aufgrund der prognostizierten Änderung der Altersstruktur wird der Anteil der erwerbstätigen Bevölkerung zurückgehen. Wenn nun angenommen wird, dass dieser Rückgang durch eine erhöhte Produktivität ausgeglichen wird, wird sich der Energiebedarf für Prozesswärme proportional zum Bevölkerungszuwachs entwickeln und damit bis 2050 um 20% zunehmen.

Das Potenzial zur Senkung des Prozesswärmebedarfes ist gering. Es beläuft sich auf rund 10%. Unter Berücksichtigung der Bevölkerungszunahme ergibt sich ein Mehrbedarf von 8% der durch zusätzlichen Strom zu decken ist. Der Energiebedarf steigt damit von 23,9 TWh/a auf 25,8 TWh/a.

Zur Deckung dieses Energiebedarfs stehen klimaneutrale 6,0 TWh/a aus Biomasse, Fern- und Umweltwärme zur Verfügung. Hinzu kommt das bisher im Raumheizungs- und Warmwasserbereich eingesetzte Holz mit einem Energiegehalt von 4,7 TWh/a. Auch der fossile Müllanteil von 2,0 TWh/a wird beibehalten, weil dafür kein alternativer Verwendungszweck besteht. Selbstverständlich können im Jahr 2050 auch keine fossilen Brennstoffe genutzt werden. Der verbleibenden Energiebedarf von 13,1 TWh/a muss deshalb mit anderen klimaneutralen Technologien erzeugt werden.

Ersatztechnologie

Bezüglich der einzusetzenden Ersatztechnologie können drei Anwendungsbereiche unterschieden werden:

• Kochen und Backen: Der Bereich ist weitgehend elektrifiziert. Der diesbezügliche Energiebedarf im Jahr 2050 steigt aufgrund des Bevölkerungswachstums von 1,6 auf 1,8 TWh/a Strom. Unter Berücksichtigung der realisierbaren Effizienzgewinne von 10% (insbesondere aufgrund des vermehrten Einsatzes von Induktionsherden) resultiert ein Strombedarf von 1,7 TWh/a.
• Hochtemperaturprozesse (T > 200°C) hatten 2019 gemäss Abbildung 129 der EP2050+ einen Anteil von 71% am Energieverbrauch für industrielle Prozesswärme. Unter Berücksichtigung der Verbrauchssteigerung von 20% aufgrund des Bevölkerungswachstums und der realisierbaren Effizienzgewinne von 10% resultiert 2050 ein Energiebedarf von 17,1 TWh/a. Davon können 10,9 TWh/a durch Biomasse und fossilen Müll gedeckt werden. Die verbleibenden 6,2 TWh/a müssen durch industrielle Elektroheizer und -öfen gedeckt werden. Dabei fällt kein Effizienzgewinn an.
• Niedertemperaturprozesse (T < 200°C) hatten 2019 gemäss Abbildung 129 der EP2050+ einen Anteil von 29% am Energieverbrauch für industrielle Prozesswärme. Unter Berücksichtigung der Verbrauchssteigerung von 20% aufgrund des Bevölkerungswachstums und der realisierbaren Effizienzgewinne von 10% resultiert 2050 ein Energiebedarf von 7,0 TWh/a. Davon können 1,8 TWh/a durch Fern- und Umweltwärme gedeckt werden. Die verbleibenden 5,2 TWh/a können durch Wärmepumpen gedeckt werden, welche im geforderten Temperaturbereich einen Wärmenutzungsgrad von 2,0 erzielen. Damit werden im Niedrigtemperaturbereich 2,6 TWh/ Strom benötigt. Weitere 2,6 TWh/a werden der Umgebung entzogen.

Insgesamt resultiert im Prozesswärmebereich im Jahr 2050 ein Stromverbrauch von 10,5 TWh/a.

Mehrkosten

Es wird angenommen, dass die Umrüstung der fossil betriebenen Wärmeerzeuger auf Holz- resp. Elektrobetrieb im Rahmen der ordentlichen Instandhaltung erfolgt und keine Mehrkosten verursacht.