Themen/Gewerbliche Wirtschaft/Anpassungsoptionen Gewerbe

Teilprojekt 3.1.3 - Klimaabhängige Produktion

Das Teilprojekt 3.1.3 „Klimaabhängige Produktionsbedingungen“ ist innerhalb von REGKLAM Bestandteil des Moduls 3.1 „Anpassungsoptionen im Städtebau“. Produzierendes Gewerbe lässt sich oft in oder direkt um den urbanen Raum nieder, da von der Infrastruktur und dem Vorhandensein von Arbeitskräften profitiert wird. Auch dort gibt es Anpassungsnotwendigkeiten, da vor allem Produktionsbereiche mit hohem Kühlungs- oder Niedertemperatur-Heizbedarf von einer Änderung der klimatologischen Standortbedingungen signifikant betroffen sein können. Eine in Zukunft nicht mehr optimale Dimensionierung der Anlagen würde zu erhöhter Störanfälligkeit, Ineffizienz und Kosten führen. Diesen Herausforderungen soll mit dem Teilprojekt „Klimaabhängige Produktionsbedingungen“ begegnet werden.

Nachfolgend erhalten Sie Informationen über Ziele, Forschung, Ergebnisse, Produkte und Partner des Teilprojektes. 


Ziele

Die Arbeiten im Teilprojekt „Klimaabhängige Produktionsbedingungen“ konzentrieren sich zunächst auf folgende Fragestellungen:

  • Welche Auswirkungen hat das sich verändernde Klima auf die Wirtschaftsstruktur Dresden?
  • Welche Branchen der Region Dresden sind besonders betroffen?
  • Wie stark sind die verschiedenen Energieerzeugungstechnologien betroffen?
  • Gibt es prinzipielle Unterschiede bei erneuerbaren und konventionellen Energieerzeugungstechnologien?
  • Wie stark sind Industriegebäude und typische Produktionsprozesse vom Klimawandel betroffen?


Auf der Grundlage der Analyse der Betroffenheit wurden folgende Fragestellungen bezüglich der Anpassung bearbeitet.

  • Wie können sich Industriebetriebe und die Energiewirtschaft an den Klimawandel anpassen?
  • Wie können sich Interessierte bezüglich der Anpassungsoptionen umfassend informieren?

Nach oben


Forschung

Zunächst erfolgte eine Bewertung der Produktionszweige im Untersuchungsgebiet. Es wurden drei Branchen identifiziert, die einerseits vom Klimawandel in der REGKLAM-Modellregion besonders betroffen sind und andererseits eine mittlere bis hohe wirtschaftliche Bedeutung in der Modellregion Dresden aufweisen.

Folgende Branchen wurden für weiterführende Detailuntersuchungen ausgewählt:

  • Ernährungsgewerbe und Tabakverarbeitung [DA]
  • Glasgewerbe, Herstellung von Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden [DI]
  • Energie- und Wasserversorgung [E]


Aus den ermittelten Branchen wurden in folgenden Referenzunternehmen umfassende Analysen durchgeführt:

  • Elbtal Tiefkühlkost GmbH [DA]
  • Staatliche Porzellanmanufaktur Meissen [DI]
  • DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH [E]


Es wurden sowohl eine IST-Zustandsbeschreibung des jeweiligen Unternehmens sowie eine szenarienbasierte Analyse der klimawandelbezogenen Herausforderungen (Betroffenheitsanalyse) mit technologischen Anpassungsbeispielen erarbeitet.
Bei der DREWAG erfolgten die Analyse und der Vergleich verschiedener Kälteerzeugungskonzepte unter besonderer Berücksichtigung des Klimawandels.

Im Anschluss stand die Ausarbeitung konkreter Vorschläge für die Industrie zur Anpassung an klimatische Veränderungen im Raum Dresden. Diese wurden in die eigens entwickelte Excel-basierte Maßnahmendatenbank eingearbeitet.

Abb. 1: Untersuchungsgebiet und Partnerunternehmen

Nach oben


Vom Klimawandel besonders betroffene Branchen

Um die vom Klimawandel besonders betroffenen Branchen der Modellregion zu identifizieren, wurden neben der Bruttowertschöpfung sowie der Anzahl der Erwerbstätigen und der Anzahl der Unternehmen auch die Energie- und Wasserintensitäten der vergangenen Jahre ausgewertet.

Zusätzlich zu den genannten Kenngrößen wurden bei der Branchenauswahl weitere Aspekte berücksichtigt, z.B. inwiefern in den Branchen klimasensible Technologien eingesetzt werden. Hochtemperaturprozesse werden beispielsweise weniger vom Klimawandel beeinflusst als Prozesse auf niedrigem bzw. mittlerem Temperaturniveau. Nieder- und Mitteltemperaturprozesse werden von einer verstärkten Sonneneinstrahlung stärker profitieren, wenn regenerative Systeme, wie die Solarthermie, eingesetzt werden. Kühl- und Klimatisierungsprozesse sind in jedem Fall als klimasensibel einzustufen. Auch hier können Solarthermiesysteme integriert werden.

Aufgrund der Entscheidungskriterien wurden folgende drei Branchen für Detailunter-suchungen ausgewählt:

  • Ernährungsgewerbe und Tabakverarbeitung
  • Glasgewerbe, Herstellung von Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden
  • Energie- und Wasserversorgung


Die Branchen Energie- und Wasserversorgung [E] sowie Glasgewerbe und Herstellung von Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden [DI] haben die höchste Energieintensität.
Die Branchen Ernährungsgewerbe und Tabakverarbeitung [DA] sowie Glasgewerbe, Herstellung von Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden besitzen die höchste Wasser-intensität.
Die Branche Energie- und Wasserversorgung ist wirtschaftlich als besonders bedeutend einzustufen.

Partnerunternehmen in der Untersuchungsregion

Abb. 2: Schematische Darstellung des Vorgehens bei der Unternehmensauswahl (Klicken um zu vergrößern) (Quelle: Technische Universität Dresden, Lehrstuhl für Betriebliche Umweltökonomie)

Nach der Branchenauswahl anhand von wirtschaftlichen und klimasensiblen Kennzahlen wie Bruttowertschöpfung, die Anzahl der Erwerbstätigen und der Unternehmen sowie die Energie- und Wasserintensitäten der vergangenen Jahre erfolgte unter Zuhilfenahme der Ergebnisse der Experteninterviews die Auswahl der Partnerunternehmen. In drei Unternehmen wurden eingehende Untersuchungen in klimarelevanten Bereichen, Produktionsabschnitten und –technologien durchgeführt.

Elbtal Tiefkühlkost GmbH als typischer Vertreter der Ernährungswirtschaft und Tabakindustrie (Untersuchungsschwerpunkte: Kälteprozesse, bauliche und anlagentechnische Optimierung des Kühlhauses, Grauwassernutzung)

Abb. 3: Elbtal Tiefkühlkost GmbH, Betriebsgelände Lommatzsch (Quelle: Andreas Herrmann)

Staatliche Porzellanmanufaktur Meissen als typischer Vertreter der Branche Glasgewerbe, Herstellung von Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden (Untersuchungsschwerpunkte: Optimierung der Hochtemperaturprozesse, Verbesserung der Arbeitsplatzqualität, Einsatz von Luftkollektoren für Niedertemperatur-Trocknungsprozesse)

Abb. 4: Staatliche Porzellanmanufaktur Meissen GmbH in der Modellregion

DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH als typischer Vertreter der Branche Energie- und Wasserwirtschaft (Untersuchungsschwerpunkte: Analyse und Vergleich verschiedener Kälteerzeugungskonzepte unter Berücksichtigung des Klimawandels)

Abb. 5: DREWAG Gasturbinen-Heizkraftwerk Nossener Brücke (Quelle: DREWAG)

Nach oben

Einfluss des Klimawandels auf Energieerzeugungs- und Energiewandlungstechnologien

Der Energieertrag von erneuerbaren Energien ist unmittelbar von den jeweils relevanten Klimaparametern abhängig. Aber auch andere Energiewandlungstechnologien (z.B. Gasturbinen, Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen [KWK]) sind von den Umgebungsbedingungen abhängig.
Es wurden die Energieerträge für die Referenzperiode (2001 bis 2010) berechnet und die zukünftigen Erträge für 2035 bestimmt und beide ausgewertet. Die Berechnungen wurden mit Stundenwerten aus entsprechenden Testreferenzjahren (TRY 2010, TRY 2035) für den Standort Dresden Klotzsche durchgeführt.
In der nachfolgenden Tabelle sind die prozentualen Änderungen für das Jahr 2035 den derzeitigen Erträgen (Testreferenzjahr 2010) in Abhängigkeit von verschiedenen Klimaparametern gegenübergestellt. Zusätzlich sind die Änderungssignale der relevanten Klimaparameter angegeben.

Solarthermische Anlagen profitieren von der steigenden Globalstrahlung und den steigenden Temperaturen. Der Ertrag von PV-Anlagen verschlechtert sich aufgrund der steigenden Temperaturen, verbessert sich aber insgesamt deutlich aufgrund der höheren Globalstrahlungswerte.
Bei Wasserkraftanlagen sind bzgl. der Jahresertragswerte keine signifikanten Änderungen zu erwarten. Allerdings wird es eine Ertragsverschiebung vom zweiten in das erste Quartal geben. Bei Windkraftanlagen sind die Prognosen bzgl. der zukünftigen Windgeschwindigkeiten sehr unterschiedlich. Daher ist keine zuverlässige Ertragsprognose möglich. Die veränderten Lufttemperaturen bewirken bei Wasser- und Windkraftanlagen einen leichten Rückgang des Energieertrags. Der zukünftige Ertrag von Gaskraftwerken sinkt um ca. 1% aufgrund der zunehmenden Temperaturen. Bei Luftwärmepumpen erhöhen sich die Jahresarbeitszahl und damit die Effizienz um weniger als 0,1.
Insgesamt sind die Auswirkungen des Klimawandels auf die oben aufgeführten Technologien geringer als auf den Gebäudeenergiebedarf. Daher reduziert sich aufgrund des reduzierten Wärmebedarfs in Wohn- und Bürogebäuden die Laufzeit von wärmegeführten Blockheizkraftwerken (BHKW) um ca. 15%.

Nach oben

Entwicklung des Heiz- und Kühlenergiebedarfs

Es wurden Untersuchungen bezüglich der Auswirkungen des Klimawandels auf den Gebäudeheiz- und Kühlenergiebedarf durchgeführt.

Abb. 6: Spezifischer Nutzenergiebedarf und spezifische Leistungen [Quelle Daten: Bauphysik, Klimadaten und Klimawandel, Dezember 2012]

Aus dem abgebildeten Diagramm lassen sich folgende Ergebnisse ableiten:

  • Der Heizenergiebedarf sinkt um ca. 15%
  • Der Kältebedarf steigt um ca. 2/3
  • Die spezifische Heizleistung (wichtig bei der Auslegung der Wärmeerzeuger) sinkt um ca. 20 %
  • Die spezifische Kühlleistung (wichtig bei der Auslegung der Kälteerzeuger) sinkt um ca. 5  %


Basierend auf neuesten Forschungsergebnissen des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung werden für die Region Dresden zukünftig neben milden auch kältere und schneereiche Winter erwartet. Der Trend zu langfristig steigenden mittleren Temperaturen im Winter bleibt jedoch erhalten.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass im Gebäudebereich der Heizenergiebedarf leicht sinken und der Kühlenergiebedarf mäßig bis stark steigen wird. Dies hat eine leichte Abnahme des Bedarfs von fossilen Energieträgern im Winter und eine Zunahme des Elektroenergiebedarfs im Sommer zur Folge.
Zudem führen die steigenden Maximaltemperaturen und die höheren Behaglichkeitsanforderungen zu einem starken Anstieg der installierten Kälteleistung und der benötigten Kühlarbeit. Die starke Zunahme der Anzahl der heißen Tage ist ein Hinweis auf höhere Maximaltemperaturen. Dies muss bei der Auslegung von kältetechnischen Anlagen sowohl im Gebäudebereich als auch im Bereich der Gewerbe- und Industriekälte schon jetzt berücksichtigt werden, damit auch künftig die jeweiligen Zieltemperaturen eingehalten werden.
Für Gebäude, die geheizt und gekühlt werden, wird sich der Energiebedarf vom Heizenergie- zum Kühlenergiebedarf verlagern. Insgesamt ist keine signifikante Änderung der Jahresenergiebedarfe zu erwarten.

Weitere Auswirkungen sind:

  • geringere Wirtschaftlichkeit von Dämmmaßnahmen
  • Sonnenhauskonzept wird vom Klimawandel im Vergleich zum Passivhauskonzept profitieren
  • Sommerfall (steigender Kühlenergiebedarf bei aufgeheizten Gebäuden aufgrund hoher Sonneneinstrahlung und damit verbundenen hohen Außentemperaturen) wird zunehmend kritisch und energetisch relevanter
  • technische Anlagen zur Gebäudekühlung werden in sommerheißen Gebieten (z.B. Elbtal) zunehmend erforderlich

Anpassungsmaßnahmen für Unternehmen

Für die Partnerunternehmen wurden Vorschläge für Maßnahmen erarbeitet, um sich dem wandelnden Klima anzupassen. Diese Maßnahmen sind produktions- und branchenabhängig auch für andere Unternehmen relevant. Bei vielen Beispielen kann schon zum heutigen Zeitpunkt eine Optimierung der Energiebilanz sowie der Produktionsbedingungen erreicht werden, was gleichzeitig eine Kostenreduzierung für die Unternehmen bedeutet. Sinnvolle Klimaanpassungs- und -schutzmaßnahmen für Unternehmen sind zum Beispiel:


Maßnahmendatenbank

Die Maßnahmendatenbank bietet eine geeignete Hilfestellung für die Ableitung möglicher Anpassungsstrategien an die Auswirkungen des Klimawandels. Neben möglichen Anpassungen sind auch Maßnahmen mit Klimaschutzwirkung integriert, um der Bedeutung des Klimawandels gerecht zu werden.

Die Maßnahmendatenbank wird den Multiplikatoren, die Beratungstätigkeiten in den Unternehmen ausüben, zur Verfügung gestellt. Das betrifft insbesondere die Energie- und Umweltberater der IHK und HWK.

Studien in REGKLAM zeigen: Viele Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft fühlen sich von den Folgen des Klimawandels bisher wenig betroffen, geeignete Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel sind ihnen häufig nicht bekannt. Zudem wurden Maßnahmen, die einige Unternehmen bereits erfolgreich umsetzen, bisher nicht (systematisch) erfasst. Um Unternehmen der Region die Folgen des Klimawandels und die Palette möglicher Anpassungsoptionen zu verdeutlichen, wurde eine Excel-basierte Maßnahmendatenbank entwickelt. Sie enthält branchenübergreifende und branchenspezifische Anpassungsmaßnahmen, die zum Teil in Unternehmen der Modellregion bereits umgesetzt werden. Die Datenbank soll helfen, in Unternehmen geeignete Anpassungsstrategien zu entwickeln und umzusetzen.

Die Maßnahmendatenbank dient dazu, Unternehmen der Region über die Palette möglicher Anpassungsoptionen und die Umsetzungserfahrungen anderer Firmen zu informieren. Ziel ist es, Unternehmen bei der Findung einer geeigneten Strategie von Anpassungsmaßnahmen zu unterstützen. Hier kann von bereits umgesetzten Maßnahmen (Best-Practice-Beispielen) gelernt werden.

Nach oben


Produkte

Maßnahmendatenbank für Unternehmen der REGKLAM-Modellregion

S. Gößling-Reisemann, H. Bardt, H. Biebeler, O. Dördelmann, A. Herrmann, S. Stührmann, J.Wachsmuth:    Klimawandel: Regionale Verwundbarkeit der Energieversorgung in Deutschland, Energiewirtschaftliche Tagesfragen 62. Jg. (2012) Heft 4, Seite 60-64

S.Gößling-Reisemann, H. Biebeler, D.Freese, O. Dördelmann, J. Hesselbach, C. Dengler, A. Herrmann, T. Blöthe, S. Stührmann, J. Wachsmuth:    Klimaanpassungsoptionen in der Energieversorgung: Ergebnisse aus der Födermaßnahme KLIMZUG, Energiewirtschaftliche Tagesfragen 62. Jg. (2012) Heft 6, S. 65-69

A. Herrmann, B. Lampadius, J. Matschullat, D. Trimis:    Auswirkungen des Klimawandels auf Energieerzeugungstechnologien, 9. Deutsche Klimatagung, Freiburg, Germany, Oktober 2012

Weiterhin wurde bei der Erstellung der nachfolgend aufgelisteten Klimafaktenblätter mitgewirkt:

Nach oben


Partner

Projektverantwortung
TU Bergakademie Freiberg
Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik
Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen

Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis
Andreas Herrmann
Anna Schumann
Erik Ferchau

Projektpartner

Technische Universität Dresden, Institut für Baukonstruktion
Prof. Dr.-Ing. Bernhard Weller
Technische Universität Dresden, Lehrstuhl für betriebliche Umweltökonomie
Prof. Dr. Edeltraud Günther

TU Bergakademie Freiberg, Professur für Geochemie und Geoökologie

Prof. Dr. Jörg Matschullat
IHK Südwestsachsen
Dipl.-Ing. (FH) Enrico Eydam

Nach oben

Verantwortlich

Technische Universität Dresden
Lehrstuhl für Betriebliche Umweltökonomie
Prof. Dr. Edeltraud Günther
bu[...]mailbox.tu-dresden.de

Ansprechpartnerin

julian.meyr[...]tu-dresden.de

Kristin Stechemesser
kristin.stechemesser[...]tu-dresden.de

Download 

Poster

Copyright © 2012, All rights reserved. Website by Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung