Versorgungssicherheit: CO2-Neutralität als Chance?

Foto: Siemens Mobility Austria GmbH, 2020

Alexandra Groiss, Stefan Kernbauer, Laurens Simbeni, Philipp Hochstrasser

Versorgungssicherheit: CO2-Neutralität als Chance?

Die Industrie ist seit jeher auf die kontinuierliche Versorgung mit Rohstoffen, Betriebsstoffen und Energie angewiesen. Aktuelle Geschehnisse führen insbesondere der Industrie vor Augen, wie schnell eine vermeintlich sichere Versorgungssituation durch geopolitische Krisen negativ beeinflusst werden kann. Im Konnex mit der Klimaerwärmung und den damit verbundenen internationalen und regionalen Zielen, beziehungsweise Gesetzgebungen, ergeben sich für Unternehmen Risiken ebenso wie auch Chancen. Vor allem eine wohldurchdachte Handhabe der Klimathematik bietet hierbei eine Chance, aktiv bei der Erreichung der Klimaziele mitzuwirken und sich gleichzeitig, durch die Entwicklung neuer Strategien in Bezug auf Energieversorgung, vom derzeit unsicheren Energiemarkt, unabhängig zu machen.

Einführung

Die produzierende Industrie zählt mit ca. einem Drittel, neben Mobilität und privaten Haushalten, zu den Hauptverbrauchern von Energie in Österreich (Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie 2021). Dabei stehen vor allem Erdöl und Erdgas im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit, nicht zuletzt, da diese Medien in großen Mengen importiert werden müssen. Annähernd 84 % (42,2 % Erdgas, 41,7 % Erdöl) der gesamten Energieimporte Österreichs belaufen sich allein auf diese Energieträger (Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie 2021).

Die derzeitige geopolitische Situation birgt die Gefahr von Störungen, beziehungsweise Unterbrechungen, in der Versorgungskette dieser Medien. Einen weiteren wichtigen Faktor in diesem Zusammenhang stellen die kontinuierlich steigenden Preise dar. Als konkretes Beispiel hierfür kann die Erhöhung des Großhandelspreises für Erdgas von 311,3 % im Juli 2022 gegenüber Juli 2021 angeführt werden (Austrian Energy Agency 2022).

Die Einschätzung, dass diese Preisentwicklungen bei der derzeitigen Infrastruktur schnell zu erheblichen Einbußen in der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen führen können, ist naheliegend. Die Berücksichtigung der europäischen Klimaziele, also eine Erreichung des Netto-Null Aus-

Abbildung 1: Struktur der Energieimporte 2020 nach Energieträgern in Prozent (basierend auf Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie 2021) Abbildung 2: Struktur des energetischen Endverbrauches in Österreich nach wirtschaftlichen Sektoren in Prozent (basierend auf Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie 2021)

Abbildung 3: Gaspreisentwicklung (Austrian Energy Agency 2022)

stoßes von CO2 bis 2050 (European Commission 2019) beziehungsweise die Einhaltung der 1,5 Grad Celsius Erderwärmung im Vergleich zum vorindustriellen Niveau (Mittelwert der Jahre 1850 – 1900) (United Nations 2015), erfordert eine drastische Reduzierung, bis hin zur gänzlichen Vermeidung, von Erdgas und Erdöl und den damit verbundenen Emissionen. Auf Grundlage dieser Rahmenbedingungen bietet sich der Industrie nun die Chance, durch frühzeitig gesetzte Maßnahmen nicht nur die politisch angestrebte Energiewende voranzutreiben und somit aktiv zur fristgerechten Erreichung der Klimaziele beizutragen, sondern gleichzeitig die Abhängigkeit von kritischen und erschöpflichen Rohstoffen, wie Erdgas und Erdöl, zu reduzieren. Dazu bedarf es einer Umstellung auf ein stabiles Versorgungsnetzwerk, basierend auf der Stromerzeugung aus erneuerbaren und regional verfügbaren Energiequellen.

Vorausschauend hat Siemens Mobility Austria GmbH daher aus oben genannten Gründen bereits im Jahr 2020 das Projekt „Carbon Neutral 2030“ gestartet. Wie der Titel bereits vorgibt, ist das ambitionierte (Haupt-) Ziel dieses Projektes CO2neutrales Agieren für die Siemens Mobility Standorte, innerhalb ihrer Geschäftstätigkeit, bis zum Jahr 2030, zu ermöglichen.

Im Rahmen des Projektes „Carbon Neutral 2030“ befasst sich der Standort der Siemens Mobility Austria in Graz Eggenberg, nicht zuletzt aufgrund der momentanen geopolitischen Situation, aktiv und intensiv mit der Gewährleistung der Versorgungssicherheit und der Umsetzung der angestrebten CO2-Neutralität. Dieses zukunftsweisende Vorhaben soll unter anderem durch ein gemeinsames Kooperationsprojekt zwischen Siemens und dem Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften (wBw) der Montanuniversität Leoben vorangetrieben werden. Das konkrete Ziel ist die Evaluierung einer möglichst ökonomischen und ökologischen Umstellung der Energieversorgung für die Raumwärme des Standortes mit der Intention, die Nutzung erneuerbarer Energiequellen und die damit einhergehende Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern zu ermöglichen. Ein bedeutender Nebeneffekt dieser Zielerreichung liegt sowohl in der Reduktion des CO2-Ausstoßes, als auch in der Erhöhung der Energieversorgungssicherheit.

Der vorliegende Artikel soll weiterführend einen Einblick in den Wandel des Siemens Mobility Austria Standortes Graz Eggenberg in Bezug auf dessen Energieversorgung geben und somit verdeutlichen, wie sich die Sichtweise der Versorgungssicherheit über die Zeit hinweg verändert hat, und genauer ausführen, inwiefern die Erreichung der CO2- Neutralität einen Beitrag zu den globalen, beziehungsweise regionalen, Umweltzielen leisten kann.

Ausgangsituation

Die Siemens Mobility GmbH ist ein Unternehmen der Schienenfahrzeugindustrie mit ungefähr 38.500 MitarbeiterInnen weltweit, verteilt auf 26 Standorte. Der Standort in Graz Eggenberg als Teil der Siemens Mobility Austria GmbH, vormals Werk der Simmering Graz Pauker AG, bildet innerhalb des Siemens Mobility Konzerns das Weltkompetenzzentrum für Entwicklung und Fertigung von Fahrwerken für alle Schienenfahrzeuge (Straßenbahnen, Metros, Triebzüge, Hochgeschwindigkeitszüge und Lokomotiven) mit 1.192 MitarbeiterInnen (Stand 30.9.2021).

Die gesamte Betriebsfläche des Standortes beträgt ca. 69.500 m2, davon werden ca. 46.000 m2 als Produktionsfläche genutzt. Dabei beläuft sich die beheizte Fläche auf ca. 50.500 m2. Die Fertigungskapazität des Werkes beläuft sich auf bis zu 3.500 Fahrwerke und ungefähr 1.500 Stromabnehmer für Schienenfahrzeuge (Pantographen) pro Jahr (Siemens Mobility Austria intern 2022). Die Wertschöpfung reicht von Forschung und Entwicklung über die Arbeitsvorbereitung, das Fügen, Bearbeiten und Vermessen von Fahrwerken, bis hin zur Oberflächenbehandlung und bezieht die Montage von Radsätzen und den Customer Service, beziehungsweise die Instandhaltung für Kunden, mit ein.

Standortentwicklung

Die Energieversorgung, insbesondere die Bereitstellung von Wärme für die Aufrechterhaltung des Raumklimas sowie für Produktionsprozesse, hat sich im Laufe der Jahre grundlegend geändert. Die Umgestaltung vollzog sich von einer zentralen Wärmeversorgung durch kohlebefeuerte Heißdampferzeugung, hin du einer dezentralen Inselversorgung einzelner Bereiche in Form einer modernen gasbefeuerten Warmwasserversorgung.

Bei allen vollzogenen Veränderungen war es dabei für Siemens wichtig, sich stets am aktuellen Stand der Technik zu orientieren. Nachfolgend werden in einer Aufschlüsselung die Details der oben angeführten technischen, beziehungsweise infrastrukturellen Veränderungen erläutert und dargestellt.

Vor 1958:

Die Wärmeversorgung des damaligen Simmering Graz Pauker AG Werkes wurde vom zentralen Kesselhaus mittels kohlebefeuerter Hochdruckdampfkessel sichergestellt.

1958:

Umrüstung der Hochdruckdampfkessel auf die Befeuerung mittels Heizöl Schwer.

1974-1977:

Austausch der drei bestehenden Kessel gegen drei neue Drei-Zug-Dampfkessel: Die neuen Kessel waren bereits auf die Befeuerung mittels Heizöl, als auch Erdgas vorbereitet. Aufgrund der bereits vorhandenen Infrastruktur wurde weiterhin Heizöl schwer als Brennstoff verwendet.

1999:

Planung und Umsetzung eines zusätzlichen Heizhauses: Im Zuge dessen wurden drei gasbefeuerte Warmwasserkessel (Gesamtbrennstoffleistung 4,3 GW) errichtet, die sowohl für die Bereitstellung von Prozesswärme, als auch zur Beheizung der umliegenden Hallen ausgerichtet waren. Dies bildete zugleich den ersten Schritt zur Dezentralisierung der Wärmeversorgung am Standort.

2004:

Planung und Umsetzung eines weiteren Heizhauses am Werksgelände: Die Anlage besteht aus zwei gasbefeuerten Warmwasserkesseln (Gesamtbrennstoffleistung 1,3 GW) zur Beheizung der angrenzenden Produktionshallen und Büroräume.

2007:

Ab dem Jahr 2007 wurden die drei bestehenden Dampfkessel im ursprünglichen Kesselhaus sukzessive durch zwei Warmwasserkessel mit einer Gesamtbrennstoffleistung von 8 GW und einem Pufferspeicher mit einem Volumen von 80 m3 (80.000 l) ersetzt.

Aktuelle und zukünftige Massnahmen

Zukünftig werden im Rahmen des Projektes „Carbon Neutral 2030“ weitere grundlegende Änderungen am Standort Graz Eggenberg geplant, welche unter anderen durch die Förderung klimaneutraler Technologien wesentlich für die Erreichung der betriebsinternen Klimaziele sind und somit auch einen engagierten Beitrag zur Bewältigung der globalen Klimakrise leisten. Die Forcierung der Ziele kann unter anderem, bedingt durch die derzeitige schwierige geopolitische Situation, in zwei Kategorien eingeteilt werden:

„ Sicherstellung der kurz- und mittelfristigen Versorgungssicherheit „ Sicherstellung der langfristigen

Versorgungssicherheit unter der

Prämisse der CO2-Neutralität

Derzeit könnte im Falle eines Ausfalls der Erdgasversorgung die Beheizung der Produktions- sowie der Bürobereiche nicht mehr gewährleistet werden, was wiederum in weiterer Folge zu ökonomisch relevanten Störungen von Produktionsprozessen führen kann. Es sind vor allem jene Prozesse betroffen, welche zur Aufrechterhaltung der Anforderungen an Genauigkeit und Qualität eine bestimmte Temperatur, beziehungsweise einen bestimmten Temperaturbereich, voraussetzen. Um kurzfristig auf einen potenziellen Ernstfall in Form eines Versorgungsausfalls vorbereitet zu sein, wurde ein Notfallplan, basierend auf drei Säulen, für den Standort Graz Eggenberg ausgearbeitet der die kurz- beziehungsweise mittelfristige Versorgungssicherheit gewährleisten soll:

1. Säule: Sicherstellen der kurzfristigen Erdgasversorgung durch Einlagerung 2. Säule: Notbetrieb zur Aufrechterhaltung der Produktionsprozesse 3. Säule: Aufbau von dauerhaften Back Up Alternativen

Zur Erreichung der langfristigen Ziele wurden im Rahmen des Projektes „Carbon Neutral 2030“ Kooperationen mit Siemens Smart Infrastructure (Siemens SI) und dem Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften (wBw) der Montanuniversität Leoben eingegangen.

Im Zuge der Datenerhebung am Siemens Mobility Austria Standort in Graz wurden im ersten Schritt, unter Berücksichtigung des definierten Betrachtungsbereiches, die Verbräuche der Primär- und Sekundärenergieträger sowie der in der Produktion verwendeten technischen Gase (z.B. Acetylen, Sauerstoff, Kohlendioxid, etc.) ermittelt und die jeweiligen Einflüsse auf die Umwelt, durch Verbrennen oder Freisetzten in die Atmosphäre, anhand von CO2-Äquivalenten (CO2-eq.) berechnet. Auf dieser Grundlage soll in weiterer Folge eine Vergleichbarkeit der erfassten Verbräuche ermöglicht werden. Im Zusammenhang mit der Zielvorgabe der CO2-Neutralität werden dadurch die signifikanten Treibhausgasemittenten identifiziert.

Aus der Abbildung der prozentuellen Verteilung der berechneten

Abbildung 5: Prozentuelle Verteilung der berechneten CO2-eq.Emissionen (eigene Darstellung) Emissionen ist ersichtlich, dass der größte Teil der CO2-Äquivalente durch die Verbrennung von Erdgas (97 %) verursacht wird. Die betriebsinterne Verwendung von Erdgas kann zum größten Teil auf die Beheizung der Produktionshallen, beziehungsweise der Büroräume und zu einem geringeren Teil auf die Bereitstellung von Prozesswärme und Warmwasser zurückgeführt werden. Aufgrund des hier dargestellten Ergebnisses wird bei der Umsetzung des Zieles der CO2-Neutralität ein Fokus auf die Erdgassubstitution gelegt. Damit dieses Ziel erreicht werden kann, wodurch gleichzeitig die Problematik der Abhängigkeit von importierten, fossilen Energieträger minimiert wird, müssen die Befeuerungsanlagen zur betrieblichen Wärmeversorgung durch andere CO2-neutrale Alternativen ersetzt werden.

Innerhalb des Kooperationsprojektes sollen daher alle relevanten CO2-neutralen Alternativen identifiziert und evaluiert werden. Dazu wird zur Auslegung des zukünftigen Heizungssystems, sowie für die Erfüllung der technischen Anforderungen, eine Machbarkeitsstudie, seitens Siemens Smart Infrastructure, durchgeführt. Auf der Basis der dadurch generierten Ergebnisse und Daten wird durch den Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften, eine wirtschaftliche Bewertung der einzelnen Optionen erstellt. Hierbei wird eine Wirtschaftlichkeitsberechnung, basierend auf der zuvor durchgeführten Szenarioanalyse des Energieumfelds, durchgeführt, um eine Reihung der technisch relevanten Alternativen zu ermöglichen. Dadurch soll die ökonomisch und ökologisch effizienteste Vorgehensweise zur Erreichung der CO2-Neutralität ermöglicht werden. Unabhängig von der schlussendlich gewählten Alternative wird die angestrebte Umstellung der Energieversorgung mit einer Erhöhung des Stromverbrauches einhergehen.

Zur Bewältigung dieser prognostizierten Erhöhung wurden bereits verschiedene innovative Projekte angedacht, beziehungsweise eingeleitet, oder teilweise umgesetzt. Unter anderem wurde ein Photovoltaik-Netzwerk zur betriebsinternen Energiegewinnung geplant und bereits teilweise umgesetzt. Der werksweite Ausbau wird dabei stufenweise umgesetzt und in den nächsten Jahren abgeschlossen. Darüber hinaus wird die Projektidee zur Gründung einer möglichen Energiegemeinschaft mit den MitarbeiterInnen, zur Bereitstellung von überschüssigem Photovoltaik–Strom aus privaten PV–Anlagen für die Siemens Mobility Austria, derzeit hinsichtlich einer möglichen und gesetzeskonformen Umsetzung geprüft.

Zusammenfassung

Die Ausgangsfrage, ob CO2-Neutralität auch als Chance für die Industrie gesehen werden kann, muss anhand der im Verlauf des Kooperations-Projektes „Carbon Neutral 2030“ bisher gezogenen Schlüsse bejaht werden.

Die Bestrebungen des Siemens Standortes Graz Eggenberg, bis 2030 CO2-Neutralität zu erreichen, ist nicht nur derzeit aus ökonomischer Sicht, durch die Frage der Versorgungssicherheit, die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und den damit einhergehenden Preisabhängigkeiten von großer Bedeutung, sondern stellt auch einen Beitrag zu übergeordneten Themen wie dem Klimawandel und der Energiewende dar. Darüber hinaus bringt die, für ein industrielles Unternehmen dieser Größe unübliche Lage, mitten im Stadtgebiet von Graz, eine besondere gesellschaftliche Verantwortung, wie beispielsweise die Luftreinhaltung beziehungsweise die Feinstaubbelastung, mit sich. Durch die Umsetzung des ambitionierten Projektes „Carbon Neutral 2030“ setzt die Siemens Mobility Austria GmbH nicht nur einen zukunftsweisenden Schritt auf lokaler und regionaler Ebene, sondern trägt damit auch auf überregionaler und globaler Ebene zur positiven Vorbildwirkung bei, indem durch die Umsetzung der ökonomisch und ökologisch besten Lösungen zur Zielerreichung sowohl die Verantwortung gegenüber der Gesellschaft, als auch den Gesellschaftern, ermöglicht wird.

References:

Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie. 2021. Energie in Österreich Zahlen, Daten, Fakten Austrian Energy Agency. 2022. Österreichischer Gaspreisindex. Energyagency.at, Abgerufen am 12. Juli 2022, https://www.energyagency.at/ fakten/gaspreisindex European Commission. 2019. The European Green Deal. Ec.europa.eu, Abgerufen am 20. Juli 2022, https:// ec.europa.eu/info/sites/default/files/ european-green-deal-communication_de.pdf United Nations. 2015. Paris Agreement. Unfccc.int, Abgerufen am 19. Juli 2022, https://unfccc.int/sites/default/files/english_paris_agreement. pdf Siemens Mobility Austria intern. 2022. Standort Graz Factsheet. Abgerufen am 15. Juli. 2022, Siemens Mobility Austria Intranet

AutorInnen:

Dipl.-Ing. Alexandra Groiss ist seit 2021 am Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften der Montan Universität Leoben als Universitätsassistentin tätig

Dipl.-Ing. Stefan Kernbauer ist seit 2021 am Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften der Montan Universität Leoben als wissenschaftlicher Projektmitarbeiter tätig

Laurens Simbeni, BSc. ist als Werkstudent in der Instandhaltung bei Siemens Mobility Austria am Standort in Graz Eggenberg tätig. Er beschäftigt sich mit der Optimierung von Instandhaltungsorganisation und -tätigkeiten sowie CO2-Neutralität

Philipp Hochstrasser ist seit 2021 Leiter der Abteilung Plant Services (Standortverwaltung) am Siemens Mobility Standort in Graz Eggenberg

Philipp Hochstrasser

ist seit 2021 Leiter der Abteilung Plant Services (Standortverwaltung) am Siemens Mobility Standort in Graz Eggenberg Dipl.-Ing. Alexandra Groiss, BSc.

Universitätsassistentin für Energiemanagement am Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften der Montanuniversität Leoben

Dipl.-Ing. Stefan Philip Kernbauer

wissenschaftlicher Projektmitarbeiter für integriertes Ressourcenmanagement am Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften der Montanuniversität Leoben

Alexandra Groiss

PolyLifeCycle

Life Cycle Assessment Workshop

Neue Umweltauflagen und Richtlinien erfordern von Unternehmen, sich verstärkt mit den Auswirkungen ihrer Produkte auf die Umwelt auseinanderzusetzen. Lebenszyklusanalysen (Life Cycle Assessment – LCA) oder Ökobilanzen erfüllen diesen Zweck. An fünf Seminartagen im Juni und Juli 2022 lernten Vertreter:innen von fünf Unternehmen aus der Kunststoffbranche im „Innovationscamp S – LifeCycle Assessments zur Identifizierung von Green Polymers“, wie sie solche Lebenszyklusanalysen für ihre Produkte erstellen können. Veranstalter war der Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften der Montanuniversität Leoben (wBw) in Kooperation mit dem Kunststoff- sowie Cleantech-Cluster der oberösterreichischen Standortagentur Business Upper Austria.

Durch die Kompetenz eine Lebenszyklusanalyse (LCA) durchführen zu können, eröffnen sich neue Möglichkeiten und Chancen. Einerseits können sich Produkte dadurch als „Green Materials“ für neue Märkte qualifizieren, oder neue Kooperationsmöglichkeiten mit anderen Unternehmen entstehen. Andererseits fördert die Einführung einer Ökobilanzierung als Teil eines bereits bestehenden oder entstehenden Umweltmanagementsystems den Innovationsgehalt der Produkte und deren Nachhaltigkeit. Durch eine Variation des Untersuchungsrahmens, wie beispielsweise eine Gate-to-Gate Analyse oder eine Betrachtung des gesamten Lebenszyklus im Zuge einer Cradle-to-Grave Analyse, können neue Effizienzsteigerungs- und demnach Einsparungsmöglichkeiten offengelegt werden. In dem Schulungsprojekt wurden dazu alle theoretischen und praktischen Aspekte zur Durchführung einer solchen LCA und LCC erarbeitet. Der mehrtägige Workshop, welcher in Form eines Kooperationsprojektes durchgeführt wurde, verfolgte das Ziel den teilnehmenden Unternehmen die Kompetenz zu vermitteln, eine Lebenszyklusanalyse für ihre Produkte durchzuführen. Durch die Durchführung mehrerer begleiteter Praxisübungen, mittels der am Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften vorliegenden Softwarelösung, sowie der erfolgreichen eigenständigen Erstellung eines firmenrelevanten LCA Projektes, konnte eine Umsetzung des erlernten Wissens weiter gefördert werden. Durch die Kombination aus Theorie und direkt zugeschnittener und anwendbarer Praxis, mit speziellem Bezug auf die Kunststoffverarbeitung und dessen Lebenszyklus, wurde für die teilnehmenden Unternehmen ein Grundstein für die ökologische Bewertung der von ihnen erzeugten Produkte gelegt. Dadurch soll ein Bewusstsein für die gesteigerte Nachhaltigkeit dieser „grünen“ Kunststoffe geschaffen werden, um so eine nachhaltigere und CO2-neutralere Zukunft zu ermöglichen. Durch die, mit der Lebenszyklusanalyse gleichzeitig durchführbare, Lebenszykluskostenbewertung, wird es den teilnehmenden Unternehmen ermöglicht, neben den Nachhaltigkeitsaspekten, die mit grüneren Produkten einhergehen, auch wirtschaftliche relevante Aspekte mit zu berücksichtigen.

Autorin:

Dipl.-Ing. Alexandra Groiss, BSc. ist seit 2021 am Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften der Montanuniversität Leoben als Universitätsassistentin im Bereich Energiemanagement tätig. Davor studierte sie industrielle Energietechnik an der Montanuniversität Leoben.

Das Programm wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort gefördert und von der FFG abgewickelt.

Dipl.-Ing. Alexandra Groiss, BSc.

Universitätsassistentin für Energiemanagement am Lehrstuhl für Wirtschafts- und Betriebswissenschaften der Montanuniversität Leoben