Bis zu 70 Prozent weniger Emissionen

Digitale Dekarbonisierung: Wie ein neues Verfahren zum Klimaschutz beiträgt

von | 19. Juni, 2021

„Digitale Dekarbonisierung – Technologieoffen die Klimaziele erreichen“, unter diesem Titel macht ein jüngst erschienenes Buch auf sich aufmerksam. Es stellt eine ganz neue Methode vor, die wesentlich zum Pariser 1,5-Grad-Klimaschutzziel beitragen kann.

Dr. Thomas Kaiser und Dr.-Ing. Michael Metzger, zwei der fünf Autoren, haben Good News Magazin-Redakteur Dominik Baum im Interview erklärt, welches innovative Verfahren hinter der Digitalen Dekarbonisierung steckt, welche Chancen damit einhergehen und in welchen Bereichen die neue Methode bereits praxiserprobt ist.

Digitale Dekarbonisierung als Hoffnungsträger

DOMINIK BAUM: Herr Dr. Kaiser, was verbirgt sich hinter der Digitalen Dekarbonisierung?

THOMAS KAISER: Die Antwort auf diese Frage verbirgt sich bereits im Begriffspaar Digitale Dekarbonisierung selbst. Es handelt sich hierbei um ein innovatives Verfahren, bei dem mittels Datenanalyse das Zusammenspiel aller an einem Ort installierten Kraftwerke, Solaranlagen, Windräder, Maschinen, Elektrogeräte und Leitungen – wir bezeichnen dies auch als „Energiesystem“ – signifikant verbessert wird. Dabei verfolgt die Methode stets das Ziel, die Abgabe von Treibhausgasen in die Atmosphäre sektorübergreifend spürbar zu reduzieren, idealerweise bei gleichzeitiger Kostenreduktion.

BAUM: Wie genau trägt die Methode zum Klimaschutz bei?

KAISER: Mit Digitaler Dekarbonisierung wird der Ausstoß klimaschädlicher Treibhausgase von Energiesystemen aller Art und Größe unmittelbar reduziert. Dazu wird zunächst eine digitale Kopie – ein digitaler Zwilling – der Realität einer Region, einer Stadt, eines Energieversorgungsunternehmens, eines Industrieareals oder der Infrastruktur zur Daseinsvorsorge erstellt. Anschließend erfolgt mittels datenanalytischer Verfahren ein umfassender Vergleich aller denkbaren Kombinationen lokaler Energieanlagen und global verfügbarer Technologien untereinander.

In dieser Projektphase fließen Anlagenauswahl und -dimensionierung, lokale Gegebenheiten, Wetterdaten, erwartete Kostenentwicklungen und viele weitere Parameter in die Analysearbeit ein. Jeder dieser Parameter kann beliebig verändert und erneut flexibel mit anderen Parametern in Beziehung gesetzt werden. Schließlich resultiert aus einem solchen mehrtägigen bis -wöchigen Projekt ein Plan für ein klimafreundliches und vor allem optimal ausgelegtes Energiesystem. Ein System, welches sehr wenig Treibhausgase emittiert und dabei auch noch mit deutlich geringeren Energiekosten betrieben werden kann.

BAUM: Und dabei werden Energiekosten letztendlich eingespart?

MICHAEL METZGER: Wie mein Kollege bereits beschrieb, verbrauchen Energieanlagen oder ganze Energiesysteme nach erfolgter Digitaler Dekarbonisierung deutlich weniger Strom oder Wärme und setzen im Betrieb gleichzeitig signifikant weniger Treibhausgase frei. Ein geringerer Primärenergieverbrauch schont einerseits direkt den Geldbeutel von Energieeinkäufern. Eine geringe bis gar keine Emission von Treibhausgasen wie Kohlendioxid senkt oder erspart andererseits die perspektivisch weiter steigenden Kosten für Emissionszertifikate.

Und weil dank Digitaler Dekarbonisierung nicht nur Kosten eingespart werden können, sondern auch das Klima unmittelbar von diesen Aktivitäten profitiert, sorgt unsere Methode somit für eine Win-Win-Situation für das Klima und die Anlagenbetreiber gleichermaßen. Wenn das keine Good News ist!

BAUM: Worin unterscheidet sich Ihr Modell denn von anderen klimawirksamen Digitalisierungsansätzen?

METZGER: Mit Digitaler Dekarbonisierung werden die in der Praxis etablierten Digitalisierungsansätze erweitert. Zwar werden heute digitale Technologien längst zur Bewältigung des Klimawandels eingesetzt, diese gängigen Optimierungsverfahren greifen angesichts der Komplexität der Klimaproblematik jedoch häufig zu kurz. So werden bei der Digitalen Dekarbonisierung weder die Leistung einzelner Energieanlagen isoliert optimiert, noch werden energieintensive Prozesse lediglich mit digitaler Technik aufgerüstet.

Mit anderen Worten, unsere Methode betrachtet und verbessert nicht die einzelne Anlage oder den eng umgrenzten Betriebsprozess, sondern berücksichtigt das große Ganze – das Big Picture – einer komplexen Versorgungslandschaft. Unsere langjährige Erfahrung zeigt nämlich, dass das viel beschworene Bauchgefühl bei der Optimierung, basierend auf der Intuition und Erfahrung eines menschlichen Experten, der Energieversorgung häufig trügt.

„Wir müssen das Silodenken überwinden und Klimaschutz interdisziplinär angehen“

BAUM: Wo sehen Sie konkrete Handlungsfelder für den Ansatz der Digitalen Dekarbonisierung?

KAISER: Heute setzt sich mehr und mehr die Erkenntnis durch, dass wir das Silodenken überwinden und den Klimaschutz interdisziplinär angehen müssen. Wir sind davon überzeugt, dass alle Sektoren und deren Wechselwirkung zueinander zu berücksichtigen sind, um die bestmögliche Dekarbonisierung unter den jeweils vor Ort gegebenen Rahmenbedingungen realisieren zu können. Daher richtet sich Digitale Dekarbonisierung prinzipiell an alle Branchen und Handlungsfelder, die Energie in irgendeiner Weise verbrauchen oder – physikalisch korrekter – wandeln.

Insofern sind konkrete Handlungsfelder in der gesamten Energiewirtschaft, allen Industriezweigen, der Infrastruktur zur Daseinsvorsorge, bei Smart City sowie Smart Region zu identifizieren. Hierin liegt übrigens eine der besonderen Stärken der Digitalen Dekarbonisierung: Sie ist sektor- und technologieübergreifend anwendbar. Auch dies ist eine ausgesprochen gute Nachricht für den Praktiker.

BAUM: Können auch Privatpersonen mithilfe Ihres Modells zum Klimaschutz beitragen?

METZGER: Der Einsatz des digitalen Zwillings auf der Ebene der Privathaushalte wäre zwar theoretisch möglich, aber angesichts der Mächtigkeit des Systems und der damit einhergehenden Aufwände kaum sinnvoll. Insofern fallen Privatpersonen als direkte Kunden von Digitaler Dekarbonisierung, realistisch betrachtet, eher aus. Damit können Privatpersonen folglich kaum direkt mithilfe der Digitalen Dekarbonisierung zum Klimaschutz beitragen.

Allerdings können sie sehr wohl von unserem Modell profitieren und gleichzeitig dem Klima helfen – und zwar indirekt! Wenn Wohnareale oder Siedlungsgebiete mit unserem System optimiert werden, dann kommt dieser Erfolg auch den dort ansässigen Privathaushalten zugute. Dies in Form des ehrlich guten Gewissens, dass beispielsweise die Emissionen aus dem Heizungsbetrieb der Wohnanlage tatsächlich sinken, und im eigenen Geldbeutel ganz nebenbei durch geringere Heizkosten.

BAUM: Gibt es bereits Projekte, die die Praxistauglichkeit Ihres Ansatzes belegen?

KAISER: Digitale Dekarbonisierung wurde bereits in zahlreichen Projekten wirtschaftlich eingesetzt. So konnten wir in allen bisherigen Projekten und Studien mit unserem System stets Kosten und/oder Treibhausgasemissionen signifikant reduzieren.

Beispielsweise konnten wir in einem Projekt im Bereich der Fernwärmeversorgung einer norddeutschen Stadt ein beträchtliches Einsparungspotenzial für Kohlendioxid ermitteln. Je nach präferiertem Szenario konnte jeweils die städtische Infrastruktur so modelliert werden, dass diese signifikant weniger Energie verbrauchen würde. Dabei konnten wir zeigen, dass dank Digitaler Dekarbonisierung zwischen 25 und 70 Prozent weniger Emissionen bis zum Jahr 2035 durchaus im Bereich des Möglichen liegen. Dies geschieht durch die konsequente Umsetzung eines optimierten Anlagenparks, der technologieoffen ausgewählt wird. Unser Buch zeigt darüber hinaus noch weitere Beispiele im Rahmen der Digitalen Dekarbonisierung auf.

„Ohne Fleiß kein Preis“

BAUM: Wie viel Kohlendioxid konnte jeweils prozentual eingespart werden?

METZGER: Diese Frage lässt sich pauschal nicht beantworten. Die Einsparpotenziale sind stets vom jeweils betrachteten Einzelfall abhängig. In vielen Fällen – und dies können wir an dieser Stelle durchaus so festhalten – zeigen wir durch unsere Projekte zweistellige Prozentzahlen im Bereich der Kohlendioxidreduktion für unsere Klienten auf.

BAUM: Welche Hürden sind für einen breit gefächerten Einsatz noch zu nehmen?

KAISER: In mehr als zehn realen Anwendungsfällen gab es bislang noch keinen Fall, bei dem wir als Projektteam an unüberwindbaren Hindernissen gescheitert wären. Wir konnten alle Projekte erfolgreich abschließen und unseren Kunden stets konkrete Wege zur Reduzierung von Treibhausgasen und Kosten aufzeigen.

Allerdings möchten wir nicht verschweigen, dass praktische Dekarbonisierung ein datenintensives Geschäft ist. Gute Ergebnisse im Sinne von großen Einsparungen an Klimagasen und/oder Energiekosten erfordern zwangsläufig saubere „Datenarbeit“ im Vorfeld. Mit anderen Worten, es gilt bei der Digitalen Dekarbonisierung der altbekannte Zusammenhang: ohne Fleiß kein Preis. Hier hilft von Fall zu Fall jedoch unsere ausgereifte digitale Toolbox, besonders mit dem darin enthaltenen digitalen Zwilling.

BAUM: Bietet die Digitale Dekarbonisierung eine realistische Chance das Pariser 1,5-Grad-Klimaschutzziel zu erreichen?

METZGER: Die Antwort ist hier ein klares Ja. Zumindest kann Digitale Dekarbonisierung einen signifikanten Beitrag zur Erreichung des 1,5-Grad-Klimaschutzziels leisten. Wir müssen diese Methode im breiten Maßstab einfach nur anwenden. Denn sie ist verfügbar und hat ihre Praxistauglichkeit bereits mehrfach unter Beweis gestellt. Wir sind bereit!


Dr. Thomas Kaiser leitet als Senior Vice President in zentraler Funktion bei der Siemens AG eine Bandbreite innovativer wachstumsorientierter Initiativen. Dabei besteht ein besonderer Fokus auf der operationalen Digitalisierung energieintensiver Industrien. Bild © Siemens AG

Dr. Martin Metzger entwickelt als Principal Engineer im Technologiefeld Energiesysteme der Siemens Technology mit den Mitteln der Digitalisierung Dekarbonisierungsstrategien für Energiesysteme und eine vorausschauende Betriebsführung von Stromnetzen. Bild © privat

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Titelbild: Josh Blaze / Pixabay.com

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Dominik

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