Energieeffizienz bei der Zementherstellung

Die Herstellung von Zement ist ausgesprochen energieintensiv. Energie kommt erstens in Form von Brennstoffen zur Befeuerung der Drehöfen für die Herstellung des Zementklinkers zum Einsatz. Zweitens wird elektrische Energie zum Betrieb verschiedener Aggregate – insbesondere der Rohmaterial- und Zementmahlanlagen – eingesetzt. Heute macht der elektrische Energieverbrauch bei Zementwerken etwas mehr als 10 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs aus, wobei sich die Energiekosten etwa je zur Hälfte auf Brennstoffe und Strom verteilen. Insgesamt hat die deutsche Zementindustrie im Jahr 2014 Brennstoffe in einem Umfang von 92,5 Mio. Gigajoule verwendet, der Stromverbrauch belief sich auf 3,57 Terrawattstunden (TWh). 

Schon in den 1950er und 1960er Jahren konnte die Energieeffizienz der Drehofenanlagen in den deutschen Zementwerken deutlich verbessert werden. Nach der deutschen Wiedervereinigung haben dann der Neubau und die Modernisierung der ostdeutschen Werke zu einem weiteren Rückgang des spezifischen Energieverbrauchs geführt. Zudem wurden in diesen Jahren mehrere Ofenlinien in den alten Bundesländern durch drei Neuanlagen ersetzt und bestehende Anlagen weiter optimiert. Insgesamt hat dies dazu geführt, dass der spezifische Brennstoffenergieverbrauch zur Zementherstellung mittlerweile nahe am verfahrenstechnischen Optimum liegt – bezogen auf ein Kilogramm Zement bei ca. 2.800 Kilojoule. Ausschlaggebend ist dabei insbesondere, dass der Effizienzgrad bei der Herstellung des Zwischenprodukts Klinker heute bei über 80 Prozent liegt.

Der hohe Bedarf an elektrischer Energie ist auf die Rohmaterialaufbereitung (ca. 35 Prozent des Gesamtbedarfs), das Brennen und Kühlen des Klinkers (ca. 22 Prozent) und die Zementmahlung (ca. 38 Prozent) zurückzuführen. Während der spezifische Brennstoffeinsatz über mehrere Jahrzehnte nahezu kontinuierlich reduziert wurde, ist der spezifische Stromverbrauch noch bis Mitte der 1980er Jahre angestiegen. Der Höchstwert wurde in Deutschland im Jahr 1987 mit 111,2 Kilowattstunden (kWh) für die Herstellung einer Tonne Zement erreicht; dies entsprach einem absoluten Stromverbrauch von 3,8 TWh. Nach einem deutlichen Rückgang auf ein Niveau von rund 99 kWh im Jahr 2008 ist der spezifische Stromverbrauch zuletzt wieder angestiegen: Im Jahr 2014 wurden durchschnittlich 110 kWh je Tonne Zement benötigt; dies entsprach einem absoluten Verbrauch von rund 3,57 TWh.

Der Anstieg des Strombedarfs in den Jahren nach 2008 hat verschiedene Ursachen. Hierzu gehört der steigende Bedarf der Baustoffindustrie an leistungsstarken und damit u.a. feiner aufgemahlenen Zementen sowie die zunehmende Erzeugung von Zementen mit weiteren Hauptbestandteilen, die neben Klinker signifikante Anteile u.a. von Hüttensand oder Kalkstein beinhalten. Die Herstellung solcher Kompositzemente führt einerseits zu geringeren spezifischen Kohlendioxid-Emissionen, andererseits erhöht der Einsatz dieser Stoffe den Mahlaufwand zur Erreichung der geforderten Produktqualitäten. Der elektrische Energiebedarf in der Zementindustrie wird darüber hinaus zunehmend durch schärfere Anforderungen an die Abgasreinigung, insbesondere im Hinblick auf die Minderung von Stickstoffoxidemissionen, beeinflusst. So verlangsamt z.B. der Einsatz von Entstickungsanlagen oder zusätzlicher Filtertechnik den Abgasstrom, sodass zur Erhaltung derselben Strömungsgeschwindigkeiten eine höhere Antriebsleistung und damit ein gesteigerter spezifischer Stromeinsatz erforderlich wird.

Trotz dieses Trends hat sich die deutsche Wirtschaft im Jahr 2012 in einer Vereinbarung zur Steigerung der Energieeffizienz gegenüber der Bundesregierung verpflichtet, ihren spezifischen Energieverbrauch bis 2020 kontinuierlich zu senken. Hierbei wurde dem Umstand Rechnung getragen, dass in bestimmten Industriezweigen aufgrund der skizzierten gegenläufigen Effekte künftig auch ein steigender spezifischer Energieeinsatz zu erwarten ist.

Kontakt

Manuel Mohr

Manuel Mohr

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Wettbewerbsfähige Stromkosten

Wettbewerbsfähige Stromkosten – Voraussetzung für die Zementherstellung am Standort Deutschland

Wettbewerbsfähige Stromkosten – Voraussetzung für die Zementherstellung am Standort Deutschland

Veröffentlichungen

Energy efficiency in cement production: part 1

Hoenig, V.; Koring, K.; Fleiger, P.; Müller, Ch.; Palm, S.; Reiners, J.
In: Cement International 11 (2013) 3, S. 50-67

Energy efficiency in cement production: part 2 

Hoenig, V.; Koring, K.; Fleiger, P.; Müller, Ch.; Palm, S.; Reiners, J.
In: Cement International 11 (2013) 4, S. 46-65

Energieeffizienz

Bekanntmachung der Vereinbarung zwischen der Regierung der Bundesrepublik Deutschland und der deutschen Wirtschaft zur Steigerung der Energieeffizienz

RWI Projektbericht

RWI Projektbericht Monitoring 2016

Verifikation der Vereinbarung zwischen der Regierung der Bundesrepublik Deutschland und der deutschen Wirtschaft zur Steigerung der Energieeffizienz vom 1. August 2012 (Monitoring 2016)

Umweltdaten

VDZ-Umweltdaten 2016

Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 2016