Die Dimensionen sind gewaltig: 300 Meter lang und gut zehn Meter breit ist die Papiermaschine 3 im Augsburger Werk von UPM Kymmene. Eine Unmenge an Walzen, Motoren und Bändern produziert nicht nur viel Wärme, sondern auch ordentlich Lärm. Ein süßlicher Geruch liegt in der Luft. Der blitzblanke Betonfußboden steht in merkwürdigem Kontrast zur bebenden Produktionsstraße. In ihr wird der Papierbrei mit nur etwa einem Prozent fester Bestandteile getrocknet, gepresst und beschichtet. Bis zu 350.000 Tonnen Papier für Zeitschriften, Prospekte und Kataloge verlassen jedes Jahr die Maschine, sauber gewickelt auf meterhohe Rollen.
Die Papierproduktion ist so energieintensiv, wie sie aussieht. UPM steht daher vor derselben Herausforderung wie andere große Energieverbraucher: Wie kann die Produktion in Deutschland trotz hoher Kosten aufrechterhalten und klimaneutral gemacht werden?
Die Kosten für den Netzausbau sind gewaltig
Ein Hauptgrund für die hohen Strompreise in Deutschland sind die Kosten für den Ausbau der Netze. Strom wird immer häufiger nicht an dem Ort oder zu der Zeit erzeugt, wo und wann er verbraucht wird. Bisher zahlen die Netzkosten nur die Verbraucher. Laut Bundesnetzagentur machen die Netzentgelte für Haushalte inzwischen beinahe ein Drittel des Strompreises aus, bei Industriekunden sind es 20 Prozent. Doch ein Großteil der Energiewende kommt erst noch.
Die Übertragungsnetzbetreiber schätzen ihren Investitionsbedarf auf bis zu 392 Milliarden Euro bis 2045. Hinzu kommen Investitionen von über 200 Milliarden Euro der großen Verteilnetzbetreiber. Um diese Kostenlawine beherrschbar zu machen, plant die Regulierungsbehörde eine grundsätzliche Reform der Netzentgelte. Wie die neuen Regeln für die Industrie aussehen könnten, wird derzeit in einem Pilotprojekt bei UPM in Augsburg erprobt. Es ist Teil der 400 Millionen Euro schweren Kopernikus-Initiative, mit der das Bundesforschungsministerium seit zehn Jahren an der Weiterentwicklung der Energiewende arbeiten lässt. Profitieren können von der Neuregelung alle Stromkunden: Sind weniger Eingriffe zur Stabilisierung der Netze nötig, steigen die Entgelte auch für Privatverbraucher weniger stark.
Die Grundidee klingt simpel: Wird die Energieerzeugung immer volatiler, muss auch der Energieverbrauch flexibler werden. Doch Großanlagen wie eine Papiermaschine lassen sich nicht einfach an- und ausschalten, je nachdem wie viel Ökostrom verfügbar ist. Ein Produktionsbetrieb benötigt verlässliche Dienstpläne für das Personal. Und nicht zuletzt behindern bislang politisch gesetzte Regeln die Flexibilisierung des Stromverbrauchs in der Industrie.
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Sie entwickeln in Augsburg die Energiewende fort (von links): Annemarie Binswanger und Christian Rose von der Netztochter der Stadtwerke Augsburg, Michael Warmuth (UPM) und Prof. Hans Ulrich Buhl (Forschungsinstitut für Informationsmanagement FIM und dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT).
Foto: Johannes Kiser
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Sie entwickeln in Augsburg die Energiewende fort (von links): Annemarie Binswanger und Christian Rose von der Netztochter der Stadtwerke Augsburg, Michael Warmuth (UPM) und Prof. Hans Ulrich Buhl (Forschungsinstitut für Informationsmanagement FIM und dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT).
Foto: Johannes Kiser
Unternehmen, die besonders viel Strom benötigen, können einen Abschlag auf die Netzentgelte von 70 bis 90 Prozent erhalten, wenn sie diese komplexen Regeln erfüllen. Dafür müssen sie Strom entweder möglichst konstant beziehen oder hauptsächlich zu Zeiten, in denen das Stromnetz wenig belastet ist, erklärt Prof. Hans Ulrich Buhl vom Forschungsinstitut für Informationsmanagement FIM und dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT. Er hat zusammen mit UPM das Forschungsprojekt „SynErgie“ in Augsburg initiiert und kann von paradoxen Folgen der bisherigen Regelung berichten.
Wollen Unternehmen zu Zeiten, in denen viel Ökostrom eingespeist wird, von günstigen Preisen profitieren, können sie das nicht: Ihr Verbrauch hätte eine Lastspitze und sie würden den Anspruch auf Ermäßigung verlieren. Umgekehrt dürfen sie etwa bei Dunkelflauten, wenn wenig Wind- und Solarstrom eingespeist wird und die Preise hoch sind, ihren Verbrauch nicht reduzieren, weil sie dann nicht genügend konstante Last hätten.
Mit der Elektrifizierung steigt das Potenzial für Flexibilität
Michael Warmuth ist bei UPM dafür verantwortlich, dass das Unternehmen die Chancen, die sich in der neuen Energiewelt bieten, auch nutzt. Ein großer Schritt dahin war die Elektrifizierung der Dampferzeugung. Läuft die Papiermaschine 3 auf voller Last, verbraucht sie 50 Tonnen Dampf pro Stunde für die Trocknung der Papierbahnen. Früher lieferte ein Kohlekraftwerk die Energie dafür, später wurde Gas genutzt. Seit 2024 kann ein Elektrokessel mit einer Leistung von 33 Megawatt binnen zwei Minuten auf Volllast hochfahren und die Dampferzeugung übernehmen, wenn Strom billiger ist als Gas. Derzeit wird an der Erweiterung des Systems um eine Hochtemperatur-Wärmepumpe gearbeitet, die den Energiebedarf für die Dampferzeugung senkt.
„Wenn die Kernprozesse eines Unternehmens nicht flexibilisiert werden können, ist das für Vor- und Nebenprozesse meist möglich“, sagt Projektleiter Buhl. Wie das noch aussehen kann, zeigt Warmuth bei einem Rundgang über das Fabrikgelände. Eine Reihe turmhoher Silos säumen die Halle mit der Papierfabrik: Lagertanks für Holzschliff. „Die Fasertanks sind quasi unsere Batterien, mit einem Wirkungsgrad von 100 Prozent“, sagt Warmuth.
Enge Abstimmung mit dem Netzbetreiber
In einer eigenen Schleiferei gewinnt UPM in Augsburg den Holzschliff für die Papierproduktion. Das Unternehmen verbraucht davon bis zu 100 Tonnen pro Tag. 300 Tonnen können in den Speichern gelagert werden. Die Schleiferei ist die flexibelste Anlage im Werk und kann so gefahren werden, dass etwa Wartungsintervalle in Zeiten hoher Strompreise gelegt werden. Umgekehrt kann auf Reserve produziert werden, wenn Strom günstig ist oder, wie zuletzt immer häufiger, Abnehmer sogar für den Verbrauch bezahlt werden.
Ohne enge Absprachen mit den Stadtwerken Augsburg als Netzbetreiber funktioniert das nicht. UPM braucht so viel Strom, dass ein unerwartetes Abfallen der Last dort das Gegenteil von mehr Stabilität für die Netze bedeuten würde. Gelingt die Flexibilisierung des Verbrauchs aber, sinkt auch der Investitionsbedarf für die Netzbetreiber.
Spätestens Ende 2031 werden laut Bundesnetzagentur alle bisherigen Ermäßigungen beim Netzentgelt für energieintensive Unternehmen auslaufen. Ende 2026 sollen die Ergebnisse aus Augsburg der Behörde übergeben werden, die 2027 eine neue Berechnungsformel für die Entlastung aufstellen wird, die ab 2029 gilt. „Das Potenzial für mehr Flexibilität in der Industrie ist da“, sagt Buhl. Würden mit den Ergebnissen aus Augsburg neue sinnvolle Regeln aufgestellt, könne es auch gehoben werden.