Jedes Jahr verbraucht die Welt so viel Strom, dass man damit den Eriesee einen Tag lang in einen Whirlpool verwandeln könnte – rund 23.000 TWh. Der Großteil dieses Stroms fließt durch Transformatoren, weshalb diese eine entscheidende Rolle auf unserem Weg zur Netto-Null-Emissionsbilanz spielen, sagt Christina Iosifidou, Leiterin für Nachhaltigkeit im Bereich Netztechnologien bei Siemens Energy und Beiratsmitglied der Elektrotechnik-FachmesseCWIEME Berlin.

Nach Angaben der Europäischen Kommission gehen in Europa jährlich 93 TWh Strom durch Transformatorverluste verloren. Das ist mehr Strom, als alle erneuerbaren Energiequellen im Vereinigten Königreich im Jahr 2023 erzeugt haben, und entspricht etwa drei Prozent der gesamten in Europa erzeugten Energie.

Die Verluste eines Transformators machen zwar in der Regel nur ein bis zwei Prozent der Last aus, summieren sich jedoch über die voraussichtliche Betriebsdauer von 35 Jahren und machen mehr als 95 Prozent seines gesamten CO₂-Fußabdrucks aus. Die Herstellung des Transformators sowie dessen Lieferung und Installation machen die restlichen fünf Prozent aus.

Natürlich ist die Verbesserung des Wirkungsgrads von Transformatoren nach wie vor ein Thema, das ständig Gegenstand von Forschung und Entwicklung ist, und gehört zur DNA jedes Transformatorenherstellers. Die Werte haben sich im Laufe der Zeit verbessert, und die Ökodesign-Richtlinie der Europäischen Kommission schreibt nun Mindestwirkungsgrade für Transformatoren von bis zu 99,77 Prozent. Effiziente Transformatoren sind jedoch teurer, und der Wirkungsgrad geht oft zu Lasten der Kompaktheit.

Man ist, was man isst

Letztendlich stoßen wir an die Grenzen der Physik – ein Teil der Energie geht immer durch Phänomene wie Hysterese, Wirbelströme und Joule-Erwärmung verloren. Da der größte Teil des CO₂-Fußabdrucks eines Transformators auf diese unvermeidbaren Verluste zurückzuführen ist, kann ein Transformator nur dann wirklich umweltfreundlich sein, wenn der ihm zugeführte Strom aus erneuerbaren Quellen stammt.

Zwar ist Strom aus erneuerbaren Energien in einigen Regionen frei verfügbar, doch als Erstausrüster haben wir keinen Einfluss darauf, woher der Strom stammt, der in einen Transformator eingespeist wird. Es ist Aufgabe der Regierungen, die umfangreichen Maßnahmen zu fördern, die erforderlich sind, damit grüner Strom zur Norm wird.

Was können OEMs tun?

Eine Möglichkeit für Hersteller, den CO₂-Fußabdruck eines Transformators zu verringern, besteht darin, den Produktionsprozess so weit wie möglich zu dekarbonisieren. So stammt beispielsweise ein Großteil der Emissionen einer Transformatorenfabrik aus Trocknungs- und Ofenprozessen. Traditionell werden die Öfen mit fossilen Brennstoffen beheizt, sodass ihre Elektrifizierung und die Versorgung mit 100 Prozent erneuerbarem Strom die CO₂-Emissionen erheblich senken würde. Tatsächlich sind alle vier Öfen in einem Werk von Siemens Energy in Nürnberg mittlerweile elektrisch und werden mit erneuerbarem Strom betrieben.

Genau wie bei Elektrofahrzeugen macht jedoch eine Umstellung, bevor an einem Standort ausreichend Ökostrom zur Verfügung steht, jegliche Emissionsminderung zunichte.

Die Verwendung von Materialien aus nachhaltiger Herkunft, wo immer dies möglich ist, ist eine weitere Möglichkeit, Lieferketten zu dekarbonisieren. Tatsächlich stammen mehr als 90 Prozent der Emissionen in der Fertigung aus Rohstoffen, und davon entfallen rund 85 Prozent auf Kupfer und Stahl. Die Umstellung auf grünen Stahl sowie die Verwendung von verantwortungsvoll gewonnenes Kupfer kann einen großen Unterschied machen, doch in manchen Regionen oder Entwicklungsländern könnte dies aufgrund des erheblichen Investitionsbedarfs schwieriger sein. So kostete thyssenkrupp beispielsweise die Umstellung eines von vier kohlebefeuerten Hochöfen auf Wasserstoffbetrieb rund 2 Milliarden Euro.

All dies verdeutlicht, warum wir eine Übergangsphase planen müssen, die die gesamte Wertschöpfungskette einbezieht und mit einbindet. Das ist wichtig, weil Hersteller – insbesondere große Erstausrüster – die Macht haben, die Branche zu prägen, indem sie von ihren Zulieferern verantwortungsvoll hergestellte Materialien verlangen.

Genau hier kommen Veranstaltungen wie CWIEME Berlin helfen können. Indem alle unter einem Dach versammelt werden, wird es möglich, solche kritischen Themen zu diskutieren. Durch internationale Zusammenarbeit und den Austausch von Ideen entlang der gesamten Wertschöpfungskette können wir weiterhin Fortschritte auf dem Weg zur Netto-Null erzielen. Sobald wir dieses Ziel erreicht haben, fahren wir alle gemeinsam zum Eriesee, um zu feiern.