Entwicklung der zukünftig optimalen Raffneriekapazität in Deutschland und Österreich vor dem Hintergrund der Energiewende und zunehmenden Import von raffnierten Fertigprodukten

Abstract

Das gewachsene gesellschaftliche Interesse an Nachhaltigkeit und Umweltschutz, hat mit der übernommenen Verpflichtung der Einhaltung der Pariser Klimaziele eine klare Zielsetzung für den dazu notwendigen Energiemix der Zukunft gebracht. Der mit der Erreichung des 1,5 °C-Ziels einhergehenden Notwendigkeit der massiven Emissionsreduktion von Treibhausgasen muss ein disruptiver Wandel in der Nachfrage nach fossilen Treibstoffen einhergehen. Dieser massive Wandel bedeutet auch eine große Herausforderung für die Ölraffinerien in Europa. Die sinkende Nachfrage hat bereits in den letzten Jahrzehnten zu einer niedrigen Auslastung der Anlagen geführt, und wird durch zusätzlichen Kosten wie Umweltauflagen, steigenden Anforderungen an die Endprodukte, sowie Energiekosten weiterhin den Druck auf die Raffinerien erhöhen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines linearen Optimierungsmodells, welches versucht mit minimalen Gesamtkosten die Nachfrage nach 5 ausgewählten Hauptprodukten zu decken. In dem Modell wird dazu die aktuelle Raffineriestruktur im geografischen Bereich von Deutschland und Österreich abbildet. Es werden zwei unterschiedliche Entwicklungsszenarien bis zum Jahr 2050 durchgerechnet und deren Ergebnisse miteinander verglichen. Eine danach durchgeführte Sensitivitätsanalyse untersucht die Reaktion des Modells auf Änderungen der wichtigsten Parameter. Die Ergebnisse der beiden Szenarien zeigen, wie die Raffinerien in Abhängigkeit ihrer Strukturen, unterschiedlich von dem Rückgang der Nachfrage betroffen sind. So zeigen beide Modelle, dass komplexe Raffinerien einen Vorteil gegenüber einfacheren Anlagen haben und länger im Markt verbleiben.

The increased societal interest in sustainability and environmental protection, has led to a clear objective for the energy mix needed to meet the Paris climate targets. The need for massive reductions in greenhouse gas emissions, to achieve the 1.5 °C warming target, must be accompanied by a disruptive change in the demand for fossil fuels. This massive change also means a major challenge for oil refineries in Europe. Declining demand has already led to low plant utilization rates in recent decades, and will continue to put pressure on refineries due to additional costs such as environmental regulations, increasing requirements for end products, and energy costs. The objective of this work is to develop a linear optimization model that attempts to meet the demand for 5 selected major products with minimal total cost.In the model, the current refinery structure in the geographic area of Germany and Austria is mapped. Two different development scenarios up to the year 2050 are calculated and their results are compared. A subsequent sensitivity analysis examines the model's response to changes in the most important parameters.The results of the two scenarios show how the refineries are affected differently by the decline in demand, depending on their structures. Both scenario models show that complex refineries have an advantage over simpler plants and remain longer in the market.