Inter-company recycling of residual materials and residual heat

Die Dissertationsschrift untersucht Erfolgsfaktoren der überbetrieblichen Verwertung von Reststoffen und Abwärme in der deutschen Glas-, Metall-, Chemie- und Papierindustrie. Hierdurch soll der langfristige Erfolg der Strategien und die damit einhergehenden Effekte gesichert werden. Insbesondere ein reduzierter Rohmaterialien- und Primärenergieeinsatz, verminderte CO2-Emissionen und die Förderung der Wirtschaft. Zur Schließung der Forschungslücke bezieht sich die Analyse auf die Unternehmensperspektive, wohingegen bestehende Arbeiten Eco Industrial Parks fokussieren. Darüber hinaus werden höhere Fallzahlen genutzt und explizit nationale Märkte und Rahmenbedingungen untersucht. Auch zeigt die Arbeit praxisnahe Mechanismen und Strategien, mit denen Risiken minimiert werden können. Die Untersuchung setzt sich aus einer Vor-, Haupt- und Nachstudie zusammen. Im Rahmen der Vorstudie wurden mittels einer adaptierten Form der induktiven Kategorienbildung zehn semi-strukturierte Interviews durchgeführt und ausgewertet. Diese geben Aufschluss über mögliche Hemmnisse in der Industrie. Zur Überprüfung ihrer statistischen Belastbarkeit, werden diese in einer Hauptstudie durch bivariate Verfahren untersucht. In Abhängigkeit von der Hypothese steht hierfür eine gültige Fallzahl von N =29 zur Verfügung. Dem folgt eine Nachstudie zur Herleitung und Verifizierung der statistischen Ergebnisse durch Praxisbeispiele und Experteneinschätzungen. Im Ergebnis zeigte sich, dass die Strategien ökonomisch resistent sind, da keines der Hemmnisse einen negativen Einfluss auf die geplanten Einsparungen (monetäre Messgröße) hat. Dennoch wurden signifikant negative Auswirkungen auf das Abbruchrisiko (non-monetäre Messgröße) nachgewiesen. So führen Mehrkosten durch regulatorische Anforderungen (bspw. verschärfte Emissionsgrenzwerte) zu einem signifikanten Abbruchrisiko. Gleiches wurde für abweichende Lastprofile der Kooperationspartner (bspw. durch veränderte Auftragslagen) nachgewiesen. Von besonderem Interesse sind zudem ausbleibende Effekte durch bestehende Kooperationsbeziehungen oder die motivatorische Ausrichtung der Partner. Ähnliche Forschungsbereiche gehen hier in beiden Fällen von positiven Effekten auf das Projektergebnis aus. Zu den weiteren Ergebnissen der Arbeit gehört die Entwicklung praxisnaher Lösungsansätze für die identifizierten Hemmnisse aus Sicht der Unternehmen, Politik und Forschung. Vorgeschlagen werden daher Mechanismen wie die bilanzielle Einspeisung von Energie zur Korrektur von abweichenden Lastprofilen oder aber der Ablauf einer vorgelagerten Resilienz-Prüfung anhand kritischer Faktoren (bspw. Gesetzgebung, Lieferengpässen, Abschaltpläne). Darüber hinaus werden finanzielle Entlastungen vorgestellt, so zum Beispiel durch eine Vergütung CO2 neutraler Energielieferungen außerhalb des Werksgeländes oder aber die Anerkennung der bilateralen Eigenstromerzeugung als Kraft-Wärme-Kopplung. Auch wird beschrieben, wie anhand von Energy Maps ungenutzte Potenziale der bilateralen Verwertung nutzbar gemacht werden können.The aim of the present dissertation was to identify the success factors of inter-company recycling of residual materials and residual heat in the German glass, metal, chemical and paper industry. This will ensure the long-term success of the strategies and the intended effects, such as a reduced use of raw materials and primary energy sources and decreasing carbon dioxide emissions. Furthermore it will cause positive effects for the economic development. To close the research gap, the analysis focuses on the company perspective, while existing work focusses on Eco Industrial Parks. In addition, a higher number of cases with an explicit focus on national frame conditions had been analysed. Also, the work shows practical mechanisms for the mitigation of critical factors. The study consists of a preliminary, main and post study. As part of the preliminary study, 10 semi-structured interviews were carried out using an adapted form of inductive category development. As a result of those interviews, possible obstacles for the realization of the strategies were identified. The statistically significance of the identified obstacles was tested in a main study. Depending on the hypotheses the tests were based on up to 29 cases. In addition the statistical results had been verified and questioned within a post study based on practical examples and expert assessments. Results have shown that the strategies are economically resistant, as none of the barriers had a negative impact on the planned savings (monetary measurand). Nevertheless, significant negative effects on the risk of strategy-exit (non-monetary measurand) were identified. Additional costs resulting from regulatory requirements (e.g. stricter emissions regulations) lead to a significant risk of a strategy-exit by the partners. The same was proven for different load profiles of the cooperation partners (e.g. due to changed order situations). Of particular interest was also the non-existence of a statistical significant connection between existing cooperation relationships or the motivational orientation of the partners with project success. Similar research areas assume positive effects in both cases. Furthermore the work describes practical solutions for the identified obstacles from the perspective of companies, politics and science. It therefore proposes mechanisms such as the balanced feed in and consumption of energy to connect divergent load profiles of partners or an upfront resilience test based on critical factors (e.g. legislation, supply shortages, shutdown schedules). In addition, approaches for financial reliefs are presented, for example by financial compensating CO2-neutral energy supplies outside the factory premises or legally recognizing bilateral power generation as combined heat and power generation. It also describes how unused potentials of bilateral recycling of residuals can be activated using energy maps