Klimaneutrale Stahlherstellung etablieren
Übersicht
Nahezu klimaneutrale Stahlherstellung ist aus heutiger Perspektive über Eisen-Direktreduktion mit Wasserstoff innerhalb der Hochöfen (Primärroute) sowie über das Einschmelzen von Stahlschrott in Elektrolichtbogenöfen (Sekundäroute) umsetzbar. Die Etablierung dieser Alternativen und der dafür nötige gezielte Ausbau erneuerbarer Energien und Wasserstoffkapazitäten muss verstärkt gefördert werden.
Argumentation
Nach aktueller Prognose werden 2030 zusätzlich 45 TWh Energie benötigt, um allein 1/4 der heutigen Rohstahlerzeugung zu elektrifizieren1. Dies stellt immense Anforderungen an den beschleunigten Ausbau erneuerbarer Energien. Zum Vergleich: 2023 wurden aus erneuerbaren Quellen insgesamt 513 TWh bereitgestellt2.
Wissenswert
Der Energiebedarf für eine Tonne Rohstahl unter Verwendung von Wasserstoff wird mit 13,1 GJ gegenüber 18,1 GJ in der klassischen Herstellung beziffert.
Quelle: Fischedick et al. (2014)
Kosten für wasserstoffbasierte Stahlproduktion liegen zwischen 361 und 640 € pro Tonne (bei Stromkosten zwischen 2 und 10 ct/kWh), verglichen mit 304 €/t in klassischer Produktion.
Quelle: Vogl (2018)
Zur Substitution des stofflich genutzten Kohlenstoffs im Stahl [zw. 0,002% and 2,14 %] stehen biogene Quellen oder abgeschiedenes CO2 zur Diskussion.
Quelle: Kolbe et al. (2022)
Pro Tonne eingesetztem Wasserstoff sind in der Stahlherstellung 25 Tonnen CO2 einzusparen.
Quelle: Nationaler Wasserstoffrat (2023)
Praxisbeispiele
Direktreduktionsanlage zur Herstellung von Eisenschwamm (mit Erdgas) in Hamburg
Die ArcelorMittal Hamburg GmbH betreibt eine Direktreduktionsanlage mit Herstellungskapazitäten von ca. 600 000 t Eisenschwamm pro Jahr. Bei der Reduktion kommt aus Erdgas gewonnener Wasserstoff zum Einsatz. Die Nutzung von (in diesem Fall noch grauem) Wasserstoff in der Stahlherstellung ist also erprobt.
Quellen & Links
Hömann R (2022) Die Stahlindustrie in der Energiekrise. Wirtschaftsvereinigung Stahl
Erneuerbare Energien in Zahlen . Accessed: 07. July 2024
Kolbe N, Cesário F, Ahrenhold F et al. (2022) Carbon Utilization Combined with Carbon Direct Avoidance for Climate Neutrality in Steel Manufacturing. Chemie Ingenieur Technik 94:1548–1552.
Hölling M, Weng M, Gellert S (2017) Bewertung der Herstellung von Eisenschwamm unter Verwendung von Wasserstoff. Stahl und Eisen 137:47–53
Fischedick M, Marzinkowski J, Winzer P, Weigel M (2014) Techno-economic evaluation of innovative steel production technologies. J Clean Prod 84:563–580.
Vogl V, Åhman M, Nilsson LJ (2018) Assessment of hydrogen direct reduction for fossil-free steelmaking. J Clean Prod 203:736–745.
Grundlagenpapier - Treibhausgaseinsparungen und der damit verbundene Wasserstoffbedarf in Deutschland
Zuständige Bundesminister:innen
Bundestagsabgeordnete aus den zuständigen Ausschüssen
Direktreduktionsanlage zur Herstellung von Eisenschwamm (mit Erdgas) in Hamburg
Die ArcelorMittal Hamburg GmbH betreibt eine Direktreduktionsanlage mit Herstellungskapazitäten von ca. 600 000 t Eisenschwamm pro Jahr. Bei der Reduktion kommt aus Erdgas gewonnener Wasserstoff zum Einsatz. Die Nutzung von (in diesem Fall noch grauem) Wasserstoff in der Stahlherstellung ist also erprobt.
Hömann R (2022) Die Stahlindustrie in der Energiekrise. Wirtschaftsvereinigung Stahl
Erneuerbare Energien in Zahlen . Accessed: 07. July 2024
Kolbe N, Cesário F, Ahrenhold F et al. (2022) Carbon Utilization Combined with Carbon Direct Avoidance for Climate Neutrality in Steel Manufacturing. Chemie Ingenieur Technik 94:1548–1552.
Hölling M, Weng M, Gellert S (2017) Bewertung der Herstellung von Eisenschwamm unter Verwendung von Wasserstoff. Stahl und Eisen 137:47–53
Fischedick M, Marzinkowski J, Winzer P, Weigel M (2014) Techno-economic evaluation of innovative steel production technologies. J Clean Prod 84:563–580.
Vogl V, Åhman M, Nilsson LJ (2018) Assessment of hydrogen direct reduction for fossil-free steelmaking. J Clean Prod 203:736–745.
Grundlagenpapier - Treibhausgaseinsparungen und der damit verbundene Wasserstoffbedarf in Deutschland
Zuständige Bundesminister:innen
- RHGRU
Bundestagsabgeordnete aus den zuständigen Ausschüssen
- MGCDU
- HDCSU
- RHFDP
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