Szenario 11: Umstellung Stahlproduktion

Aktuell: pro kg Stahl 2 kg CO2 (7% globaler Emissionen), Stahlbedarf bleibt erhalten (nicht durch Recycling deckbar)

• 70% Primärstahl weiterhin mit 30% energieeffizienterem Sekundärstahl

Direktreduktion von Eisenerz mit grünem-H2:

H2 anstelle von Koks (C)

FeO + H2 -> Fe + H2O

Fe2O3 + H2 -> Fe + H2O

• Reduktion im festen Zustand -> vorher Reduktion und Aufschmelzen im Hochofen

  • Kein Sauerstoffkonverter erforderlich

• Zuerst fällt Eisenschwamm an, der im Elektrolichtbogenofen zu Rohstahl geschmolzen wird

  • Chemisch geringerer Aufwand als der elektrische Aufwand (Hochofen mittels Koks ausschließlich chemisch)

• Sonst CO2 statt H2O

• Vorher Hochofen war exotherm jetzt H2-Direktreduktion ist endotherm

  • Wärmequelle?

Wasserstoffbereitstellung?

• Pipeline / Elektrolyse vor Ort / Trailer-Belieferung

Wie viel Tonnen Stahl sollen pro Tag produziert werden?

• 1kg H2 für 28 kg Stahl

Ökologisch:

• 97 % weniger CO2-Emissionen

  • H2O anstelle von CO2 als Nebenprodukt

Ökonomisch:

• TCO-Ansatz: wie viel muss Kunde später pro Tonne bezahlen?

  • Kosten +80% für die Stahlproduktion unter Annahme 1kg H2 für 2,50€ (sehr optimistisch)

  • Alle großen Auto-Hersteller fokussieren aktuell Produktion mit grünem Stahl für Klimaneutralität (Langfristiger bedarf von 50-100 TWh H2)

    • Alle Stahlhersteller verfolgen H2-Reduktion

Großes Potenzial für die Sektorenkopplung von Strom / Wasserstoff / Industrie in Zukunft

Wasserstoffeinspritzung in den Hochofenprozess

• Teilsubstitution des Koks

• 20% weniger CO2

Möglichkeit zur steigendem Integration von Wasserstoff:

• Phase 1: Direktreduktion mit Erdgas

• Phase 2: Direktreduktion mit Erdgas und steigendem H2-Anteil; Integration in bestehende Produktionsprozesse und -standorte

• Phase 3: Komplette Umstellung auf Direktreduktion mit 100 % H2