Auf dem Weg zur klimaneutralen Industrie

Die Stahlproduktion hat ihre Emissionen in den vergangenen Jahrzehnten kontinuierlich gesenkt. Die kohlebasierte Route wurde nah an ihr theoretisches Optimum herangeführt. Deswegen ist ein Technologiewandel nötig, um die Stahlherstellung klimaneutral aufzustellen. Dabei im Mittelpunkt: Wasserstoff. In Duisburg wird dessen Einsatz im Hochofen bereits getestet.

Im Hochofen findet der erste Schritt auf dem Weg zum Stahl statt. Dort wird dem Eisenerz Sauerstoff entzogen, traditionell mit Hilfe von Kohlenstoff. Unter anderem wird der Kohlenstoff in Form von Kohlestaub in den Ofen eingeblasen. Die Folge: Es entsteht CO2. Mit dem Projekt H2BF erforscht thyssenkrupp Steel in Duisburg neue Wege, um diese CO2-​Emissionen zu reduzieren. Statt Kohlestaub wird in einen der Hochöfen teilweise Wasserstoff eingeblasen. Auch der Wasserstoff entzieht dem Eisenerz Sauerstoff – aber statt CO2 entsteht dabei Wasser.

Aus Experimenten lernen

Im November 2019 wurde erstmals Wasserstoff in einen laufenden Hochofen eingeblasen. Seitdem finden an einer von 28 Blasformen am Hochofen weitere Versuche statt. In der ersten Projektphase geht es vor allem um die technische Erprobung, denn der Wasserstoff sorgt unter anderem für deutlich höhere Temperaturen als der normalerweise verwendete Kohlestaub. Entsprechend geht es darum, die Auswirkungen dieser höheren Temperaturen auf die Anlagentechnik zu untersuchen. Hinzu kommen Erkenntnisse zu den Druckverhältnissen im Hochofen und zur richtigen Position der Lanze, mit der der Wasserstoff eingeblasen wird. Im Anschluss soll der Einfluss des neuen Verfahrens auf den Gesamtprozess der Stahlherstellung erforscht werden. Die Versuche an einer Blasform sollen die Grundlage schaffen, um die Wasserstoffinjektion auf alle 28 Blasformen ausweiten zu können. In der zweiten Projektphase wird es um metallurgische Untersuchungen gehen und darum, wie effektiv das Verfahren ist. Dazu gibt es zwar theoretische Betrachtungen, bisher jedoch keine großindustriellen Erfahrungen.

Kleine Veränderung, große Wirkung

Bis Ende 2021 sollen alle 28 Blasformen des Hochofens auf den teilweisen Einsatz von Wasserstoff umgestellt werden. Spätestens dann wird die benötigte Menge an Wasserstoff nicht mehr mit einem Tanklastwagen angeliefert werden können. Stattdessen soll der thyssenkrupp-​Standort mit einer Pipeline verbunden werden. Das neue Verfahren hat zwei Vorteile: Erstens lässt sich die Technologie kurzfristig umsetzen, ohne dass neue Anlagen gebaut werden müssen. Zweitens können bis zu 20 Prozent der sonst entstehenden CO2-​Emissionen vermieden werden. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg in eine klimaneutrale Stahlherstellung.

Welche anderen Leuchtturmprojekte Nordrhein-Westfalen im Bereich klimaneutraler Industrie sonst noch zu bieten hat, zeigt der Energieforschungsbericht 2020.

Logo der Reallabore der Energiewende
© BMWi

Förderpolitischer Rahmen

Das 7. Energieforschungsprogramm hat mit  den sogenannten „Reallaboren der Energiewende“ ein neues Förderformat geschaffen. Im Vordergrund steht dabei die methodische Nutzbarmachung von Erfahrungswerten aus der praktischen Umsetzung technologischer Innovationen. Ziel ist es, die systemweite Einsatzfähigkeit vielversprechender Lösungsansätze zu erproben und zur Marktreife zu führen. Im Vorfeld der Auslobung als Reallabor müssen sich die Projekte zunächst in einem Ideenwettbewerb durchsetzen. Diesen Schritt hat das Projekt H2BF bereits erfolgreich gemeistert und befindet sich nun in der Antragsphase für die Aufnahme als Reallabor.

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© thyssenkrupp Steel Europe AG

Projektinfos und -partner

Alle Informationen, Hintergründe und Einblicke in die Umsetzung - auf der Website von IN4climate.NRW finden sich zahlreiche Angebote und Ansprechpartner.

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