© thyssenkrupp Steel / Stahl ohne Kohle, das ist das Ziel
© thyssenkrupp Steel / Stahl ohne Kohle, das ist das Ziel

Weltpremiere in Duisburg: thyssenkrupp setzt Wasserstoff im Hochofen ein

Nachhaltig C02-Emissionen reduzieren, auch bei der Stahlproduktion

thyssenkrupp Steel hat in Duisburg vor kurzem eine Weltpremiere gefeiert: Der Duisburger Stahlhersteller startete eine Versuchsreihe zum Einsatz von Wasserstoff im laufenden Hochofenbetrieb. Es sind die bislang ersten Tests dieser Art, mit dem Ziel, die bei der Stahlherstellung entstehenden CO2-Emissionen nachhaltig zu reduzieren. Der Versuchsstart markiert einen Meilenstein in der Transformation zur klimaneutralen Stahlproduktion.

Zwischenziel 2030: 30 Prozent weniger Emissionen

Die nun gestartete Versuchsreihe ist ein wichtiger Baustein der Klimastrategie von thyssenkrupp. Bis 2050 will das Unternehmen klimaneutral werden. Bereits bis zum Jahr 2030 sollen die Emissionen aus Produktion und Prozessen (die sogenannten Scope 1-Emissionen) im eigenen Unternehmen sowie die Emissionen aus dem Bezug von Energie (Scope 2) um 30 Prozent reduziert werden. „Wir haben uns mit unserer Klimastrategie ein klares Ziel gesetzt.“, sagte Dr. Klaus Keysberg, Mitglied des Vorstands der thyssenkrupp AG, zuständig für Materialgeschäfte des Konzerns. „Die Stahlproduktion nimmt für die Erreichung unserer Klimaziele eine wichtige Rolle ein, denn der Hebel der Sparte bei der Senkung der Emissionen ist groß. Deswegen treiben wir den Wandel zur Wasserstofftechnologie mit aller Kraft voran.“

Wasserdampf statt CO2

Beim klassischen Hochofenprozess werden für die Herstellung von einer Tonne Roheisen rund 300 Kilogramm Koks und 200 Kilogramm Kohlenstaub benötigt. Der Kohlenstaub wird im unteren Schachtbereich des Hochofens als zusätzliches Reduktionsmittel über 28 sogenannte Blasformen eingeblasen. Zum Versuchsstart wurde heute an einer dieser Blasformen am Hochofen 9 Wasserstoff injiziert. Damit beginnt eine Versuchsreihe, in der thyssenkrupp Steel den Einsatz von Wasserstoff schrittweise erst auf alle 28 Blasformen dieses Hochofens und ab dem Jahr 2022 dann auf alle drei weiteren Hochöfen ausweiten will. Der Vorteil: Während beim Einsatz von Einblaskohle CO2-Emissionen entstehen, entsteht beim Einsatz von Wasserstoff Wasserdampf. Somit können bereits an dieser Stelle im Produktionsprozess bis zu 20 Prozent CO2 eingespart werden.

„Der heutige Tag ist wegweisend für die Stahlindustrie“, sagte Premal Desai, Sprecher des Vorstands von thyssenkrupp Steel Europe. „Wir leisten hier Pionierarbeit. Die Nutzung von Wasserstoff ist der entscheidende Hebel für eine klimaneutrale Stahlproduktion. Der heutige Versuch ist ein weiterer wichtiger Schritt in der Transformation unserer Produktion, an deren Ende grüner Stahl stehen wird. Gleichzeitig sehen wir, was alles möglich ist, wenn Unternehmen und Politik gemeinsam auf ein Ziel hinarbeiten. Für die Förderung des Projekts sind wir dem Land NRW sehr dankbar.“ Das Projekt wird im Rahmen der von der Landesregierung gestarteten Initiative IN4climate.NRW gefördert und vom Betriebsforschungsinstitut des VdEH (BFI) wissenschaftlich begleitet. NRW-Wirtschafts- und Digitalminister Prof. Dr. Andreas Pinkwart: „Das Projekt ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer treibhausgasneutralen Industrie und ein schönes Beispiel dafür, wie innovative Schlüsseltechnologien aus Nordrhein-Westfalen heraus entwickelt werden können. Wir müssen die Nutzung von Wasserstoff im Industriesektor weiter vorantreiben, denn sie bietet gerade bei der Stahlherstellung große Chancen“.

Vom Labor in den Industriemaßstab

Der Versuchsstart markiert auch den Übergang des Projekts in den industriellen Maßstab. In den letzten Monaten wurden vorgelagerte Untersuchungen und Simulationsrechnungen durchgeführt. Mit dem Versuch im laufenden Hochofen wird das Projekt auf die nächste Ebene gehoben. „Wir wollen durch die Nutzung von Wasserstoff die Emissionen senken und gleichzeitig weiterhin Roheisen in gewohnter Qualität produzieren“, erläutert Dr. Arnd Köfler, Produktionsvorstand von thyssenkrupp Steel Europe. „Gleichzeitig gilt auch: wir betreten mit der Versuchsreihe am Hochofen 9 technologisches Neuland. Es geht jetzt darum, den Betriebsablauf im Hochofen kontinuierlich zu analysieren und auszuwerten. Die Ergebnisse werden uns helfen, die Ausweitung des Wasserstoffeinsatzes auf alle 28 Blasformen des Hochofens gezielt anzugehen.“

Wasserstoff-Infrastruktur gewinnt an Bedeutung

Wasserstoff wird in den kommenden Jahrzehnten ein zentraler Treiber für die Klimastrategie von thyssenkrupp Steel sein. Nach der Umstellung der Hochöfen plant das Unternehmen ab Mitte der 2020er-Jahre den Aufbau von großtechnischen Direktreduktionsanlagen, die dann mit wasserstoffhaltigen Gasen betrieben werden. Der dort produzierte Eisenschwamm wird zunächst in den bestehenden Hochöfen eingeschmolzen, soll langfristig aber in Elektrolichtbogenöfen mit Hilfe erneuerbarer Energien zu Rohstahl verarbeitet werden.
Mit Air Liquide ist beim Einblasversuch ein Projektpartner an Bord, der über Expertise in der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette von der Produktion über die Speicherung bis hin zur Entwicklung von Endverbraucheranwendungen verfügt.

Die Voest in Linz will übrigens auch demnächst den Testbetrieb der Pilotanlage für eine Wasserstoff-Elektrolyse-Anlage zur CO2-freien Stahlerzeugung starten. Im Rahmen des Projekts "H2Future", bei dem Verbund und Siemens als Partner dabei sind, soll Wasserstoff ebenfalls Kohle ersetzen, hergestellt werden soll der Wasserstoff mittels einer 6-MW-PEM-Wasserstoff-Elektrolyseanlage. Um die gesamte Voest umzustellen, müsste das Projekt jedoch 500 Mal größer sein und 3 GW Leistung haben.


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