Grüner Wasserstoff hilft dabei, fossile Brennstoffe aus der Stahlindustrie zu verdrängen

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Die Dekarbonisierung der globalen Stahlindustrie ist eine schwierige Aufgabe, aber sie muss umgesetzt werden, und zwar schnell. Branchenanalysten gehen davon aus, dass die Nachfrage nach Eisen und Stahl bis 2050 um bis zu 40 % steigen könnte, sofern wir bis dahin nicht alle unter Wasser sind. Einige Stahlhersteller haben wegen der gestiegenen Kosten aufgegeben. Allerdings gewinnt die Bewegung für grünen Stahl mit Unterstützung von Interessengruppen für grünen Wasserstoff an Bedeutung.

Dieser Hoffnungsträger für grünen Stahl sagt Nein zu grünem Wasserstoff …

Konventionelle Stahlherstellung lehnt sich an stark auf Kohle. Das für die Stahlherstellung verwendete Eisen wird aus Roherz durch Kohlegase gewonnen. Kohle ist auch die Quelle der Prozesswärme und liefert den Kohlenstoffgehalt für den fertigen Stahl. In einigen Prozessen wird auch Erdgas eingesetzt.

Die Dekarbonisierungsaufgabe ist eine große Aufgabe. Die Eisen- und Stahlindustrie gilt als „die treibhausgasintensivste Industrie“ der Neuzeit. Es ist auch das größter Einzelverbraucher von Kohle Einer konservativen Schätzung zufolge verbraucht er etwa 7 % der weltweiten Energieversorgung und verursacht 7–9 % der Treibhausgasemissionen.

Grüner Wasserstoff ist einer von mehreren Dekarbonisierungspfaden, die sich in der Stahlindustrie abzeichnen, und die EU gehört zu den Regierungen, die großzügige Subventionen bereitstellen, um ihn voranzutreiben. Allerdings ging es langsam voran. Der führende europäische Stahlhersteller ArcelorMittal hat einige Fortschritte bei der Dekarbonisierung gemacht, doch am 24. Februar berichtete die Nachrichtenorganisation Wasserstoff-Einblick berichtete über düstere Nachrichten im Bereich des grünen Wasserstoffs.

„Der Stahlgigant ArcelorMittal hat erklärt, dass er seine europäischen Anlagen nicht mit grünem Wasserstoff betreiben kann, obwohl ihm Milliarden von Euro an EU-Subventionen für die Installation von Ausrüstung dafür gewährt wurden, weil der resultierende grüne Stahl wäre nicht in der Lage, auf internationalen Märkten zu konkurrieren“, Wasserstoff-Einblick Reporterin Rachel Parker berichtete.

Parker vermutete außerdem, dass das Unternehmen fossiles Gas anstelle von grünem Wasserstoff verwenden würde, obwohl es seinen CO2-Fußabdruck auch durch den Import von grünem DRI (Direct Reduced Iron) aus Übersee verringern könnte.

…Und dieser sagt Juhu

Es ist jedoch noch nicht alles verloren. Ein weiterer europäischer Stahlhersteller hat den grünen Wasserstoffball übernommen. Am 30. April startete der französische Wasserstoffproduzent Lhyfe kündigte eine neue Vereinbarung mit der Swiss Steel Group-Tochtergesellschaft Ugitech zur Inbetriebnahme einer grünen Wasserstoffanlage im französischen Werk Ugine des Unternehmens an. Die genaue Größe ist unklar, die Vereinbarung sieht jedoch eine maximale Kapazität von 30 Megawatt oder etwa 12 Tonnen grünen Wasserstoff pro Tag vor, der mit einer Elektrolyseanlage aus Wasser hergestellt wird.

„Dies ist die erste Vereinbarung in Europa, die fossile Brennstoffe im Edelstahlsektor durch grünen Wasserstoff ersetzt“, sagte Lhyfe.

Das ist ziemlich beeindruckend, obwohl es sich nicht um ein vollständiges Dekarbonisierungsprojekt handelt. Wie von Lhyfe beschrieben, wird das nachhaltige H2 Erdgas aus einigen der wärmebezogenen Verarbeitungsanlagen der Anlage, einschließlich Brennern und Öfen, fördern.

Dennoch ist dies Lhyfes erste Absichtserklärung mit einem Stahlhersteller. Wenn alles nach Plan verläuft, könnte dies dem Unternehmen ein Vorzeigemodell für den Einsatz von grünem Wasserstoff in der gesamten Branche bieten, und Lhyfe möchte genau dies rechtzeitig vor den Olympischen Winterspielen 2030 tun.

Ugitech hat auch ein umfassenderes Ziel vor Augen. Das Unternehmen ist Hauptkoordinator eines umfassenderen EU-Projekts namens HYDREAMS, dessen Ziel die Bewertung ist Leistungs-, Kosten- und Qualitätskontrollaspekte Erdgas in thermischen Prozessen durch Wasserstoff zu ersetzen.

„HYDREAMS hat neun europäische Partner und hat einen Zuschuss vom europäischen RFCS-Fonds erhalten“, bemerkt Ugitech-Entwicklungsdirektor Frédéric Perret.

Grüner Stahl ist nur ein Teil des Ugitech-Elektrolyseurprojekts. Lhyfe plant außerdem, einen Teil des Wasserstoffs aus dem Elektrolysesystem an Transportakteure in der Region zu liefern.

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Mehr grüner Wasserstoff für US-Stahlhersteller

Hier in den USA, CleanTechnica hat die Elektrolichtbogenöfen und andere Dekarbonisierungsstrategien zur Kenntnis genommen, die das Unternehmen Nucor in seinem neuen Werk in Kentucky einsetzt, das Stahl für den Einsatz in Windkraftanlagen produziert. „Nucor gibt an, dass die Treibhausgasintensität seines Stahls 1/5 des Durchschnitts der konventionellen Stahlherstellung aus Rohstoffen in Hochöfen beträgt“, stellten wir bereits im Januar 2023 fest.

Seitdem gibt es in den USA mehr Aktivitäten im Bereich grüner Stahl. Erst letzte Woche gab das US-Energieministerium beispielsweise eine neue Runde von Preisträgern im Rahmen seines neuen „ROSIE“-Programms bekannt, das speziell auf die Dekarbonisierung von Hochöfen abzielt.

„Aktuelle Hochofentechnologien – die für etwa 70 % der weltweiten Treibhausgasemissionen aus Eisen und Stahl verantwortlich sind – erfordern Kohlenstoff für Wärme, Chemie und Struktur, was die Dekarbonisierung des Prozesses besonders schwierig macht“, stellt das ARPA-E-Büro des Energieministeriums für neue hohe Risiken fest , die das ROSIE-Programm verwaltet.

Die neue Förderrunde ging an 13 Preisträger, die neue und unterschiedliche Dekarbonisierungsstrategien für die Eisen- und Stahlerzeugung entwickeln. Im Wasserstoffbereich gehen wir davon aus, dass grüner Wasserstoff das ultimative Ziel ist, auch wenn dies je nach Kosten und Verfügbarkeit in naher Zukunft möglicherweise nicht erreicht wird.

Aus der Liste der Preisträger geht hervor, dass ARPA-E eine angeregte Plasmaform von Wasserstoffplasma als potenzielle Chance entdeckt hat. Die neue ARPA-E-Finanzierungsrunde umfasst ein Projekt, das als „mikrowellenbetriebener Wasserstoffplasma-Drehrohrofen“ beschrieben wird und sich derzeit im Argonne National Laboratory des Energieministeriums in der Entwicklung befindet, sowie ein weiteres Wasserstoffplasmasystem an der University of Minnesota.

Die Tufts University erhielt außerdem ein Stipendium für einen anderen Ansatz zur Erzreduzierung. Dort untersuchen Forscher die Verwendung von Ammoniak in Verbindung mit anderen neuen Funktionen, die darauf abzielen, die Kosten für heimischen Stahl zu senken. Ammoniak (NH3) besteht aus Wasserstoff und Stickstoff und lässt irgendwann die Tür für grünes Ammoniak offen.

Die University of Utah arbeitet an einem weiteren wasserstoffabhängigen Projekt, das als „Technologie zur schmelzfreien Stahlherstellung“ bezeichnet wird. Der Preis der Schule wird im Rahmen des Pulverforschungslabors der Schule verliehen, das von Professor Dr. Pei Sun geleitet wird, dessen Doktorarbeit sich mit einem neuen „Pulvermetallurgieverfahren“ beschäftigte.Wasserstoffsinterung und Phasenumwandlung” für Titan. Vereinfacht gesagt besteht der Prozess darin, das Metall in ein Pulver zu verwandeln und es in eine Form zu pressen. Das gleiche Verfahren kann auf Stahl angewendet werden.

Unterdessen erhielt die Purdue University Northwest im vergangenen Herbst auch Fördermittel vom Energieministerium, um die Entwicklung eines Industrieprojekts zu unterstützen Mit Wasserstoff betriebener Nachwärmofen.

„Mehr als 80 Wiedererwärmungsöfen in den USA verbrennen Erdgas, um Halbzeuge wieder zu erwärmen, und erzeugen dabei 200 kg Kohlendioxid pro Tonne Stahl“, stellte die Schule fest und betonte, dass das Ziel des Projekts darin besteht, das Potenzial alternativer Brennstoffe aufzuzeigen Dekarbonisierung der Schwerindustrie.

Die Dekarbonisierung hängt natürlich von der Quelle des Wasserstoffs ab. Purdue scheint diesen Aspekt bereits im Griff zu haben. Die Schule ist Teil des Midwest Hydrogen Hub-Konsortiums, das vom Energieministerium ausgewählt wurde, um eine Auszeichnung im Rahmen des 7 Milliarden US-Dollar teuren Regional Clean Hydrogen Hubs-Programms der Agentur zu erhalten. Gemäß dem überparteilichen Infrastrukturgesetz von 2021 verwenden einige der Hubs Wasserstoff aus Erdgas, aber Purdue weist darauf hin, dass der Hub im Mittleren Westen den Schwerpunkt darauf legt Wasserelektrolyse.

Foto (beschnitten): Grüner Wasserstoff gehört zu den Pfaden, die derzeit entwickelt werden Dekarbonisierung der Eisen- und Stahlerzeugung (Mit freundlicher Genehmigung von Lhyfe).