Trendthema
Ein Wiedererwärmungsofen im Betrieb - Foto: Deutsche Edelstahlwerke DEW
26.09.2023

Bund fördert Wasserstoffprojekt der Deutschen Edelstahlwerke

Die Deutschen Edelstahlwerke (DEW) als Teil der Swiss Steel Group, konnten ein wichtiges Förderprojekt der Bundesregierung für sich gewinnen. Mit diesem Förderprojekt wird der Weg in eine CO2 neutrale Zukunft der Stahlherstellung und -verarbeitung bei der Swiss Steel Group um einen weiteren Schritt geebnet.

Die Swiss Steel Group ist einer der führenden Hersteller von Stahllangprodukten. Das Förderprojekt mit dem Titel „H2-HotRoll“ befasst sich mit der Umstellung von erdgas-befeuerten Wiedererwärmungsöfen auf die Befeuerung mit grünem Wasserstoff. Das geplante Vorhaben adressiert in erster Linie die Ziele der nationalen Wasserstoffstrategie vom 10.06.2020, indem der Energieträger Wasserstoff zur Substitution von Erdgas in der Beheizungstechnik von Thermoprozessanlagen eingesetzt wird. Gefördert wird dies durch das 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung: Förderaufruf „Technologieoffensive Wasserstoff“. Organisiert und verwaltet durch den Projektträger Jülich (PTJ).

Auswirkung von Wasserstoffeinsatz

Um die Klimaziele der europäischen Union zu erreichen, muss insbesondere die energieintensive Industrie in Europa befähigt werden, dies zu leisten. Um dabei den Einsatz von grünem Wasserstoff zu ermöglichen, müssen zunächst die Auswirkungen des Wasserstoffeinsatzes auf die Stahlherstellung und -verarbeitung untersucht werden. Hierbei geht es in der Stahlindustrie derzeit erstrangig um die Reduzierung der CO2-Emissionen für Stahlunternehmen der Primärstahlerzeugung über die Hochofenroute.

Einen großen Vorteil hinsichtlich der CO2-Emissionen gegenüber dieser Technologie haben Stahlunternehmen, wie die Swiss Steel Group, die über die sogenannte Sekundär- oder Elektrostahlroute produzieren. Bei diesem Verfahren werden in einem Elektrolichtbogenofen große Mengen Stahlschrott eingeschmolzen. . Durch den Einsatz von grünem Strom aus regenerativen Quellen, wie Wasser-, Windkraft oder Solarenergie, ist es dabei schon heute möglich einen großen Teil der CO2-Emissionen zu reduzieren.

Diesen Weg geht die Swiss Steel Group bereits erfolgreich überall dort, wo sie auf genügend grüne Energie zurückgreifen kann. Doch auch bei der weiterführenden Herstellung und Bearbeitung des Stahls, im sogenannten Down-Stream-Prozess, kommt es bei der Warmumformung und der Wärmebehandlung des Stahls zu einem erheblichen CO2-Ausstoß durch den Einsatz von Erdgas.

Projektpartner ist VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI)

Um im weltweiten Vergleich wettbewerbsfähig zu bleiben und den CO2-Fußabdruck weiter zu senken, müssen auch in der Sekundärstahlroute erhebliche Investitionen getätigt werden. Eine CO2-Reduktion wird nicht nur vom Gesetzgeber gefordert und ist vom Endverbraucher zunehmend gewünscht, sondern ist auch zur Erreichung der Klimaziele zwingend notwendig.

Zusammen mit dem Projektpartner VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI) begeben sich nun die Deutschen Edelstahlwerke auf den Weg, ihre Infrastruktur für den Einsatz von grünem Wasserstoff fit zu machen. Dass dies kein einfaches Vorhaben ist, zeigt sich bereits in den Summen, die allein das Förderprojekt benötigt. Mit einem Projektbudget von etwas über eine Million Euro kann über drei Jahre die Basis für die technische Umstellung auf wasserstoffbetriebene Öfen gelegt werden. Der Fokus wird auf kontinuierlich betriebene Wiedererwärmungsöfen mit einer Leistung von mehr als 10 MW gelegt.

Da es sich bei Wasserstoff gegenüber Erdgas um ein Medium mit anderen physikalischen Eigenschaften handelt, befasst sich das Förderprojekt mit den erwarteten Auswirkungen und die Anpassung der vorhandenen Ofeninfrastruktur z.B. Brenner, Armaturen und Ofenkammer. Diese Infrastruktur muss auf das unterschiedliche Brennverhalten der beiden Gase angepasst werden.

Wasserstoff hat zum Beispiel eine höhere Flammtemperatur und einen erhöhten Wasseranteil bzw. verringerten CO2-Anteil im Heißgas. Dies führt zu einer Änderung des Wärmeübergangs im Ofen und einen veränderten Einfluss auf das verarbeitete Material. Hier könnte es zu unterschiedlicher Zunderbildung und geändertem Entkohlungsverhalten kommen, falls der Prozess nicht optimal eingestellt ist.

Wiedererwärmungsofen mit Wasserstoff betreiben

Eine Herausforderung in diesem Projekt zeigte sich schon während der Planungsphase vor der Antragstellung: Ein kontinuierlich betriebener Wiedererwärmungsofen mit einer Anschlussleistung von mehr als 10 MW sollte für das Projekt mit Wasserstoff, der im Idealfall grün erzeugt wird, betrieben werden. Dafür wäre eigentlich ein Anschluss an eine Wasserstoffpipeline nötig, dies ist jedoch in Deutschland heute noch nicht realisierbar.

Dementsprechend musste sich das Projektteam unter der Leitung von Gregor Ebbers von den Deutschen Edelstahlwerken und Sebastian Bialek vom BFI, eine Alternative überlegen. Es wird nun am Krefelder Standort der Deutschen Edelstahlwerke ein kleinerer Wiedererwärmungsofen im Schmiedebetrieb für das Projekt umgebaut, um Prozessversuche durchzuführen. Dieser Ofen mit einer Gesamtanschlussleistung von maximal 2MW kann in der Projektphase mit Wasserstoff aus Tankanlagen versorgt werden. Begleitet werden die Betriebsversuche von CfD-Simulationen und weiterführenden Versuchen im Technikum des BFI.

Doch wie steht es in der Bundesrepublik Deutschland um die Aussicht auf große Mengen grünen Wasserstoffs? Hier beißt sich die Katze in den Schwanz. Denn eine klare Aussage gibt es hierzu für die verschiedenen potenziellen Abnehmer noch nicht. Wie also soll sich die Industrie auf den Einsatz von Wasserstoff vorbereiten? Auch hierzu hat sich das Projektteam ausgiebig Gedanken gemacht. Sollte es zu einem langsamen Hochlauf von grünem Wasserstoff kommen, so wird in dem Förderprojekt auch untersucht, wie die Ofeninfrastruktur auf ein Gemisch aus Erdgas und Wasserstoff reagiert.

Kosten müssen kalkuliert werden

Auch werden die Auswirkungen von steigenden Wasserstoffanteilen im Brenngas auf die Ofeninfrastruktur untersucht.  Dabei wird damit gerechnet, dass ein geringfügiger Anteil von Wasserstoff mit der bisherigen Ofenkonfiguration funktioniert. Erst bei höheren Anteilen müssen Anpassungen an den Armaturen und der Mess- und Regelungstechnik vorgenommen werden. Der Steuerungsprozess des Ofens wird so gewählt werden, dass auch eine Mischung von Erdgas und Wasserstoff als Brenngas gut funktioniert.

Ziel des Förderprojektes ist die Erstellung eines Maßnahmenkatalogs und eine Abschätzung der Kosten für die Umstellung weiterer Öfen von Erdgas auf Wasserstoff. Es sollen Potentiale und Hemmnisse aufgezeigt werden, um insgesamt eine höhere Akzeptanz der Wasserstofftechnik zu erreichen.

(Quelle: Swiss Steel Group)

Schlagworte

AnlagenAnpassungBrennerCO2DeutschlandEdelstahlElektrolichtbogenofenEmissionenEnergieErdgasEUForschungHandelHochofenIMUIndustrieINGInvestitionKlimaKlimazielKlimazieleKrefeldLangprodukteLichtbogenofenSchrottStahlStahlerzeugungStahlherstellungStahlindustrieStahlunternehmenStahlwerkSteuerungStrategieSwiss Steel GroupTechnikTemperaturUmformungUnternehmenUSAVDEhWasserstoffWettbewerb

Verwandte Artikel

Vertreter von Ansteel und Primetals Technologies bei der Vertragsunterzeichnung für das 20-Walzen- Walzwerk.
29.02.2024

Neues Reversier-Kaltwalzwerk für chinesischen Stahlproduzenten

Vor kurzem wurde Primetals Technologies vom chinesischen Stahlhersteller Anshan Iron and Steel Group mit der Lieferung eines Reversier-Kaltwalzwerks für sein Stahlwerk in...

Automobil Baustahl Blech Bleche China Energie Energiewirtschaft EU Gesellschaft IBU Industrie ING Kaltwalzwerk Lieferung Messe Primetals Profile Rohre Schienen Stahl Stahlmarkt Stahlwerk Steuerung Walzen Walzwerk Wirtschaft
Mehr erfahren
Entladung des Eisenschwamms in Eisenhüttenstadt mit dem DryTainer von Innofreight
28.02.2024

Freie Fahrt für Eisenschwamm

ArcelorMittal Deutschland hat erfolgreich einen ersten Testwaggon aus Hamburg mit dem Vorprodukt Eisenschwamm, auch bekannt als DRI - Direct Reduced Iron, für die Produk...

Anlagen ArcelorMittal Bremen Bund CO2 CO2-Emissionen Container DB Cargo Dekarbonisierung Deutschland Direktreduktion Einsatzstoffe Eisenhüttenstadt Eisenschwamm Emissionen Energie Entwicklung Erdgas EU EU-Kommission Hochofen IBU Industrie Innofreight Klima Koks Konverter Lieferketten Logistik Partnerschaft Presse Produktion Rohstoffe Stahl Stahlherstellung Stahlindustrie Stahlproduktion Transformation Transport Umwelt Unternehmen Vertrieb Wasserstoff Wettbewerb Wirtschaft Wirtschaftsminister
Mehr erfahren
Weserseite von ArcelorMittal Bremen
26.02.2024

Förderzusage: ArcelorMittal plant die nächsten Schritte

Die EU-Kommission hat die finanzielle Förderung des Transformationsprojekts zur klimaneutralen Stahlherstellung für die ArcelorMittal-Standorte Bremen und Eisenhüttenstad...

Anlagen Bremen Bund Dekarbonisierung Direktreduktion Eisenhüttenstadt EU EU-Kommission Förderung Investition Klima Produktion Stahl Stahlherstellung Transformation USA Wasserstoff Wettbewerb Wirtschaft Wirtschaftsminister
Mehr erfahren
Die Presse ist mit dem kinetischen Energierückgewinnungssystem KERS ausgestattet, das bis zu 40 Prozent einsparen kann.
23.02.2024

Parsan nimmt Presse von Schuler und Farina in Betrieb

Der türkische Hersteller Parsan hat eine Schmiedelinie mit einer Presse von Farina und Schuler in Betrieb genommen, die vor knapp zwei Jahren bestellt wurde. Sie ist mit...

Aluminium Antrieb Automobil Bauindustrie Bergbau Einsparung Energie Getriebe Industrie ING Legierungen Maschinenbau Nachhaltigkeit Presse Schuler Stahl Wirtschaft
Mehr erfahren
Das Abkommen dient als Absicherung gegen steigende Stromkosten.
21.02.2024

Octopus Energy liefert Solarstrom für Salcos

Die Salzgitter Flachstahl GmbH (SZFG) hat mit der Erzeugungssparte von Octopus Energy einen Stromabnahmevertrag (Power Purchase Agreement, PPA) geschlossen. Das Unternehm...

Brandenburg CO2 Dekarbonisierung Deutschland Emissionen Energie Energiewende Energiewirtschaft Ergebnis EU Flachstahl Fonds Gesellschaft Handel Industrie ING Partnerschaft Produktion Salzgitter AG Salzgitter Flachstahl GmbH Spanien Stahl Unternehmen Wasserstoff Wirtschaft
Mehr erfahren