Die Salzgitter AG ist ein europaweit führender Stahl- und Technologiekonzern. Als Teil der Stahlindustrie sind wir ein bedeutender Wirtschaftsfaktor und beliefern zahlreiche unterschiedliche Branchen. Es liegt in unserem grundsätzlichen Interesse, Stahl möglichst ressourceneffizient zu produzieren. Daher betreiben wir unser integriertes Hüttenwerk in Salzgitter nahezu energieautark und schließen Materialkreisläufe, bei denen Reststoffe und Koppelprodukte innerbetrieblich oder sektorenübergreifend wiederverwendet werden. Damit ist es uns gelungen, die Produktion konsequent zu optimieren und damit Verluste stetig zu minimieren. Mittlerweile arbeiten wir sehr nah an den naturwissenschaftlich-verfahrenstechnischen Grenzen und gehören damit zu den weltweit effizientesten Stahlherstellern.
Bei der Produktion in unserem Hüttenwerk in Salzgitter fallen jährlich etwa acht Millionen Tonnen CO2 an, die zu den gegebenen technischen Bedingungen und mit den zur Verfügung stehenden Anlagen prozessbedingt unvermeidbar sind. Um unseren CO2 -Ausstoß über das jetzige Maß hinaus zu vermindern, wollen wir neue Wege erproben und innovative Verfahrenstechniken erforschen. Die CO2 -Emissionen könnten durch ein spezielles Produktionsverfahren massiv gesenkt werden. Unter dem Projektnamen SALCOS® beschäftigen sich Forscher und Fachleute der Produktion unseres Konzerns in Zusammenarbeit mit Fraunhofer-Instituten und weiteren Partnern mit den neuen Technologien und deren Einbindung in ein integriertes Hüttenwerk.
Unser Konzern befindet sich in einem vielschichtigen Umfeld und wird von diversen Entscheidungen und Ansprüchen beeinflusst. Dazu gehören politische Rahmenbedingungen wie die EU-Klimaziele oder der europäische Emissionsrechtehandel, gesellschaftliche Ansprüche, die Bedürfnisse von Mitarbeitern und Verantwortung für die Region. Ein entscheidender Punkt ist außerdem die technische Realisierbarkeit und die Prüfung, wie sich die neuen Anlagen in das bestehende Hüttenwerk integrieren lassen könnten. Darüber hinaus soll unser Konzept zu unseren eigenen Nachhaltigkeitsvorstellungen und Wirtschaftlichkeitskriterien passen und muss gleichzeitig ein Fortbestehen im internationalen Wettbewerbsumfeld garantieren. Wir haben die Ambition, all diesen Faktoren gerecht zu werden und arbeiten mit SALCOS® an einer langfristigen Lösung.
im MW-Maßstab bei der Salzgitter Flachstahl
Produktion von elektrischer Energie via Windkraft und elektrolytischem Wasserstoff auf dem Werksgelände
Analyse der Rahmenbedingungen und numerische Modellierung von Stahlwerk und Direktreduktionsanlage
Es besteht aus technologischer Sicht eine Möglichkeit, das bestehende Hüttenwerk unseren Bestrebungen zur Emissionsreduktion entsprechend auszubauen und neue Anlagen zu integrieren.
In einem Direktreduktionsreaktor könnte Eisenerz zunächst mit Hilfe von Erdgas und einem erhöhten Wasserstoffzusatz zu Eisen reduziert werden. Die Reaktion erfolgt bei 950 Grad und es entsteht Eisenschwamm. Auf Basis dieser Methode kann eine Reduktion des Eisens von bis zu 85% erreicht werden.
Darüber hinaus handelt es sich bei dieser Anlage um einen integrierten Prozess. Das Gas wird zirkulär geführt und nach der Abtrennung des bei der Reduktion entstehenden Wassers von verbleibendem CO2 befreit und weiter verwendet.
Die Herausforderung der Direktreduktion besteht in der Integration der neuen Anlagen in das bestehende Hüttenwerk. Bei einer schrittweisen Implementierung eines solchen Reaktors ist eine CO2 -Ersparnis von zunächst bis zu 50% theoretisch möglich. Sollte es in der Zukunft gelingen, die komplette Produktion mit Direktreduktionsanlagen vorzunehmen, kann dieser Wert auf bis zu 85% steigen.
Dieses Vorhaben ist technisch und wirtschaftlich nicht unmittelbar umsetzbar. Das Team von SALCOS® und die Beteiligten der Fraunhofer-Institute arbeiten an einem Konzept für einen stufenweisen Umbau. Nach aktuellen Berechnungen könnten die CO2 -Emissionen bis 2050 dadurch sogar stärker abnehmen, als bisher von der Politik veranschlagt.
Neben technologischen Überlegungen entscheiden aber letztendlich politische Rahmenbedingungen und Wirtschaftlichkeitskriterien darüber, ob die CO2 reduzierte Stahlherstellung mit SALCOS® ein erfolgsversprechendes Projekt oder eine wünschenswerte Vision ist.
Die Integration neuer Anlagen in die bestehende Infrastruktur ist eine Herausforderung. Dazu gehört nicht nur der flexible Einsatz von Wasserstoff und Erdgas als Reduktionsmittel des Direktreduktionsverfahrens, sondern auch die flexible Wasserstoffproduktion auf Basis regenerativer Energien. Denn die CO2 -Ersparnis innerhalb des Verfahrens wird hinfällig, wenn der Wasserstoff z.B. auf Basis von Erdgas oder elektrolytisch mit dem derzeitigen Strommix hergestellt werden würde.
Um in Zukunft möglicherweise selbst Wasserstoff zu produzieren, beteiligt sich die Salzgitter AG gemeinsam mit der Sunfire GmbH und anderen Partnern seit März 2016 an einem EU-Forschungsprojekt: GrInHy (= Green Industrial Hydrogen via reversible high-temperature electrolysis). Bei der Anlage in Salzgitter handelt es sich um den derzeit leistungsstärksten reversiblen Hochtemperaturelektrolyseur der Welt.
Die Technologie der Hochtemperaturelektrolyse ermöglicht den reversiblen Betrieb der Versuchsanlage. Während sie im Elektrolysebetrieb mit höchsten elektrischen Wirkungsgraden industriell erzeugten Dampf aus Abwärme in Wasserstoff wandelt, produziert sie im umgekehrten Fall, dem Brennstoffzellenbetrieb, Strom und Wärme aus Wasserstoff oder Erdgas.
Der elektrolytisch erzeugte Wasserstoff kann dabei bereits heute als Schutzgas bei den Glühprozessen zur Stahlproduktion genutzt werden und Wasserstoff auf fossiler Basis verdrängen. Zukünftig ist natürlich bei deutlich größeren Kapazitäten auch der Einsatz als Substitut für Kohlenstoff für die Direktreduktion von Eisenoxid denkbar.
Neben dem Nachweis eines elektrischen Wirkungsgrades von mehr als 80% (Heizwert bezogen) dient der Testbetrieb der techno-ökonomischen Bewertung der Technologie vor dem Hintergrund der konkurrenzfähigen Wasserstoffproduktion.
Ziel des Sektorkopplungsprojekts „Windwasserstoff Salzgitter“ ist es, in Salzgitter Wasserstoff mittels Elektrolyse und Strom aus Windkraft zu erzeugen. Damit soll eine wichtige Grundlage für den zukünftigen Einsatz größerer Mengen an Wasserstoff zur Verringerung direkter CO2-Emissionen bei der Stahlherstellung geschaffen werden. Avacon beabsichtigt, auf dem Gelände des Salzgitter-Konzerns sieben Windkraftanlagen mit einer Leistung von 30 Megawatt zu errichten und zu betreiben, von denen sich drei auf dem Areal des Hüttenwerks befinden werden. Der Industriegaslieferant Linde wird die kontinuierliche Versorgung des Wasserstoffbedarfs absichern. Im Rahmen dieses Projektes wollen die Partner Know-how für eine klimafreundliche Wasserstofferzeugung aufbauen sowie Erfahrungen mit der Vor-Ort-Produktion von Wasserstoff und dessen Einbindung in ein integriertes Hüttenwerk mit seinen komplexen Produktionsprozessen sammeln.
Schon heute wird in der Stahlherstellung bei Glühprozessen Wasserstoff verwendet, den Linde anliefert. Darüber hinaus bietet der Einsatz von Wasserstoff in Hüttenwerken das Potential, die prozessbedingten CO2-Emissionen der Stahlerzeugung künftig signifikant zu verringern.
Zur Erreichung dieses Ziels hat die Salzgitter AG das Projekt SALCOS® (Salzgitter Low CO2Steelmaking) konzipiert, das einen realistischen Weg zu einer schrittweisen CO2- Reduzierung, langfristig sogar zu einer fast CO2-freien Stahlherstellung aufzeigt. Dabei soll auf Basis regenerativer Energien erzeugter Wasserstoff den bislang für die Verhüttung von Eisenerzen erforderlichen Kohlenstoff ersetzen.
Mit diesem Projekt will Salzgitter Flachstahl Betriebserfahrung in dem für SALCOS® wichtigen Themenbereich „Wasserstoff aus erneuerbaren Energien“ sammeln, auf der später eine Umsetzung in großindustrielle Maßstäbe fußen könnte. Obwohl die heutigen Rahmenbedingungen noch keinen wirtschaftlichen Betrieb einer direkten Kopplung von Windstromerzeugung und Elektrolysebetrieb ohne Förderung ermöglichen, sind die drei Partner entschlossen, diese für die Zukunft bedeutsame, klimaschonende Technologie weiterzuentwickeln.
Als führender Spezialist für längstnahtgeschweißte HFI-Stahlrohre entwickelt die Mannesmann Line Pipe GmbH regelmäßig neue Anwendungsmöglichkeiten und kundenorientierte Technologien.
Mannesmann Line Pipe GmbH steht in engem Kontakt mit nationalen und internationalen Instituten – insbesondere dem konzerneigenen Forschungsinstitut Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, aber auch mit diversen Fraunhofer Instituten und Universitäten. Die Gesellschaft ist regelmäßig an der nationalen und internationalen Standardisierung von Rohrproduktion, -lieferung und -anwendung beteiligt.
Die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet innovativer Produkte besitzt einen hohen Stellenwert bei der Mannesmann Line Pipe GmbH. Damit sichert sich die Gesellschaft eine führende Marktposition in Bezug auf die Produktqualität, die Einsatzmöglichkeit, die Prozess- und Fertigungstechnik und auf anwendungsbezogene Kundenbedürfnisse.
In diesem Zusammenhang hat die Mannesmann Line Pipe GmbH gemeinsam mit der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH HFI-geschweißte Stahlrohre entwickelt. Diese sind speziell für den Transport und die Speicherung von Wasserstoff qualifiziert und garantieren mit mechanisch-technologischen Eigenschaften, die sogar die Anforderungen der EIGA-Richtlinie übertreffen, optimale Sicherheit und Lebensdauer.
Auf der eigens von der Mannesmann Line Pipe GmbH neu erstellten Innovationsseite sind dazu und darüber hinaus weitere technische Informationen zu innovativen Stahlrohr-Produkten zu finden.
