Windwasserstoff Salzgitter - das Projekt

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 hat auf dem Gelände des Salzgitter-Konzerns sieben Windkraftanlagen mit einer Leistung von 30 Megawatt errichtet, drei von ihnen befinden sich auf dem Areal des Hüttenwerks. Der Industriegaslieferant Linde sichert die kontinuierliche Versorgung des Wasserstoffbedarfs ab. 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 CO2 Steelmaking) 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.

Unsere Zukunft

Bauherr und Betreiber  des „Windpark Salzgitter“ ist die Avacon Natur GmbH, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Avacon AG. Die Nabenhöhe der von Vestas gefertigten WKA liegt bei 169 Meter.
Sie haben eine Gesamtleistung von rund 30 MW.  Die Kosten für das gesamte Projekt - Aufbau der Windkrafträder und der Wasserstoffanlagen inklusive der benötigten Infrastruktur - belaufen sich auf rund 50 Mio. Euro.

Salzgitter Flachstahl errichtete zudem eine von Siemens gelieferte PEM-Elektrolyse (PEM = Protonen Exchange Membran), die der Erzeugung von grünem Wasserstoff dienen soll. Der Wasserstoff wird in der Produktionskette der Salzgitter Flachstahl GmbH eingesetzt.
Zukünftig soll Wasserstoff zur Reduktion von Eisenerz dienen und Kohlenstoff ersetzen. Er spielt damit eine wichtige Rolle in der Konzeption von „SALCOS – Salzgitter Low CO2 Steelmaking“ und damit für eine CO2-arme Stahlproduktion.

Bau und Betrieb einer PEM-Elektrolyseanlage

SZFG wird in diesem Projekt einen PEM-Elektrolyseur (PEM= Protonen Exchange Membran) mit einer Kapazität von 400 Nm³H₂/h und einer installierten Leistung von rund 2 MWel errichten und betreiben.
Der PEM-Elektrolyseur, der zentral auf dem Werksgelände errichtet werden soll, zerlegt bei angelegter elektrischer Spannung Wasser H₂O in Wasserstoff H₂ und Sauerstoff O₂. Benötigt wird für den Prozess hochreines destilliertes Wasser, welches vor Ort durch entsprechende Aufbereitung des von SZFG im eigenen Wasserwerk gewonnenen Brauchwassers zur Verfügung gestellt wird. Die Strombereitstellung erfolgt über das werksinterne Stromnetz. Der Wasserstoff, der mit einem Druck von ca. 30 bar aus der Elektrolyse kommt, wird über einen Pufferspeicher ins vorhandene Wasserstoffnetz eingebracht. Inwieweit der parallel erzeugte Sauerstoff genutzt werden kann, wird sich im Laufe der nächsten Projektphase (Anlagenvergabe) herausstellen, wenn geklärt ist, wie hoch der Aufwand für die Bereitstellung und Anbindung ans vorhandene Netz sein wird.
 

Kopplung von Windstromerzeugung und Elektrolysebetrieb

Die sieben geplanten Windenergieanlagen (WEA), die von Avacon Natur GmbH errichtet und betrieben werden, stehen in unmittelbarer Nähe zum PEM-Elektrolyseur. Eine direkte Anbindung wäre technisch ohne größere Schwierigkeiten möglich. Auch bietet sich die hohe Laständerungsgeschwindigkeit von PEM-Anlagen an, auf volatile Windstromerzeugung zu reagieren. Die derzeitige Gesetzeslage (EEG, StromNZV,…) verhindert allerdings -u.a. durch EEG-Umlagen auf den verbrauchten Strom und nicht gewährten EEG-Einspeiseförderungen auf Überschussmengen der Windstromerzeugung- den wirtschaftlichen Betrieb  einer direkten Windstromnutzung. Die Wirtschaftlichkeit des Projekts ist nach aktueller Planung gegeben, wenn eine Projektförderung, die derzeit noch recht hohen Investitionskosten für PEM-Elektrolyseure reduziert und die Stromversorgung über EEG-Umlage-befreite Stromeigenerzeugung erfolgt.

Wasserstoffbedarf auf dem Werkgelände der SZFG

Die SZFG benötigt hochreinen Wasserstoff für die Inertisierung der Stahloberflächen im Prozess der Haubenglüherei und der Feuerverzinkungsanlagen. Hier werden jährlich rund 4 Mio. Nm³ pro Jahr eingesetzt, die über ein SZFG-eigenes Wasserstoffnetz mit ca. 10 bar an die Verbraucher verteilt werden. Derzeit bezieht SZFG diese Mengen von Linde per Trailer. Das von Linde errichtete und betrieben Wasserstofftanklager soll auch zukünftig zur Absicherung der für den Betrieb notwendigen Wasserstoffmengen genutzt werden, um entsprechende Fehlmengen weiterhin per Trailer zuzufahren. Für den zukünftigen Einsatz von Wasserstoff als Eisenerzreduktionsmittel im Ersatz für den heute verwendeten Kohlenstoff, werden deutlich größere, wenn auch qualitativ weniger anspruchsvolle Wasserstoffmengen notwendig sein. 

Zukunftsweisende Projekte

SALCOS® - Umfangreiches Konzept zur CO2-Reduzierung

SALCOS® - Umfangreiches Konzept zur CO2-Reduzierung

Mit SALCOS® (Salzgitter Low CO2 Steelmaking) haben wir gemeinsam mit Partnern aus Wirtschaft und Forschung die Grundlagen für eine nahezu CO2-freie Stahlproduktion geschaffen. Zentrale Elemente des Konzepts sind Strom aus erneuerbaren Quellen, grüner Wasserstoff und der Einsatz von Direktreduktionsanlagen in denen Eisenerz CO2-frei reduziert werden kann.

Projektstufe 01 | Sektorkopplung von erneuerbaren Energien

GrInHy - Grüner Wasserstoff durch Elektrolyse

Im Rahmen des Projektes GrInHy 2.0 errichteten wir gemeinsam mit unseren Partnern, Sunfire und Paul Wurth den weltweit leistungsstärksten Hochtemperatur-Elektrolyseur auf unserem Gelände. Durch Strom aus erneuerbaren Energien und Wasserdampf aus Abwärme der Stahlproduktion können mit einem hohen elektrischen Wirkungsgrad 200 Nm3 grüner Wasserstoff pro Stunde produziert werden.

Starke Partner

Inbetriebnahme der WEAs sowie sichere Netzanbindung

Die Avacon AG ist der größte Verteilnetzbetreiber in Deutschland. Das Unternehmen betreibt zuverlässig Strom- und Gasnetze in den Ländern Sachsen-Anhalt, Niedersachsen, Hessen und Nordrhein-Westfalen. Avacon macht die Netze fit für die Zukunft und die Aufgaben von morgen. Jährlich fließen mehr als 160 Millionen Euro in den Netzausbau und für die Integration der Erneuerbaren Energien. Als regionaler Flächenversorger ist Avacon aktiver Mitgestalter der Energiewende – mit starken und innovativen Netzen.

Die Avacon Natur GmbH ist eine 100prozentige Tochter der Avacon AG. Das Unternehmen entwickelt Energieversorgungslösungen auf Basis erneuerbarer Energien und innovativer effizienter Technologien für Industrieunternehmen, Gewerbe- und Privatkunden. Die Avacon Natur GmbH ist in diesem Projekt das ausführende Unternehmen der Avacon AG.

Informationen über die Avacon AG finden Sie online unter: www.avacon.de

Dr. Stephan Tenge
Technikvorstand der Avacon AG

„Um gerade für den Wärmebereich perspektivisch einen hohen Grüngasanteil in unseren Netzen sicherstellen zu können, bedarf es eines starken Ausbaus von Power-to-Gas-Anlagen, in denen aus erneuerbarem Strom durch Elektrolyse CO-neutraler Wasserstoff erzeugt wird. Vor dem Hintergrund unserer großen Gasnetzinfrastruktur ist es für Avacon strategisch wichtig, auch die im Zusammenhang mit Power-to-Gas erforderliche Expertise für die Sektorenkopplung zu sammeln.“


Erarbeitung von Know-How für die Produktion von Wasserstoff aus erneuerbarem Strom und Einsatz in der Stahlweiterverarbeitung

Die Salzgitter AG ist einer der führenden Stahl- und Technologiekonzerne in Europa – mit einem Außenumsatz von rund 9 Mrd. Euro, über 25.000 Mitarbeitern und knapp 160 nationalen und internationalen Tochter- und Beteiligungsgesellschaften. Er gliedert sich in die Geschäftsbereiche Flachstahl, Grobblech/Profilstahl, Mannesmann, Handel und Technologie.

Die Salzgitter Flachstahl GmbH ist die größte Tochtergesellschaft. Sie produziert eine breite Palette hochwertiger Spezial- und Markenstähle für anspruchsvolle Kundenbranchen wie beispielsweise die Automobilindustrie.

Informationen über den Salzgitter-Konzern finden Sie online unter: www.salzgitter-ag.com

Prof. Dr.-Ing. Heinz Jörg Fuhrmann
Ehemaliger Vorstandsvorsitzender
der Salzgitter AG

„Wasserstoff wird zukünftig in der Mobilität, der Energiegewinnung und -speicherung sowie vielen weiteren industriellen Prozessen maßgebliche Bedeutung erlangen. Wie mit unserem SALCOS®-Projekt aufgezeigt, sind wir technologisch in der Lage, mittels Wasserstoff signifikante CO2-Reduzierungen zu erzielen und betrachten das Projekt „Windwasserstoff Salzgitter“ als einen bedeutenden Baustein auf diesem Weg in eine klimafreundlichere Stahlproduktion.“


Versorgungssicherheit mit H2 und Einbringen von vorhandenem Know-How

Linde plc ist ein führendes Industriegase- und Engineering-Unternehmen mit einem Umsatz (pro forma) von 28 Mrd. USD (24 Mrd. EUR) im Jahr 2018. Das Unternehmen beschäftigt weltweit ca. 80.000 Mitarbeiter und bedient Kunden in mehr als 100 Ländern der Erde. Linde plc liefert innovative und nachhaltige Lösungen für seine Kunden und schafft Mehrwert für alle Beteiligten.

Das Unternehmen macht unsere Welt produktiver, indem es Produkte, Technologien und Dienstleistungen entwickelt, die die wirtschaftliche und ökologische Leistung seiner Kunden in einer vernetzten Welt verbessern und ihnen ermöglicht, ihre Betriebskosten zu senken und die Effizienz zu steigern.

Informationen über die Linde plc finden Sie online unter: www.linde.com

Jens Waldeck
Geschäftsleiter Region Zentral Europa

„Wir freuen uns sehr auf die zukunftsweisende Zusammenarbeit auf Basis der langjährigen und erfolgreichen Partnerschaft. Seit mehr als hundert Jahren leisten wir Pionierarbeit beim Einsatz von Wasserstoff als Industriegas in vielfältigen Anwendungen und haben mit der Zukunftstechnologie bereits im Energiepark Mainz gute Erfahrungen gemacht. Das werden wir nun in Salzgitter einbringen und damit einen weiteren wichtigen Schritt zur umweltfreundlichen Versorgung gemeinsam mit unseren Kunden einleiten.“