Dasselbe in grün: Grüner Stahl durch Wasserstoff am Beispiel Salzgitter

Die konventionelle Herstellung von Stahl ist sehr CO2-intensiv. Wie Habeck bei der Förderverleihung betonte, ist die deutsche Stahlindustrie allein für rund 6 % der Gesamtemissionen in Deutschland verantwortlich. Mit Blick auf die Emissionen des Industriesektors sind es sogar knapp 30 %. Ein hervorragender Hebel zur Dekarbonisierung also. Und hier kommt grüner Wasserstoff ins Spiel. 

Direktreduktion mit Koks-Kohle 

In der kohlebasierten Hochofenroute wird Eisenerz oder -oxid Sauerstoff entzogen. So gewinnt man Roheisen, den wichtigsten Ausgangsstoff der Stahlproduktion. Für den Sauerstoffentzug, die Reduktion, benötigen Stahlproduzenten Koks-Kohle. Diese liefert nicht nur die Wärmeenergie zur Verflüssigung des Eisens, sondern stellt auch Kohlenmonoxid bereit, das als Reduktionsmittel für das Eisenoxid dient: 

Fe2O3 + 3CO --> 3CO2 + 2Fe 

Neben flüssigem Roheisen verlassen also auch große Mengen CO2 den Hochofen. Als Faustregel gilt: Pro Tonne Stahl werden 1,5 Tonnen CO2 emittiert. Die Erzeugung des Roheisens ist dabei für rund 85 % der Emissionen des gesamten Prozesses der Stahlherstellung verantwortlich. 

Wasserstoffbeschaffungsprogramme: WindH2, GrinHy, Partnerschaften  

Zur Bereitstellung des erforderlichen Wasserstoffes setzt Salzgitter auf mehrere, ineinandergreifende Teilprojekte: Neben der Eigenproduktion ist der Bezug von Wasserstoff aus dem In- und Ausland geplant. 

Ende 2018 unterzeichneten die Salzgitter Flachstahl GmbH, der Industriegaslieferant Linde AG und das Energieunternehmen Avacon Natur GmbH einen Vertrag für das Projekt „Windwasserstoff Salzgitter“, auch „WindH2". Das Ziel: Mittels eines 2,5 MW-PEM-Elektrolyseurs von Siemens Energy eigenen Wasserstoff aus Windkraft zu erzeugen. Den erforderlichen Strom sollen sieben Windkraftanlagen mit je 30 MW Leistung erzeugen, die die Avacon AG auf dem Salzgitter-Gelände errichtet hat. Die Kosten für das Projekt belaufen sich auf rund 50 Mio €.

Im Januar 2019 starteten Salzgitter und Sunfire mit den Anlagenbauern Paul Wurth und Tenova LOI das Nachfolgeprojekt GrInHy2.0. Die Elektrolyseleistung steigerten die Projektpartner dabei von 150 auf 720 kW. Das Projekt wurde im Oktober 2022 abgeschlossen. Insgesamt wurden 100 t grüner Wasserstoff produziert und in das Werk der Salzgitter Flachstahl eingespeist, wo es in Glühprozessen und Verzinkungsanlagen zur Stahlveredelung zum Einsatz kam. Mit dem Ergebnis sei man sehr zufrieden gewesen; die Partnerschaft von Sunfire und Salzgitter soll fortbestehen. 

Partnerschaften mit der Gasbranche 

Daneben gab Salzgitter im Umfeld der Förderbescheidvergabe gleich zwei Partnerschaften mit deutschen Gasversorgern bekannt. Mit der Leipziger VNG AG will Salzgitter prüfen, welche zusätzlichen Optionen zur Wasserstoffversorgung denkbar sind. Neben dem Anschluss an ein überregionales Pipeline-Netz, der langfristig die sinnvollste Option sein dürfte, steht auch die Versorgung über nicht leitungsgebundene Trägermedien wie Ammoniak oder Methanol im Raum. Gerade in puncto Ammoniak hat die VNG in den letzten Monaten zahlreiche Partnerschaften geschlossen, darunter mit Firmen aus Norwegen und Chile. Die lange vor allem als Düngemittel verwendete Chemikalie avanciert zusehends zum aussichtsreichsten Trägermedium zum Wasserstofftransport über lange Strecken.

Förder-Milliarden für DRI-Anlagen 

Die grüne Transformation wird den deutschen Stahlkonzernen viel Geld kosten. Laut einem Bericht des VDI sind es rund 7 Mrd. € bei thyssenkrupp und 3 bis 4 Mrd. € bei Salzgitter sowie der Stahl-Holding-Saar. Ähnliche Vorhaben gibt es bei den Hüttenwerken Krupp-Mannesmann sowie ArcelorMittal. Die Gesamtinvestitionen für den Aufbau einer dekarbonisierten Stahlproduktion bis 2045 belaufen sich laut VDI auf rund 15 Mrd. €. Ohne umfangreiche Förderprogramme von Land, Bund und EU können die Unternehmen dies nicht stemmen.  

Für Anlagenbauer interessant: Ein Großteil des Geldes wird für DRI-Anlagen benötigt. In Deutschland ist bislang nur eine bei ArcelorMittal Hamburg in Betrieb, wo sie rund 600.000 t DRI im Jahr erzeugt. thyssenkrupp Steel hat Anfang März 2023 Aufsehen erregt, als Anfang März ein Kaufvertrag mit der SMS group bekanntwurde: 1,8 Mrd. € investiert thyssenkrupp in die Anschaffung einer DRI-Anlage und zweier Einschmelzer am Standort Duisburg. 2026 soll die Anlage betriebsbereit sein, deren Produktionskapazität bei rund 2,5 Mio. t pro Jahr liegt. Der vom Land NRW subventionierte Erwerb ist Teil der Green-Steel-Strategie tkH2Steel, die das Pendant zum SALCOS-Programm von Salzgitter darstellt.

Wenn Sie mehr über das Thema erfahren möchten, besuchen Sie die SMS group (Halle 1 / E40 – E41 (METEC)) oder Themprocess LOI (Halle 4 / A21) (GIFA) zwischen dem 12. und 16 Juni 2023 in der Messe Düsseldorf. Darüber hinaus stellen viele weitere Unternehmen auf den ecoMetals Trails ihre Ideen für eine dekarbonisierten Metallindustrie vor. Lassen Sie sich inspirieren!