Dekarbonisierung der Stahlproduktion

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1 Dekarbonisierung der Stahlproduktion Franz Kainersdorfer

2 Agenda» Politische Rahmenbedingungen» Weltweite Stahlherstellung» Stahlherstellungstechnologien» Wasserstoffproduktion» CO 2 - reduzierte/freie Stahlproduktion» Kommerzielle Rahmenbedingungen» Strommarkt» Erdgasmarkt» Schlussfolgerungen 27/09/17 2 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

3 Politische Entscheidungs-Ebenen Global Europa» UN-Weltklimaabkommen weitere Umsetzung» Erster Schritt zu wirklichem global level playing field?» Oder weiterhin regional unterschiedliche CO 2 -Regelungen und Klimaschutzinitiativen?» Kunden/Markt/Wettbewerb (Chancen und Risiken)» EU-Energieunion als Rahmenstrategie für Energie/Klima, einschließlich ETS-Reform ab 2021» Kunden/Markt/Wettbewerb (Chancen und Risiken) Österreich» Nationale Initiativen Österreichische Energie-/Klimastrategie 3 27/09/17 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

4 EU-Klimaschutzziele bis Kohlenstoff Wasserstoff CO 2 -Emissionen (%) 75 EU Transformations - Phase 50 Entscheidung über Reduktionsziele, Mechanismenund Implementierung Neue EU Wirtschaft EU - Energie & Klima Rahmenstrategie 5-20% /09/17 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

5 Weltweite/europäische CO 2 -Emissionsstrukturen 5 27/09/ Mt CO 2 (2013) Nicht-OECD Europa und Eurasia 8,0% Nicht-OECD Americas 3,5% China 28,0% Asia 11,2% Afrika 3,4% EU-28 11,5% OECD 1 25,90% 1 OECD ohne EU-28 Welt - CO 2 -Emissionen je Region Anteil EU28 Mittlerer Osten 5,1% Schifffahrt 3,4% Quelle: IEA, Key World Energy Statistics 2015 / Eurostat / Wirtschaftsvereinigung Stahl Dekarbonisierung der Stahlproduktion Sonstige, Wasserversorgung, Bauwirtschaft 10,9% Mt CO 2 (2013) Land- und Forstwirtschaft, Fischerei 11,5% Berg- und Tagebau Haushalt 19,6% Transport 10,9% Elektrizitäts-, Gas-, Dampfund Klimaversorgung 26,6% Herstellende Industrie 3 13,6% 3 Herstellende Industrie ohne Stahlerzeugung Europa - CO 2 -Emissionen je Segment Anteil Stahlherstellung 1,8% Stahlproduktion 5,1% 190,7 Mt CO 2

6 Regionaler Einsatz bestehender Technologien 34 % 66 % 67 % 33 % 60 % 40 % 95 % 5 % 8 % 92 % Aufteilung % HO/LD-Route 25 % DRI/EAF - Route 72 % 28 % 62 % 38 % 76 % 24 % 6 27/09/17 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

7 Regionaler Technologieeinsatz hoch HO/LD bevorzugte Route CHINA Einflussfaktoren auf die Wahl der Technologie Erdgas- Preis EU28 CIS MENA NAFTA» Erdgasverfügbarkeit» Stromverfügbarkeit» Schrottverfügbarkeit» Emissionsgesetzgebung» Investitionskosten» Wettbewerbsfähigkeit gering DRI/EAF bevorzugte Route gering Schrottverfügbarkeit hoch 7 27/09/17 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

8 Bestehende Kohle/Erdgas/Strom Technologien Feinerz- Gewinnung Sinteranlage Kokerei Hochofen LD-Stahlwerk Menge pro 1 Mio. to Stahl Feinerz Koks Kohle Schrott 1,65 Mio. to 0,32 Mio. to 0,14 Mio. to 0,30 Mio. to Feinerz- Gewinnung Pelletieranlage DRI/HBI - Schachtanlage EAF-Stahlwerk Pellets Erdgas Strom 1,48 Mio. to 0,28 Bcm 0,43 TWh Schrott- Recyclierung EAF-Stahlwerk Schrott Strom 1,11 Mio. to 0,38 TWh 27/09/17 8 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

9 Breakthrough Technologien Menge pro 1 Mio. to Stahl Feinerz- Gewinnung Pelletieranlage DRI/HBI - Schachtanlage EAF-Stahlwerk Pellets Erdgas Strom 1,48 Mio. to 0,28 Bcm 0,43 TWh Feinerz- Gewinnung DRI/HBI - Wirbelschichtanlage EAF-Stahlwerk Feinerz Erdgas Strom 1,65 Mio. to 0,40 Bcm 0,43 TWh Feinerz- Gewinnung H 2 -Elektrolyse DRI/HBI - Wirbelschichtanlage EAF-Stahlwerk Feinerz Strom (PEM+EAF) [Wasserstoff 1,65 Mio. to 4,10 TWh 0,81 Bcm] Feinerz- Gewinnung H 2 -Elektrolyse H 2 -Plasma - Stahlwerk Feinerz Strom (PEM+H 2 -P) [Wasserstoff 1,48 Mio. to 7,70 TWh* *Auslegung Versuchsanlage 0,61 Bcm] 27/09/17 9 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

10 Wasserstoffproduktion mit PEM-Elektrolyse PEM Reaktionen: Anode + H 2 O = 2H + + 0,5O 2 + 2e - Kathode - 2H + + 2e - = H 2 Zellenanzahl 600 (12 x 50) Membranfläche 0,5 m 2 /Zelle Spannung 2 V/Zelle Stromdichte 10 ka/m 2 Weltgrößtes PEM Elektrolysemodul mit 6 MW Anschlußleistung und m 3 /h Wasserstoff am voestalpine Standort Linz für industrielle Demonstration der H 2 -Produktion und Demand-Side-Management gefördert von Fuell-Cell and Hydrogen Joint Undertaking. 85 PEM Elektrolysemodule für 1 Mio. to DRI/a Kooperationspartner: Verbund voestalpine Siemens APG ECN K1MET 27/09/17 10 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

11 CO 2 -Emissionen der verfügbaren Technologien Hochofen + LD Verfahren Direktreduktion (CH 4 ) + Elektrolichtbogenofen Elektrolichtbogenofen (Schrotteinsatz) Direktreduktion (H 2 ) + Elektrolichtbogenofen H 2 -Plasma Stahlwerk 100% 62% (400 g/kwh CO 2 für Energie) <20 % (abhängig vom CO 2 -Anteil der Energie) <20 % (abhängig vom CO 2 -Anteil der Energie) <20 % (abhängig vom CO 2 -Anteil der Energie) Breaktrough- Technologien 11 27/09/ EU % Dekarbonisierung der Stahlproduktion CO 2 / kg/t Rohstahl basierend auf Kernprozesse CO 2 Emissionen für Energie (EU): g/kwh

12 Herstellkosten Ist vs. Erdgas/H % Vollregenerative Umstellung führt aktuell nahezu zur Verdoppelung der Herstellkosten 100 % 130 % Energie Rohstoffe Sonstige Aktueller Investitionsaufwand am Beispiel voestalpine (7,5 Mio. to/a) 7,0 Mrd. Euro für Breakthrough Technologie 3,0 Mrd. Euro für Elektrolysen 20,0 Mrd. Euro für regenerative Stromerzeugung (Wind) Ist 12 27/09/17 Direktreduktion mit Erdgas Direktreduktion mit Wasserstoff Dekarbonisierung der Stahlproduktion

13 bcm bcm Dekarbonisierung der Stahlproduktion Europäischer Erdgasmarkt - Verbrauch & Produktion Großbritannien Deutschland Italien Türkei Andere Niederlande Niederlande Frankreich Spanien Andere EU28 Erdgasbedarf nach Ländern Großbritannien Norwegen EU28 Eigenproduktion /09/17 13 Dekarbonisierung der Stahlproduktion Quelle: IEA - Medium Term Gas Market Report 2015

14 Dollars per MWh (2014) Dollars per MWh (2014) Dekarbonisierung der Stahlproduktion OECD Strommarkt - Primärenergieprognosen Erneuerbare Energien ohne Wasserkraft Öl und Gas 2020 Kernenergie Kohle Wasserkraft Erneuerbare Energien ohne Wasserkraft Öl und Gas 2040 Kernenergie CO 2 Kosten Treibstoff Kosten Betriebskosten Kapitalkosten Kohle Wasserkraft Generation (TWh) Generation (TWh) OECD - Elektrizitätserzeugungskosten /09/17 14 Dekarbonisierung der Stahlproduktion Quelle: IEA, WEO 2015

15 Energiebedarf bei Ersatz HO/LD durch DRI/EAF» Stahl Produktion in EU Mio. to (Figures for 2013)» HO/LD Anteil in EU Mio. to» Erdgasverbrauch in EU TWh» Stromerzeugung in EU TWh (24% Anteil Erneuerbare) Erdgas/Strom regen. H 2 /Strom» Erdgas/H 2 -Strombedarf für DRI (4 MWh/to ) 400 TWh/a 400 TWh/a» Strombedarf für EAF (1 MWh/to) 100 TWh/a 100 TWh/a» Regenerative Stromerzeugung (WK à 4 MW) MWh/a MWh/a» Anzahl der notwendigen Windturbinen Anlagen Anlagen 27/09/17 15 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

16 Transformationsszenario voestalpine 100 Kohlenstoff Wasserstoff CO 2 -Emissionen (%) /09/17 16 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

17 Transformationsszenario voestalpine /09/17 Kohlenstoff Bestehende Kohle/Erdgas basierte Technologie» Roheisen/Stahlerzeugung mit klassischer Hochofen/LD Route» Direktreduktion in Corpus Christi mit Erdgas» CO 2 -Reduktion durch Prozess- und Anlagenoptimierungen nur noch begrenzt möglich voestalpine als Partner für den volkswirtschaftlichen Erfolg der Energiewende 17 Dekarbonisierung der Stahlproduktion Wasserstoff CO 2 -Emissionen (%) Breakthrough Technologien» Entwicklung und Implementierung neuer Technologien basierend auf grünem Wasserstoff» H 2 -Produktion mit PEM- (Proton Exchange Membrane)-Elektrolyse H 2 -Future Kooperation Verbund/Siemens/voestalpine» Stahlproduktion mit Alternativtechnologien, wie Direktreduktion mit Wasserstoff und H 2 -Plasma SuSteel Sustainable Steel - Versuchsanlage in Donawitz voestalpine-transformation als Beitrag zum Gelingen der Energiewende

18 Zusammenfassung» Fairer Wettbewerb durch globale Strategien!» Volkswirtschaftliche Gesamt-Optimierung vor Segmentoptimierung!» Ausreichende Energiebereitstellung zu wettbewerbsfähigen Preisen!» Integrative Zusammenarbeit der Energieversorgungsunternehmen mit der energieintensiven Industrie!» Breakthrough - Technologien Basis für wettbewerbsfähige Herstellkosten!» Die Werkstoffindustrie ist unabdingbare Voraussetzung zur Eindämmung des Klimawandels! 27/09/17 18 Dekarbonisierung der Stahlproduktion

19 VIELEN DANK! Franz Kainersdorfer T. +43/

20 I M P R E S S U M Energiekonferenz energy2050: Am Marktplatz Energiezukunft: Was wollen Kunden, was kann die Branche? 27. bis 29. September 2017 in Hof bei Salzburg Veranstalter und Herausgeber VERBUND AG Am Hof 6a 1010 Wien September 2017 Copyright: Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt vor allem für Vervielfältigungen in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrokopie oder ein anderes Verfahren), Übersetzung und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.