CO 2 -Reduktion in der Industrie: Grüner Wasserstoff im Hüttenwerk

Transkript

1 CO 2 -Reduktion in der Industrie: Vortrag im Rahmen des dena Kongresses Modul H: Energie. Zukunft. Industrie. Berlin, Ralph Schaper, Leiter Energiewirtschaft

2 Folie 2 Konzernstruktur und Eckdaten GJ 2016 Salzgitter AG Konzern Außenumsatz kons.: 7,9 Mrd. EBT: 53 Mio. Mitarbeiter: Flachstahl Grobblech / Profilstahl Mannesmann Handel Technologie Außenumsatz: 1,8 Mrd. Außenumsatz: 0,7 Mrd. Außenumsatz: 1,0 Mrd. Außenumsatz: 2,9 Mrd. Außenumsatz: 1,3 Mrd. EBT: -2 Mio. EBT -32 Mio. EBT: -22 Mio. EBT: 45 Mio. EBT: 28 Mio. Mitarbeiter: Mitarbeiter: Mitarbeiter: Mitarbeiter: Mitarbeiter: 5.301

3 Quellen: (1) Energiebilanz Hamburg 2015 Statistisches Amt für Hamburg und Schleswig-Holstein (2) Energiebericht SZFG 2016 Fremdenergiebezug (3) CO2-Bilanz 1990/2011 Landeshauptstadt Hannover Wirtschafts- und Umweltdezernat (4) Energie- und Treibhausgas-Bilanz Braunschweig Folie 3 Terajoule p. a. Einordnung des Energieverbrauchs Hamburg 2015(1) Salzgitter Flachstahl GmbH 2016(2) Hannover 2011 (3) Stadtgebiet Braunschweig 2008 (4) 0 Die SZFG setzt etwa fünf mal so viel Energie ein wie die Stadt Braunschweig!

4 Folie 4 Auszeichnungen für Optimierung der Konvertergasgewinnung im Stahlwerk Wärmerückgewinnung Pfannenfeuer Stahlwerk Energieeffiziente Roheisenerzeugung durch Entspannungsturbine am Hochofen Energieeffiziente Prozesse bei der Beschichtung von Stahlcoils Solche Resultate und Verbesserungen lassen sich nur dann erzielen, wenn man den Unternehmen Spielräume für Investitionen lässt.

5 Folie 5 Heutige Stahlherstellung auf Basis von Kohlenstoff Heutige Energieverbund Stahlherstellung Kuppelgaswirtschaft auf Basis von Kohlenstoff Warmwalzwerk gesamte CO 2 -Emissionen: 8 Mio. t CO 2 /Jahr Fackelverluste nur ~0,1 % Kraftwerk Konvertergas H 2 Hochofengas CH 4 CO Kokereigas CO 2 Konverter N 2 H 2 O Kokerei Koks Hochofen Winderhitzer Rest Kokskohle Eisenerz

6 Folie 6 Zukünftig?: SALCOS - SAlzgitter Low CO 2 Steelmaking Erhöhung des H 2 -Einsatzes durch Reduktion mit Erdgas Eisenerz Pellets CO 2 -Vermeidung im integrierten Hüttenwerk - H 2 statt C zur Eisenerzreduktion Nutzung erneuerbarer Energien: Weitere Erhöhung des H 2 -Einsatzes Direkt reduziertes Eisen als Energiespeicher - Weiterentwicklung bereits etablierter Technologien (Erdgas- Direktreduktion) - Stufenweiser Umbau der Verfahrensroute: zwischen % CO 2 -Einsparung - BMBF-geförderte Machbarkeitsstudie MACOR ( )

7 Hochöfen Konverter *MACOR: Machbarkeitsstudie für SALCOS Electrolyzer DRP E-Öfen Folie 7 SALCOS SAlzgitter Low CO 2 Steelmaking Von der integrierten Route zur Direktreduktion mit H2 Today MACOR* Pilotphase vollständige Umsetzung (S1b) (S2) (S3a) (AS3b) Status Quo Stage 1a and 1b Stage 2 Stage 3a Stage 3b

8 Folie 8 SALCOS SAlzgitter Low CO 2 Steelmaking Einige Eckdaten Fall 1b (1 DRP mit 35% Wasserstoff, Kosten rund Mio. ): 1. zusätzliche Erdgaskapazität: Nm³/h 2. notwendige Wasserstoffproduktion: Nm 3 /h 3. installierte Leistung für Elektrolyse: 277 MW (Wirkungsgrad 0,7) 4. Jahresstromverbrauch Elektrolyse: 2,35 TWh el /a 5. zusätzlicher Strombedarf: 0,74 TWh el /a (Prozess + Wegfall Kuppelgasverstromung) 6. CO2-Einsparung: 1,5 Mio. t/a Fall 3b (3 DRP mit Wasserelektrolyse und 3 E-Öfen): 1. zusätzliche Erdgaskapazität: Nm³/h 2. notwendige Wasserstoffproduktion: Nm 3 /h 3. installierte Leistung für Elektrolyse: MW (Wirkungsgrad 0,7) 4. Jahresstromverbrauch Elektrolyse: 8,8 TWh el /a 5. zusätzlicher Strombedarf: 3,7 TWh el /a (Prozess + Wegfall Kuppelgasverstromung) 6. CO2-Einsparung: 6,6 Mio. t/a SALCOS ist Stand heute nicht umsetzbar. Es fehlen noch die Rahmenbedingungen, um einen Einsatz der vergleichsweise teuren Energieträger Erdgas und Strom bzw. Wasserstoff wirtschaftlich zu ermöglichen.

9 Folie 9 Forschungsprojekt GrInHy Green Industrial Hydrogen via reversible high-temperature electrolysis (HTE) Projektlaufzeit: März 2016 bis Februar 2019 Fördermittelgeber: FCH2-JU (Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking) unter EU s Horizon 2020.

10 Folie 10 Projektpartner Das GrInHy-Konsortium besteht aus 8 Partnern aus 5 verschiedenen Ländern der EU: Boeing (Spanien) Eifer (Deutschland) IPM (Tschechien) Politechnico di Torino (Italien) Salzgitter Mannesmann Forschung (Deutschland) Salzgitter Flachstahl (Deutschland) Sunfire (Deutschland) VIT (Finland) This project has received funding from the Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking under grant agreement No This Joint Undertaking receives support from the European Union s Horizon 2020 research and innovation programme and Hydrogen Europe and N.ERGHY.

11 Folie 11 Energiebilanz HTE Elektrolyse (SOEC) ca. 80 % Strom SOEC H 2 η el,lhv = 85 % ca. 20 % Brennstoffzelle (SOFC) (Ab-) (waste) Wärme C Durch die Einleitung von Abwärme (RSOC) entstehen höhere Energieeffizienzen Strom η el,lhv = % H 2 /Synthesegas SOFC 60 C η th,lhv = 30 %

12 Folie 12 Aktueller Stand: Inbetriebnahme Testbetrieb ist im Oktober gestartet

13 Folie 13 Zusammenfassung / Ausblick Soll die Energiewende weltweit als Vorbild dienen, muss die Grundstoffindustrie in Deutschland eine Zukunft haben. Unter ökologischen wie ökonomischen Gesichtspunkten sollte grüner Strom zuerst dort eingesetzt werden, wo er den größten Dekarbonisierungseffekt hat. Die Dekarbonisierung der Stahlproduktion kann nur über Wasserstoff erfolgen. Wasserstoff wird in Europa erst dann zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie eingesetzt werden können, wenn die politischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen geschaffen sind, um die aus heutiger Sicht höheren Erzeugungskosten kompensieren zu können. Darüber hinaus wird eine öffentliche Förderung der erheblichen Investitionsmaßnahmen erforderlich sein. Die HTE, als interessante Option zur H2-Erzeugung bietet Effizienzvorteile, wo Abwärme vorhanden ist und / oder der reversible Betrieb prozesstechnisch genutzt werden kann.

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit