CO 2 -arme Stahlerzeugung. Workshop "Erneuerbarer Strom für eine CO 2 -arme industrielle Produktion" 16. Dezember 2014,Wien

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1 CO 2 -arme Stahlerzeugung Workshop "Erneuerbarer Strom für eine CO 2 -arme industrielle Produktion" 16. Dezember 2014,Wien Jean Theo Ghenda, EUROFER, Brussels EUROFER

2 Inhalt Bestandaufnahme der CO 2 -Minderung der Stahlindustrie in Europa Initiative für eine neue Generation von Stahlerzeugungsprozessen CO 2 -Minderungspotentiale der Stahlindustrie in Europa Zusammenfassung EUROFER 2

3 Rohstahlerzeugungsverfahren in EU-27 BOF steel EAF steel Raw material Integrated route Smelting reduction Direct reduction Scrap Lump ore Fine ore Lump ore Fine ore Lump ore Fine ore Raw material preparation Coal Coke Sinter Pellets Pellets Pellets Scrap Blast furnace Shaft prereduction Fluidized bed Shaft furnace Fluidized bed Iron making Coal, oil, or natural gas Scrap Blast O 2 Hot metal Meltergasifier Reducing gas HCI Coal O 2, coal Hot metal Natural gas HBI hot / cold DRI Natural gas HBI Steel making O 2 O 2 BOF Scrap BOF EAF Scrap EAF Casting Rolling / processing Liquid steel Liquid steel Liquid steel Liquid steel Crude steel Finished products (flat & long) EUROFER 3

4 Leistung der EU Stahlindustrie bei der CO 2 -Minderung Die EU Stahlindustrie hat durch Optimierung der Prozesse und der Prozessketten, sowie durch die Entwicklung und Verbesserung der Verfahrenstechnik und den Einsatz von innovativen Technologien ihre Emissionen in den letzten 50 Jahren stark verringert. Eine Studie der Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh hat gezeigt, dass die Stahlindustrie ihre Emissionen heute um mehr als 25% seit dem Jahr 1990 gemindert hat. Aufgrund der bereits erreichten hohen Ressourceneffizienz der EU Stahlindustrie wurden die Emissionsminderungen seit 1990 vor allem durch die Änderung der Produktionsstruktur (mehr Elektrostahl) sowie in einiger Masse durch weitere Optimierungen (Best Practice) erreicht. Diese Studie sowie weitere andere Untersuchungen zeigen, dass eine weitere substanzielle Verringerung von THG-Emissionen am besten durch eine verstärkte Forschung und Entwicklung sowie den Einsatz von neuen innovativen Technologien (sog Breakthrough Technologies für eine CO 2 -arme Stahlerzeugung) erreicht werden könnte EUROFER 4

5 Inhalt Bestandaufnahme der CO 2 -Minderung der Stahlindustrie in Europa Initiative für eine neue Generation von Stahlerzeugungsprozessen CO 2 -Minderungspotentiale der Stahlindustrie in Europa Zusammenfassung EUROFER 5

6 Vereinfachtes Principe der Reduktion von Eisenerzen Eisenerze Hematite Fe 2 O 3 Magnetite Fe 3 O 4 Wustite FeO FeO + CO = Fe + CO 2 FeO + H 2 = Fe + H 2 O FeO + e- = Fe + ½ O 2 Fe + Gas Gas: CO 2, CO, H 2 O, H 2, N 2, O 2, usw Reduktionsmittel CO H 2 Elektron CO aus Oxidation von Kohlenstoffhaltigen Brennstoffen (Kohle, Koks, Biomasse) oder aus synthetischen Gasen H 2 aus wasserstoffhaltigen Brennstoffen wie H 2 -Gas, Erdgas oder synthetischen Gasen EUROFER 6

7 Breakthrough-Programme Verschiedene Initiative untersuchen neue Verfahren und Technologien für eine drastische Minderung von THG-Emissionen in der Stahlindustrie (Breakthrough-Programme): Ultra Low CO 2 Steelmaking (ULCOS), in EU CO 2 Ultimate Reduction in Steelmaking Process by Innovative Technology for Cool Earth 50 (COURSE 50), in Japan AISI CO 2 Breakthrough Program, in Nord-Amerika EUROFER 7

8 Ultra Low CO 2 Steelmaking (ULCOS) Breakthrough-Technologien für die nächste Generation von Stahlerzeugungsprozessen (Potential für eine CO 2 -Minderung von min 50%) Top Gas Recycling Blast Furnace (ab 2025?) Schmelzreduktion HIsarna (ab 2030?) Direktreduktion (Ulcored) (ab 2035?) Elektrolyse (ULCOLYSIS, ULCOWIN) (ab 2050?) Diese Technologien hängen von Verfügbarkeit von CCUS und CO 2 -freien Strom ab EUROFER 8

9 CO 2 Ultimate Reduction in Steelmaking Process by Innovative Technology for Cool Earth 50 (COURSE 50) EUROFER 9

10 AISI CO 2 Breakthrough Program Zwei Projekte werden untersucht: Molten Oxide Electrolysis (MOE) and Hydrogen Flash Smelting EUROFER 10

11 Inhalt Bestandaufnahme der CO 2 -Minderung der Stahlindustrie in Europa Initiative für eine neue Generation von Stahlerzeugungsprozessen CO 2 -Minderungspotentiale der Stahlindustrie in Europa Zusammenfassung EUROFER 11

12 Prognose von Stahlerzeugung und Verfügbarkeit von Schrott in EU27 Langsames Wachstum erwartet für die EU27, 2007-Produktionsniveau wird in 2032 erreicht Verfügbarkeit von Schrott in EU27 (in Mt) Mt % % e 2030e Other EU 2040e EU e EU Home scrap New scrap e 2050e Obsolete scrap Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh EUROFER 12

13 CO 2 -Intensität der untersuchten Erzeugungsrouten für 2010 and 2050 Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh EUROFER 13

14 Optionen für eine mögliche Verringerung von CO 2 - Emissionen bis 2050 Mt CO % -80% compared to Crude steel production [Mt crude steel] A B C Upper boundary A CSP forecast + CO 2 intensity on 2010 level B Increased EAF-share based on scrap availability + bestpractice sharing Lower theoretical boundary without CCUS C 44% Scrap-EAF, 45% DRI- EAF, 11% BF-BOF; incremental improvements esp. for BF-BOF Specific CO 2 intensity [kg CO 2 /t crude steel] 1,508 1,293 A 1,219 1,145 B 1, C crude -steel production with 2010 CO 2 intensity and 2010 Scrap-EAF share Source: EUROFER Benchmark 2007/2008; VDEh data exchange 1990/2010; Project team analysis Economically viable Not economically viable EUROFER Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh

15 Vergleich von Kapital-Kosten der Optionen der Stahlerzeugungstechnologien (CAPEX) EUROFER Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh

16 Vergleich von Operativ-Kosten der Optionen der Stahlerzeugungstechnologien (OPEX) EUROFER Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh

17 DRI-EAF vergleichbar mit Retrofit-BF-BOF bei CO 2 - Preise von ca. 260 /t 700 /t Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh EUROFER 17

18 Entwicklung der spezifischen CO 2 -Intensität bis 2050 ohne und mit CCUS EUROFER Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh

19 Maximale Verringerung von absoluten CO 2 - Emissionen von 60% in 2050 verglichen mit 1990 mit voller Implementierung von CCUS EUROFER Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh

20 Durchschnittliche spezifiche CO 2 -Intensität nach Szenario (ohne CCUS) Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh EUROFER 20

21 Yearliche Minderung von 440 Mio t CO 2 durch die Nutzung von innovativen Stählen in EU EUROFER Quelle: Boston Consulting Group und Stahlinstitut VDEh

22 Inhalt Bestandaufnahme der CO 2 -Minderung der Stahlindustrie in Europa Initiative für eine neue Generation von Stahlerzeugungsprozessen CO 2 -Minderungspotentiale der Stahlindustrie in Europa Zusammenfassung EUROFER 22

23 Zusammenfassung Die Anlagen zur Eisen- und Stahlerzeugung in Europa werden anlagen- und verfahrenstechnisch auf höchstem Niveau betrieben Bestehende Potentiale der Energie- und Wärmerückgewinnung liefern nur kleine Beiträge zur Effizienzsteigerung und CO 2 -Minderung bei erheblichen Investitionsaufwendungen Eine CO 2 -Minderung in der von der EU COM geforderten Höhe von 80 % bis 2050 im Vergleich zu 1990 ist nach dem derzeitigen Kenntnisstand mit den Verfahren der Stahlindustrie nicht zu erreichen Eine Minderung um 38 % scheint mit einem Übergang von kohlebasierten auf erdgasbasierte Reduktionsverfahren möglich Eine CO 2 -Minderung von 56 % ist mit der Einführung von CO 2 -Endlagerung möglich Die Anwendung von Stahl leistet einen wesentlichen Beitrag zur CO 2 - Minderung In 35 Jahren bis 2050 kann allerdings viel passieren, vielleicht auch die großtechnische CO 2 -freie Erzeugung von Wasserstoff für die Eisenerzreduktion EUROFER 23

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