Ein wichtiger Schritt für die Fertigung von CO2-neutralem Stahl mit „grünem“ Wasserstoff

Stahl nimmt in der modernen Welt eine wichtige Rolle ein und ist für den Bausektor, die Infrastruktur, Maschinen und Haushaltswaren unentbehrlich. Allerdings hat er auch einen enormen ökologischen Fußabdruck. Laut einem Positionspapier des Weltstahlverbandes wurden bei jeder Tonne Stahl, die 2017 produziert wurde, im Durchschnitt 1,83 t CO2 ausgestoßen. „Die Stahlindustrie erzeugt zwischen 7 und 9 % der direkten Emissionen aus der weltweiten Nutzung fossiler Brennstoffe.“

Um die CO2-Emissionen aus der Stahlproduktion drastisch zu reduzieren, werden unter anderem verschiedene Technologien entwickelt und getestet. Wasserstoff wird zunehmend als tragfähige Alternative zur Förderung der Energiewende gehandelt. Das EU-finanzierte Projekt H2Future (HYDROGEN MEETING FUTURE NEEDS OF LOW CARBON MANUFACTURING VALUE CHAINS) möchte neue Methoden für die Energieversorgung entdecken und den Weg für eine sukzessive Dekarbonisierung der Stahlproduktion bereiten. Es hat eine Pilotanlage in Linz, Österreich, in Betrieb genommen, in der grüner Wasserstoff aus erneuerbarem Strom erzeugt wird.

Wie aus einer gemeinsamen Pressemitteilung auf der Website des Projektpartners voestalpine hervorgeht, hat die Anlage eine Kapazität von 6 MW und kann 1 200 m3 grünen Wasserstoff generieren. Dort heißt es weiter: Das Projekt ist „ein wichtiger Meilenstein für den industriellen Einsatz von Elektrolyse – als Grundstein für zukünftige industrielle Anwendungen in der Stahlindustrie, in Raffinieren, in der Düngemittelherstellung sowie in weiteren Industrien mit hohem Wasserstoffbedarf. Damit ist die Basis für zukünftige Projekte im großindustriellen Umfeld gelegt.“

Volatil anfallenden Strom ausgleichen

Neben dem Einsatz in der Stahlproduktion am Standort Linz wird die Nutzung von Wasserstoff als Speichermedium untersucht, um Schwankungen im Stromnetz auszugleichen, die mit der Volatilität der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen einhergehen. Die allgemeine Idee besteht darin, überschüssige erneuerbare Energie zur Erzeugung von Wasserstoff zu nutzen, wenn die Nachfrage gering ist, und die erneuerbare Energie mit dem gespeicherten Wasserstoff zu ergänzen, wenn die Nachfrage hoch ist.

Wolfgang Anzengruber, CEO des Projektkoordinators VERBUND, sagt: „Grün – also CO2-frei – ist Wasserstoff, wenn er aus Strom aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird. Wir können damit temporär und volatil anfallenden Strom aus erneuerbaren Energieträgern wie Wind und Sonne speichern und besser nutzbar machen.“

Wie funktioniert das?

Die grundlegende Technologie hinter der neuen Anlage ist die Elektrolyse, bei der Wasser unter Einwirkung von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Auf der Projektwebsite wird das Verfahren erklärt: „Bei der PEM-Technologie wird eine Protonenaustauschmembran als Elektrolyt genutzt. Diese Membran verfügt über eine spezielle Eigenschaft: Sie ist für Protonen, aber nicht für Gase wie Wasserstoff und Sauerstoff durchlässig. In einem PEM-Elektrolyseur fungiert die Membran also als Elektrolyt und als ein Separator, damit sich die Gasprodukte nicht vermischen.“ Außerdem wird darauf hingewiesen, dass das Testen „dieser Technologie im industriellen Maßstab (6 MW) und die Simulation schneller Laständerungen bei der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen und der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen (Netzausgleich) die Kernelemente dieses europäischen Vorzeigeprojekts sind.“

Die Projektpartner betonen, dass die PEM-Technologie, obwohl sie relativ neu ist, großes Potenzial hat, in verschiedenen Bereichen wie dem Industrie- und Transportsektor, einschließlich des Schwer- und Bahnverkehrs, genutzt zu werden. „Zudem können reaktionsschnelle Elektrolyseure zur Bereitstellung von Netzdienstleistungen herangezogen werden und Leistungen für die immer stärker belasteten Übertragungsnetze erbringen“, heißt es in der Pressemitteilung weiter. Das laufende Projekt H2Future wird Mitte 2021 zum Abschluss kommen.

Weitere Informationen:

H2Future-Projektwebsite