Nachhaltige Stahlerzeugung Wasserstoffprojekt der Deutschen Edelstahlwerke vom Bund gefördert

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Das Förderprojekt „H2-HotRoll“ der Deutschen Edelstahlwerke (DEW) befasst sich mit der Umstellung von erdgas-befeuerten Wiedererwärmungsöfen auf die Befeuerung mit grünem Wasserstoff. Die Bundesregierung fördert das Projekt mit rund 516.000 Euro.

Das geplante Vorhaben adressiert in erster Linie die Ziele der nationalen Wasserstoffstrategie vom 10.06.2020, indem der Energieträger Wasserstoff zur Substitution von Erdgas in der Beheizungstechnik von Thermoprozessanlagen eingesetzt wird.

Die Deutschen Edelstahlwerke (DEW) sind Teil der Swiss Steel Group, die über die Sekundär- oder Elektrostahlroute Stahl herstellen. Bei diesem Verfahren werden in einem Elektrolichtbogenofen große Mengen Stahlschrott eingeschmolzen. Durch den Einsatz von grünem Strom aus regenerativen Quellen ist es dabei schon heute möglich, einen großen Teil der CO2-Emissionen zu reduzieren. Diesen Weg geht die Swiss Steel Group bereits erfolgreich überall dort, wo sie auf genügend grüne Energie zurückgreifen kann. Bei der weiterführenden Herstellung und Bearbeitung des Stahls, im sogenannten Down-Stream-Prozess, kommt es bei der Warmumformung und der Wärmebehandlung des Stahls auch zu einem erheblichen CO2-Ausstoß durch den Einsatz von Erdgas.

Anpassung der vorhandenen Ofeninfrastruktur auf Wasserstoffbetrieb

Zusammen mit dem Projektpartner VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI) wollen nun die Deutschen Edelstahlwerke ihre Infrastruktur für den Einsatz von grünem Wasserstoff fit machen. Mit einem Projektbudget von etwas über eine Million Euro kann über drei Jahre die Basis für die technische Umstellung auf wasserstoffbetriebene Öfen gelegt werden. Der Fokus liegt auf kontinuierlich betriebenen Wiedererwärmungsöfen mit einer Leistung von mehr als 10 MW.

Da es sich bei Wasserstoff gegenüber Erdgas um ein Medium mit anderen physikalischen Eigenschaften handelt, befasst sich das Förderprojekt nach Angaben von Swiss Steel mit den erwarteten Auswirkungen und die Anpassung der vorhandenen Ofeninfrastruktur z.B. Brenner, Armaturen und Ofenkammer. Diese Infrastruktur muss auf das unterschiedliche Brennverhalten der beiden Gase angepasst werden. Wasserstoff habe zum Beispiel eine höhere Flammtemperatur und einen erhöhten Wasseranteil bzw. verringerten CO2-Anteil im Heißgas. Dies führe zu einer Änderung des Wärmeübergangs im Ofen und einen veränderten Einfluss auf das verarbeitete Material. Hier könnte es zu unterschiedlicher Zunderbildung und geändertem Entkohlungsverhalten kommen, falls der Prozess nicht optimal eingestellt ist, heißt es.

Prozessversuche auch für Erdgas-Wasserstoff-Gemisch

Für das Projekt wird am Krefelder Standort der DEW ein kleinerer Wiedererwärmungsofen im Schmiedebetrieb umgebaut, um Prozessversuche durchzuführen. Laut Swiss Steel kann dieser Ofen mit einer Gesamtanschlussleistung von maximal 2MW in der Projektphase mit Wasserstoff aus Tankanlagen versorgt werden. Begleitet werden die Betriebsversuche von CFD-Simulationen und weiterführenden Versuchen im Technikum des BFI. In dem Förderprojekt werde auch untersucht, wie die Ofeninfrastruktur auf ein Gemisch aus Erdgas und Wasserstoff reagiert – sollte es zu einem langsamen Hochlauf von grünem Wasserstoff in Deutschland kommen.

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