Wasserstoffprojekt/Dekarbonisierung Grüner Wasserstoff für grünen Stahl? So will der Pott zum H2-Hub werden

Redakteur: Dominik Stephan

Die kürzlich verabschiedete Wasserstoffstrategie macht es überdeutlich: H2 muss her. Eine Branche, die davon besonders profitieren will, ist die Stahlindustrie, könnte der emissions-intensive Sektor doch mit der sogenannten Direktreduktion die Abhängigkeit von fossilem Kohlenstoff deutlich reduzieren. Dafür braucht es Elektrolyseure: Einen solchen will Thyssenkrupp gemeinsam mit Steag in Duisburg betreiben. Gut, dass die Stahlkocher selbst die entsprechenden Technologien im Portfolio haben.

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In Duisburg wollen Thyssenkrupp und Steag einen Elektrolyseur zur Wasserstoffproduktion betreiben.
In Duisburg wollen Thyssenkrupp und Steag einen Elektrolyseur zur Wasserstoffproduktion betreiben.
(Bild: euroluftbild.de/Hans Blossey)

Wasserstoff und Stahl - von diesen scheinbar so ungleichen Partnern könnte in Zukunft noch zu hören sein. Einmal, da die kürzlich verabschiedeten Wasserstoffstrategien des Landes NRW sowie die des Bundes und der Europäischen Union den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft und -infrastruktur in Deutschland und Europa forcieren, zum Anderen, da die Stahlindustrie mit ihren Hochöfen zu den größten CO2-Eittenden des Landes gehört (je Tonne Rohstahl entstehenden rund 1,7 Tonnen an CO2-Emissionen). Weltweit stammen etwa 10 % des CO2-Ausstoßes aus der Stahlerzeugung. Um diesen zu senken, forschen die Stahlkocher an Verfahren zur Emissionsnutzung, etwa zur Erzeugung von Chemikalien, oder emissionsarmen Verfahren wie der Direktreduktion. Alle diese Prozesse haben jedoch eines gemeinsam: Sie brauchen Wasserstoff - und zwar grünen, also CO2-neutral mittels Elektrolyse und regenerativen Energien hergestellten.

In diesem Schauspiel hoffen das Land NRW und die Stadt Duisburg auf eine Schlüsselrolle: Im Zentrum der "alten" Industrie aus Kohle und Erz soll die Wasserstoff-Wirtschaft Wirklichkeit werden. Die Voraussetzungen dafür könnten tatsächlich gegeben seien, schließlich finden sich in der Region nicht nur Unternehmen mit einem enormen Wasserstoffbedarf (etwa aus Metallurgie oder Chemie) sondern auch die technologische Expertise für die Errichtung und den Betrieb von Elektrolyseuren. Wie das aussehen könnte, zeigt die Kooperation des Essener Energieunternehmen Steag (eigentlich einer der großen Steinkohle-Player), der Duisburger Stahlhersteller Thyssenkrupp Steel und der Anlagenbauer Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers, eine TK-Tochter, die aus der Chlorchemie große Expertise in Sachen Elektrolyseprozesse und -Anlagen hat.

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So soll NRW zum Wasserstoff-Hub werden

Jetzt soll in einer gemeinsamen Machbarkeitsstudie der Bau einer Wasserelektrolyse am Steag-Standort Duisburg-Walsum durch Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers, die Strukturierung der Energieversorgung und der Betrieb der Elektrolyse durch den Energieversorger sowie die Belieferung des Stahlwerks von Thyssenkrupp Steel im benachbarten Duisburger Stadtteil Bruckhausen mit grünem Wasserstoff und Sauerstoff untersucht werden. Die Studie soll eine Grundlage für die folgende Projektentwicklung schaffen. Alle drei Parteien planen eine Beteiligung als Investor und werden gezielt private und öffentliche Finanzmittel ein-werben.

Denn: Auch Thyssenkrupp Steel setzt auf Wasserstoff. Dieser soll zunächst in den bestehenden Hochöfen einen Teil des eingesetzten Kohlenstoffs ersetzen und später in neuen Direktreduktionverfahren zum Einsatz kommen. Dazu kommt der Einsatz im Verbundprojekt Carbon2Chem, bei dem aus H2 und den sogenannten "Hüttengasen", also Abgase des Hochofenprozesses, eine Art Synthesegas-Surrogat hergestellt wird.

Schon in den kommenden Jahren rechnet das Unternehmen durch die Umrüstung eines Hochofens mit einem Bedarf von rund 20.000 Tonnen an grünem Wasserstoff pro Jahr. Dieser Bedarf wird bis 2050 durch die schrittweise Umstellung des Anlagenparks auf etwa 720.000 Tonnen jährlich ansteigen. Mit einer Leistung von bis zu 500 Megawatt (MW) könnte die geplante Elektrolyse bereits bis zu rund 75.000 Tonnen grünen Wasserstoff pro Jahr liefern – genug für die erste Direktreduktionsanlage des Stahlherstellers. Sie würde damit einen wichtigen Beitrag zur kurz- und mittelfristigen Versorgung des Stahlwerks leisten können.

Im Kern baut unsere Klimatransformation auf Wasserstoff“, erklärt Dr. Arnd Köfler, Produktionsvorstand bei Thyssenkrupp Steel. „Er ist der Schlüssel, um den großen Hebel umzulegen, den wir bei der Senkung der CO2-Emissionen in der Stahlindustrie haben. Dabei ist es wichtig, frühzeitig zu planen. Wir müssen heute die Weichen für die Versorgung stellen, um morgen klimaneutralen Stahl produzieren zu können. Diese Zusammenarbeit von drei Unternehmen aus der Region ist dabei ein wichtiges Puzzleteil. Zudem geben wir mit dem Projekt Investoren die Möglichkeit, direkt in diesen Wachstumsmarkt zu investieren.“

Standortvorteile für Wasserstoff an Rhein und Ruhr

Und auch eines der Kernprobleme beim Wasserstoffeinsatz, die Lagerung und der Transport des Gases,können die Projektbeteiligten entschärfen: Die unmittelbare Nähe der Standorte ermöglicht eine schnelle Anbindung der Wasserstofferezeugung ans Stahlwerk: Das Projekt umfasst den Bau zweier neuer Pipelines für den Transport von Wasser- und Sauerstoff von Walsum zum weniger als drei Kilometer entfernt gelegenen Hochofen. Ein Anschluss ans Höchstspannungsnetz sichert die Versorgung mit grünem Strom für die Elektrolyse; große Batteriespeicher unterstützen die Netzstabilität.

Das etwa 15 Hektar große Gelände in Duisburg bietet die Möglichkeit, Elektrolyseeinheiten bis zu einer Gesamtkapazität von 500 MW zu errichten. Es verfügt zudem über eine Anbindung ans bestehende Erdgasnetz, das perspektivisch auch für den Transport von Wasserstoff genutzt werden könnte.

Und auch für Steag ist Wasserstoff nichts völlig Neues: Mit dem „Hydro-Hub“ im saarländischen Völklingen-Fenne, einer vom Bundeswirtschaftsministerium in den Kreis der „Reallabore der Energiewende“ aufgenommenen Projektskizze, hat der Energieversorger bereits Erfahrung in Sachen Wasserstoffwirtschaft gesammelt.

Grüner Wasserstoff für die Dekarbonisierung der Industrie

„Das gemeinsame Projekt von Thyssenkrupp und Steag hätte Signalwirkung für ein wichtiges Zentrum der deutschen Industrie: Aufbau und Betrieb einer Elektrolyseanlage in dieser Größenordnung sicherte nicht nur langfristig den Stahl- wie auch Energiestandort Duisburg, sondern machte die Stadt mit einem Schlag zur Keimzelle einer grünen Wasserstoffwirtschaft. Das hat Strahlkraft über Duisburg und das Ruhrgebiet hinaus“, sagt Steag-Geschäftsführer Dr. Ralf Schiele. Duisburg werde so zu einem weltweiten "Leuchtturmprojekt" in Sachen klimaneutraler Stahlherstellung.

Gleichzeitig ist das Projekt für Steag ein wichtiger Baustein im Rahmen der strategischen Neuausrichtung des Unternehmens. Dabei stehen der Ausbau des Geschäfts mit Energielösungen sowie ver-mehrte Aktivitäten im Bereich der Erneuerbaren Energien im Fokus.

Elektrolyse soll für Thyssenkrupp zum Hoffnungsträger werden

Die Wasserelektrolyse wird von Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers bzw. dem Produktbereich Green Hydrogen des Anlagenbauers installiert und setzt sich aus vorgefertigten Standardmodulen zusammen. Durch dieses modulare Konzept, lässt sich eine Anlage einfach auf bis zu mehrere hundert Megawatt bzw. Gigawatt erweitern, erklären die Ingenieure. Dadurch ist der Einsatz für die Dekarbonisierung über die grüne Stahlproduktion im industriellen Maßstab hinaus vor allem auf dem Weg zu nachhaltigen Wertschöpfungsketten und CO2-Reduktion interessant.

Diese Art der Sektorkopplung ermöglicht neue Geschäftsmodelle und eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, die perspektivisch vollständig durch erneuerbare Energiequellen gespeist werden soll. Gemeinsam mit der Business Unit Chemical and Process Technologies kann Thyssenkrupp in Dortmund somit die gesamte Palette grüner Chemikalien, von Wasserstoff bis zu Ammoniak, Methanol und synthetischem Erdgas, liefern, und so erheblich zu einer klimaneutralen Industrie beitragen.

Eine Blaupause für H2-Projekte?

Als größtes Projekt seiner Art ist dies eine Blaupause für den Export von Know-How und High-Tech-Anwendungen aus NRW in die Welt: „Wir freuen uns sehr, uns mit unserer 50-jährigen Erfahrung in der Planung, dem Bau und Betrieb von Elektrolyseanlagen in diesem Projekt einbringen zu können, um wettbewerbsfähigen grünen Wasserstoff im industriellen Maßstab herzustellen“, sagt Sami Pelkonen, CEO der Business Unit Chemical and Process Technologies. „In dieser starken Kooperationspartnerschaft können wir unsere Spitzentechnologie aus der Region für die Region nutzbar machen.“

Jetzt soll das Projekt auch für Investoren geöffnet werden: Neben der Beteiligung an der Projektentwicklung können Investoren Anteile an der neu zu gründenden Betreibergesellschaft er-werben. Diese finanzieren gemeinsam mit den Projektpartnern die Entwicklung und den Bau der Wasserelektrolyse sowie die Anbindung an das Stahlwerk und sichern sich durch die fixe Abnahme von grünem Wasserstoff und Sauerstoff durch Thyssenkrupp stabile Cash Flows. Daneben wollen sich die Projektpartner auch um öffentliche Fördermittel im Rahmen der Beihilfen für klimaneutrale Technologien bewerben.

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