Direktreduktion von Stahl mit elektrolytisch hergestelltem grünem Wasserstoff

Mögliche Auswirkungen der Green Steel-Route auf die deutschen Wasserressourcen

Abstract

Der Stahlsektor ist der zweitgrößte Industriesektor in Deutschland und weist die höchsten Treibhausgasemissionen auf, da er noch stark auf kohlenstoffbasierte Rohstoffe und den Verbrauch fossiler Brennstoffe angewiesen ist. Etwa 7 - 9 % der weltweiten CO₂-Emissionen werden durch die Stahlindustrie verursacht. Pro Tonne produziertem Stahl werden derzeit ca. 1,9 Tonnen CO₂ ausgestoßen. Dies entspricht einer Gesamtmenge von ca. 67 Mio. t CO₂-Emissionen/Jahr, die allein durch die deutsche Stahlindustrie verursacht werden. Um die Klimaziele der Europäischen Union - Klimaneutralität bis 2050 - zu erreichen, ist eine Dekarbonisierung der Stahlindustrie unerlässlich. Eine vielversprechende Lösung ist die Verwendung von Wasserstoff als Reduktionsmittel in sogenannten Direktreduktionsverfahren. Dabei wird Eisenerz mit Wasserstoff zu festem Eisenschwamm reduziert, der anschließend in einem Lichtbogenofen zu Stahl verschmolzen wird. Wenn der Wasserstoff durch eine Wasser-Elektrolyse mit erneuerbaren Energien hergestellt wird, entstehen nahezu keine CO₂-Emissionen. Man spricht dann von „grünem Stahl“ bzw. der Green Steel-Route. Haupthindernisse des erforderlichen Industriewandels sind u.a. die ungeklärte Frage, wie der erforderliche Wasserstoff innerhalb Deutschlands transportiert werden soll (Kernnetz). Zudem sind bei einer teilweisen Eigenversorgung Deutschlands mit Wasserstoff Wasser- und Landkonflikte ungelöst. Der vorliegende Artikel beleuchtet die Situation bei der Herstellung von Stahl mittels elektrolytisch hergestelltem grünem Wasserstoff sowie die möglichen Auswirkungen der Green Steel-Route auf die deutschen Wasserressourcen vor dem Hintergrund der deutschen Importstrategie für Wasserstoff. Diese sieht vor, dass 50-70 % des gesamten Bedarfs importiert werden müssen, aber derzeit sind weder konkrete Lieferanten vorhanden, noch existiert die erforderliche Infrastruktur des Verteilernetzes. Hier setzen die Überlegungen an: Was wäre, wenn die deutsche Stahlindustrie selber den Wasserstoff aus deutschen Quellen erzeugen müsste?