Schwedisches Stahlwerk setzt vollständig auf Wasserstoff

Bildnachweis: So

Von Siobhan Doyle

Veröffentlicht am Freitag, 26. Mai 2023

Der Stahlhersteller Ovako hat in einem seiner Stahlwerke in Schweden eine Wasserstoffanlage gebaut und plant, diese im Sommer vollständig in Betrieb zu nehmen. E&T erfährt mehr über das Projekt und welche Rolle es für das langfristige Ziel des Unternehmens einer klimaneutralen Stahlproduktion spielt.

Versteckt in einer malerischen Stadt südlich von Stockholm liegt eine der neun Produktionsstätten von Ovako. Die Wurzeln des Standortes Hofors reichen bis in die Mitte des 16. Jahrhunderts zurück und dient heute als Mittelpunkt des Unternehmens mit der Produktion in Stahl- und Knüppelwalzwerken sowie in Rohr- und Ringwalzwerken.

Jetzt begrüßt das Stahlwerk einen Neuzugang an seinem Standort in Hofors als Teil der nächsten Schritte des Unternehmens auf seinem Weg zur Dekarbonisierung: eine Wasserstoffanlage.

Tatsächlich wird das neue Wasserstoffwerk von Ovako in Hofors eines der ersten weltweit sein, das Stahl vor dem Walzen in einer bestehenden Produktionsumgebung mit Wasserstoff erhitzt. Es ist der nächste große Schritt des Unternehmens in Richtung einer CO2-neutralen Stahlproduktion, indem es Flüssiggas (LPG) durch fossilfreien Wasserstoff ersetzt.

„Wir möchten der Welt zeigen, dass man Stahl tatsächlich ohne Kohlendioxid erhitzen kann, und dass wir es jetzt tun“, sagte Mikael Persson, Projektmanager bei Ovako, gegenüber E&T. „Das Projekt wird anderen in der Stahlindustrie tätigen Akteuren einen technologischen Vorteil verschaffen und dazu beitragen, den gesamten CO2-Fußabdruck der Stahlindustrie zu reduzieren.“

Mit der neuen Wasserstoffanlage in Hofors wird Ovako das erste weltweit sein, das Stahl vor dem Walzen mit Wasserstoff erhitzt, und ist der nächste große Schritt in Richtung einer klimaneutralen Stahlproduktion.

Bildnachweis: Siobhan Doyle

Laut Ovako wird die 17-MW-Anlage 3.500 m3 fossilfreien Wasserstoff pro Stunde erzeugen. Durch die Umstellung auf Wasserstoff kann Ovako außerdem seine CO2-Emissionen für die Stahlproduktion in Hofors von bereits niedrigen Niveaus um 50 Prozent reduzieren.

Das Stahlwerk Hofors von Ovako beherbergt jetzt auch den größten Elektrolyseur Europas. Es verfügt über eine Kapazität von acht Tonnen Wasserstoff pro Tag und eine Nennleistung von 20 MW, sagte das Team vor Ort.

Persson führte uns zum Elektrolyseurhaus, das sich in der Nähe der Öfen befindet, um eine reibungslosere Produktion zu gewährleisten. Die Elektrolyseurhalle selbst ist modular aufgebaut und besteht aus acht Stapeln. Ovako hat außerdem Wäscher, Lagertanks, Kompressoren und Rohrleitungen sowie elektrische Transformatoren und Gleichrichter installiert und Steuerungs- und Automatisierungssysteme in die Wasserstoffanlage integriert, sodass ein großer Teil der Infrastruktur bereits vorhanden ist.

Das Unternehmen will seinen Elektrolyseur nach der Sommerpause in vollem Umfang produzieren lassen. Ovako gibt an, dass die Anlage, sobald sie vollständig in Betrieb ist, dazu beitragen könnte, ihre CO2-Emissionen um schätzungsweise 20.000 Tonnen pro Jahr zu senken.

E&T stellte vor Ort fest, dass Ovako den Wasserstoff nicht speichern wird, sondern dass der Standort über einen Pufferspeicher verfügt, der sich außerhalb befindet (unten links), der bei Bedarf während des Prozesses den Gang einschaltet.

Bildnachweis: Siobhan Doyle

Ovakos Ansatz zur Nutzung von Wasserstoff in der Fabrik besteht darin, sich für einen kurzen Zeitraum Trinkwasser zu leihen. Die Anlage saugt das Wasser an und spaltet es mithilfe von Strom aus dem nordischen Netz in Wasserstoff und Sauerstoff (O2). Das System kombiniert dann H2 und O2 zu Oxyfuel zur Einspritzung in den Ofen, wo durch die Verbrennung wieder Wasser entsteht.

Laut Experten von Ovako erfordert dieser Ansatz nur wenige Minuten Lagerung als Puffer für Schwankungen in Produktion und Nachfrage.

Anders Lugnet, technischer Gruppenspezialist für Energie- und Ofentechnologie bei Ovako, sagte, das Team arbeite schon seit langem an der Modernisierung der Öfen, um die Öfen so produktiv und energieeffizient wie möglich zu machen. „Es ist sehr spannend, dass wir nun den Beweis haben, dass es möglich ist, Wasserstoff zum Erhitzen zu verwenden, ohne die Qualität des Stahls zu beeinträchtigen“, fügt er hinzu.

Das Wasserstoffsystem wurde erstmals im Jahr 2020 erfolgreich getestet, wobei das Team von Hofors sein Steuerungssystem mit H2-Parametern neu programmierte, sodass das Team zwischen H2 oder LPG/NG als Brennstoffquelle für die Beheizung seiner Öfen in seinen Walzwerken wechseln konnte.

Ovako sagte, es habe Produkte bereitgestellt, die ausschließlich auf der CO2-neutralen Stahlproduktion basieren, indem es die verbleibenden CO2-Emissionen ab 2022 durch CO2-Kompensationen ausgleicht.

Bildnachweis: So

Im November 2022 erhielt Ovako vom Land- und Umweltgericht in Östersund eine Umweltgenehmigung für den Bau seines Elektrolyseurs, der vermutlich der größte in Schweden ist.

Die Initiative wird auch von der schwedischen Energieagentur unterstützt, mit dem gemeinsamen Ziel, eine branchenweite Nutzung von fossilfreiem Wasserstoff zu etablieren, das Bewusstsein für das Potenzial dieses Kraftstoffs zu schärfen und eine kostengünstige Produktion zu erreichen.

Ovako sagte, die Lösung könne auch den Weg für eine groß angelegte und kostengünstige Produktion von Wasserstoff für Anwendungen wie den fossilfreien Güterverkehr mit Brennstoffzellen-Lkw ebnen. Mit Installationen an mehreren Standorten könnte so ein Netzwerk mit lokal produziertem, fossilfreiem Wasserstoff für den Verkehrssektor ermöglicht werden.

Das Team sagte, die Lösung sei zudem flexibel einsetzbar und könne so zu einer verbesserten Stromnetzstabilität beitragen, was einen höheren Anteil erneuerbarer Energiequellen ermögliche.

Ovako fügte hinzu, dass die Restwärme der Anlage auch zur Erzeugung von Fernwärme für umliegende Gemeinden genutzt werden soll.

Das Wasserstoffprojekt in Hofors wird nicht nur dazu beitragen, den CO2-Ausstoß in der Produktionslinie von Ovako zu reduzieren, sondern hat auch das Potenzial, der örtlichen Gemeinde und dem Schwerlasttransport zu helfen.

Bildnachweis: So

Persson betonte gegenüber E&T, dass es sich bei der Wasserstoffinitiative um eine offene Technologie handele, und hofft, dass das Wissen und die Forschung, die im Verlauf des Projekts gesammelt wurden, dazu beitragen werden, anderen Stahlherstellern den Weg zu ebnen, diesem Beispiel bei der Verwendung von Wasserstoff in ihren Betrieben zu folgen.

Tatsächlich wird ein weiteres schwedisches Stahlunternehmen, H2 Green Steel, Wissen und Inspiration aus dem Projekt in Hofors für sein eigenes großes Wasserstoffprojekt ziehen, das 2024 im schwedischen Boden beginnt.

„Gemeinsam mit Ovako können wir nun die Produktion von fossilfreiem Wasserstoff testen und beurteilen, wie dieser Brennstoff am besten genutzt werden kann, um die hohen Temperaturen zu erreichen und zu kontrollieren, die für die Herstellung von hochwertigem Stahl erforderlich sind“, sagt Maria Persson Gulda, CTO bei H2 Green Steel , heißt es in einer Pressemitteilung.

Die Wasserstoffinitiative bei Hofors wurde in Zusammenarbeit mit wichtigen Akteuren der schwedischen und nordischen Industrie wie H2 Green Steel sowie der Volvo Group, Hitachi Energy und Nel Hydrogen ins Leben gerufen, die alle Ovako mit verschiedenen Komponenten und technischen Lösungen beliefern die Pflanze.

Ovako sagte, dass sie sich seit vielen Jahren für Nachhaltigkeit einsetzen, wobei Marktberichte einen um 80 Prozent geringeren CO2-Fußabdruck der Produkte der Organisation im Vergleich zum weltweiten Durchschnitt nennen. Dies sei durch effiziente Prozesse, die Nutzung von fossilfreiem Strom und gezielte Investitionen wie die Umstellung auf fossilfreie Brennstoffe seit 2015 erreicht worden, so das Stahlunternehmen.

Als Inputmaterial verwendet das Unternehmen zudem statt Eisenerz ausschließlich Stahlschrott. Da Stahl unendlich oft recycelt werden kann, ohne dass sich seine Eigenschaften verschlechtern, kann Ovako laut Ovako Stahl mit geringeren Auswirkungen auf das Klima herstellen, ohne dass die Qualität darunter leidet.

„Dank jahrelanger Prioritätensetzung und Investitionen in die Modernisierung und Verbesserung der Effizienz unserer Öfen, einschließlich verbesserter Steuerungs- und Automatisierungssysteme, ist Ovako nun bereit, den nächsten Schritt zu gehen“, sagte das Unternehmen. Und der nächste Schritt ist die Umstellung auf Wasserstoff.

Melden Sie sich für die E&T News-E-Mail an, um jeden Tag tolle Geschichten wie diese in Ihrem Posteingang zu erhalten.

Berkshire, England, Reading

26.200 bis 37.000 £ pro Jahr

Harwell Science and Innovation Campus, Oxfordshire

43.790 £ – 59.245 £ pro Jahr, abhängig von Fähigkeiten und Erfahrung