4 minProzess­automationVeröffentlicht am 15. November 1980

Grüner Stahl: Herausforderungen und Lösungen für die Zukunft der Stahlindustrie

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Stahl gehört zu den wertvollsten Ressourcen der Welt: Stahl ist unverzichtbar für öffentliche Infrastrukturen wie Gebäude, Brücken und Eisenbahnen sowie für die Herstellung von Fahrzeugen und Geräten. Allerdings muss sich die Stahlindustrie radikal wandeln, um zukunftsfähig zu bleiben: durch Erhöhung der Energie-Effizienz und damit Reduzierung von Treibhausgas-Emissionen. Welche Herausforderungen gilt es für die Stahlindustrie auf dem Weg in eine emissionsfreie Zukunft zu überwinden und welche Lösungen gibt es?

Stahlproduktion ist energieintensiv. Weil außerdem Kohlenstoff ein wesentlicher Bestandteil der herkömmlichen Stahlproduktion ist, ist der Weg zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie und hin zur Herstellung von grünem Stahl eine besondere Herausforderung.  

Drei Schlüsselfaktoren für die Herstellung von emissionsfreiem Stahl

01Strenge Regularien: Regierungen auf der ganzen Welt sowie die EU setzen immer strengere Vorgaben für Treibhausgasemissionen, um die Dekarbonisierung voranzutreiben.
02Umwelt- und Klimaschutz: Öffentliches Interesse und der Trend zu nachhaltigen Investitionen nehmen zu. Auch das Thema Umweltverantwortung spielt für Unternehmen eine Rolle.
03Nachfrage nach grünem Stahl: Die zunehmende Dekarbonisierung von Unternehmen führt auch zu einer höheren Nachfrage nach emissionsfreiem Stahl.

Es gibt also verschiedene Anreize für die Stahlproduktion, die Dekarbonisierung voranzutreiben und in Zukunft auf sogenannten „grünen Stahl“ zu setzen.

Was ist grüner Stahl?

Der Begriff grüner Stahl wird zur Beschreibung von Stahl verwendet, der unter Einsatz von modernen Technologien und neuen Verfahren hergestellt wird. Dadurch fallen deutlich geringere CO2-Emissionen an als in der konventionellen Stahlproduktion, wodurch der ökologische Fußabdruck verbessert wird.

Grüner Stahl: Welche Hürden gibt es bei der Dekarbonisierung der Stahlindustrie?

01Hohe Kosten: Ob Umstellung auf erneuerbare Energien, Umrüstung der Anlagen auf neue Technologien oder Minderung von Emissionen: Die Dekarbonisierung wird für die Stahlindustrie teuer.
02Erneuerbare Energien: Grüner Wasserstoff als erneuerbare Energiequelle steht derzeit noch nicht in ausreichendem Maß zur Verfügung und auch ausreichend Strom aus erneuerbaren Energien fehlt aktuell, um die Stahlindustrie zu versorgen.
03Rohstoffe: Für emissionsarme Technologien wie die Herstellung von Stahl im Elektrolichtbogenofen braucht es hochwertiges Eisenerz, das jedoch nur begrenzt zur Verfügung steht. Auch Schrott gibt es nicht in ausreichender Menge für Stahlrecycling.
04Fossilfreier Kalk und Kohlenstoff: Kohlenstoff ist ein wesentliches Element für die Zusammensetzung von Stahl, während Branntkalk zur Beseitigung Verunreinigungen wie Schlacke im Schmelzprozess genutzt wird. Kalkproduktion ist kohlenstoffintensiv und es gibt derzeit noch keine nachhaltigen Quellen, ebenso für Kohlenstoff.

Stahlproduzent SSAB in Schweden lieferte bereits 2021 emissionsfrei hergestellten grünen Stahl.

Stahlindustrie auf dem Weg in eine emissionsfreie Zukunft – wie läuft’s in der Praxis?

Die Herausforderungen, vor denen die Stahlindustrie auf dem Weg hin zur Produktion von grünem Stahl ohne Treibhausgasemissionen steht, wirken einschüchternd. Die Probleme, die es zu lösen gilt, sind mit Sicherheit nicht ohne. Doch Initiativen aus der ganzen Welt zeigen bereits jetzt, dass die Branche auf dem richtigen Weg ist: Vielversprechende Entwicklungen sind in Arbeit.

Schweden

Schweden ist mittlerweile Vorreiter bei der Herstellung von grünem Stahl: Bereits 2021 lieferte das Unternehmen SSAB fossilfrei produzierten Stahl. Dieser wird mit grünem Wasserstoff, Strom aus erneuerbaren Energien und hochwertigem Eisenerz gewonnen. Schon bis 2030 will das Unternehmen weitgehend grünen Stahl produzieren – dazu trennt sich SSAB von jeglicher Technologie, die einen CO2-Ausstoß verursacht – und investiert stattdessen in nachhaltige Lösungen.

USA

Auch in den USA produziert Boston Metal durch Molten Oxide Electrolysis (Schmelzflusselektrolyse) bereits grünen Stahl mit einer Technologie, die gänzlich auf den Einsatz von Kohlenstoff verzichtet: Mit Elektrizität und Eisenerz wird Flüssigstahl hergestellt, ohne dass CO₂-Emissionen anfallen. In den USA ist vor allem die Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie ein Problem für die Stahlindustrie, doch Innovationen sind bereits im Gang.

Indien

Indien als zweitgrößter Stahlproduzent der Welt hat bereits einen Fahrplan in eine fossilfreie Zukunft: Statt auf Hochöfen setzt Indien künftig auf Direktreduktion mit Wasserstoff und Molten Oxide Electrolysis, jedoch erst ab 2030. Bis dahin soll mit neuen Technologien Emissionen um bis zu 80 Prozent reduziert werden. Stahlproduzent Tata Steel will bis 2045 emissionsfrei werden.

China

Auch in China kommt Bewegung in die Stahlindustrie: Erste Lichtbogenöfen sollen in Betrieb genommen werden Pilotprojekte zur Anwendung von Wasserstoff starten. In Brasilien setzt man dagegen auf Holzkohle.

Die Stahlindustrie ist in verschiedenen Ländern zurzeit an ganz unterschiedlichen Ausgangspunkten auf dem Weg in eine emissionsfreie Zukunft. Fest steht, dass Zusammenarbeit und der Austausch von Technologien entscheidend sind auf dem Weg zur Produktion von grünem Stahl und in eine emissionsfreie Zukunft der Stahlindustrie.

Erneuerbare Energien, internationale Zusammenarbeit und Digitalisierung führen die Stahlindustrie in eine emissionsfreie Zukunft.

Digitalisierung und Zusammenarbeit als Schlüssel zum Erfolg: Der Weg zum Grünen Stahl

Um die zentralen Herausforderungen zu meistern und den Ausstieg aus den fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren Energien zu schaffen, benötigt die Industrie leistungsstarke, integrierte Lösungen. Digitalisierung ist der Schlüssel zum Erfolg – und Partnerschaften, die diese zusammen mit den Stahlherstellern auf den Weg bringen. Gemeinsam mit Stahlhersteller Tenova hat ABB als führender Anbieter für die nachhaltige Transformation der Stahlindustrie beispielsweise bereits den produktivsten Elektrolichtbogenofen der Welt entwickelt.

Ein Beispiel für die positiven Möglichkeiten, die sich durch die digitale Integration ergeben, ist die Entwicklung einer intelligenten Fabriklösung durch ABB für den indischen Stahlhersteller JSW Steel.

Die digitale Lösung ABB Ability Smart Melt Shop verbindet mehrere Prozessschritte, und mit Echtzeitdaten kann das Unternehmen thermische Verluste besser vorhersagen und optimieren. JSW Steel rechnet durch höhere Gießgeschwindigkeiten, Zeiteinsparungen und zusätzliche Produktion mit einem Gewinn von etwa 2 Millionen US-Dollar pro Jahr. Der geringere Energieverbrauch bedeutet auch weniger Verbrauchsmaterialien und eine geringere CO₂-Bilanz.

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Dass digitale Lösungen sowohl wirtschaftliche als auch nachhaltige Vorteile bringen können, zeigt die Modernisierung des Stahlwerks von ArcelorMittal Construction in Contrisson, Frankreich. Mit dem ABB Ability Manufacturing Operations Management werden Produktivität, Qualität und Leistung verbessert.

Grüner Stahl ist für eine nachhaltige Zukunft unverzichtbar. Die Stahlindustrie muss jedoch erhebliche Herausforderungen bewältigen, um ihre Prozesse zu dekarbonisieren und auf eine fossilfreie Technologie umzustellen. Es gibt zwar Initiativen auf der ganzen Welt, aber die Branche muss auf allen Ebenen zusammenarbeiten, um erfolgreich zu sein. Doch durch Innovation und Partnerschaft ist eine fossilfreie Stahlzukunft eine erreichbare Realität.

ABB als zuverlässiger Partner und führender Anbieter für die nachhaltige Transformation der Stahlindustrie bietet ABB ein breites Portfolio an integrierten Lösungen für Elektrifizierung, Automation, Metallurgie und Digitalisierung. Das Unternehmen ist weltweit in der gesamten Wertschöpfungskette von Stahl, Aluminium und anderen Metallen tätig. Mit über 100 Jahren Erfahrung arbeitet ABB mit Metallproduzenten und anderen Zulieferern zusammen, um prozessspezifische und maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln, die die Produktion optimieren, die Qualität und Sicherheit verbessern und gleichzeitig den Übergang zu autonomen Anlagen und einer Kreislaufwirtschaft vorantreiben.

Erfahre mehr über Grünen Stahl in unserem Whitepaper “Wie sieht der Weg zu fossilfreiem Stahl aus?”

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