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Heißer Rekord: Sunfire-Elektrolysator kommt im Stahlwerk auf 84 % Wirkungsgrad

Der Sunfire-Elektrolyseur auf dem Stahlwerk-Gelände. Foto: Salzgitter AG

Der Sunfire-Elektrolyseur auf dem Stahlwerk-Gelände. Foto: Salzgitter AG

Dresdner Hochtemperaturanlage kommt in Salzgitter auf Effizienz-Bestwerte bei Wasserstoff-Gewinnung

Salzgitter/Dresden, 17. Oktober 2022. Mit dem weltweit größten Hochtemperatur-Elektrolyseur, der bei 850 Grad im einem Salzgitter-Stahlwerk Wasser mit Hilfe von Ökostrom in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff spaltet, haben Hersteller Sunfire und die Salzgitter AG neue Effizienzrekorde aufgestellt: Die Anlage hat im Langzeit-Praxisbetrieb einen Wirkungsgrad von 84 Prozent erreicht, also 84 % der eingesetzten elektrischen Energie als chemische Energie im produzierten Wasserstoff gespeichert. Das haben Sunfire und die Salzgitter AG zum Abschluss des gemeinsamen Testprojektes „Grüner Industrie-Wasserstoff 2.0“ (GrInHy2.0) mitgeteilt. Zum Vergleich: Ältere Elektrolyseure, die auf dem Alkali-Prinzip oder Proton-Austauschmembranen (PEM) beruhen, kommen oft nur auf 60 bis 70 Prozent.

„In die Berechnung des Wirkungsgrades geht nur die elektrische Energie ein“, hieß es dazu von Sunfire. „Allerdings wird keine Wärme bei 850 °C benötigt. Es reichen ca. 150 °C, also Niedertemperatur-Abwärme, die praktisch nur noch als Heizwärme und nicht mehr energetisch genutzt werden kann. Die Aufheizung auf 850 °C erfolgt im System hauptsächlich durch Wärme-Rekuperation und zu einem geringen Teil durch elektrische Heizer – diese sind aber im Wirkungsgrad eingeschlossen.“

Salzgitter-Forscher: „Grüner Wasserstoff ist für Herstellung von CO2-armem Stahl unerlässlich“

Beide Partner zeigten sich mit den mehrjährigen Tests auf dem Stahlwerk-Gelände zufrieden: „GrInHy2.0 ist ein wichtiger Baustein für unser Projekt Salcos zur CO2-reduzierten Stahlproduktion“, betonte Alexander Redenius von der Salzgitter-Forschung. „Grüner Wasserstoff ist für die Herstellung von CO2-armem Stahl unerlässlich, da sich damit sehr effizient die CO2-Emissionen der Stahlherstellung senken lassen. Mit GrInHy2.0 haben wir viele wertvolle Erkenntnisse zur Integration einer Elektrolyse in unsere Produktionsprozesse gewonnen.“ Von Folgeaufträgen für Sunfire war in diesem Zusammenhang allerdings nicht die Rede.

Video der Salzgitter AG
zum Projektfinale:

Knapp 100 Tonnen H2 für Stahlveredelung eingesetzt

Seit 2019 hatte der 720-Kilowatt-Elektrolyseur aus Dresden insgesamt fast 100 Tonnen elektrisch gewonnenen Wasserstoff in das Netz der „Salzgitter Flachstahl“ eingespeist. Zeitweise produzierte die Anlage bis zu 200 Kubikmeter Wasserstoff pro Stunde. Das Unternehmen setzte das Gas dann für Glühprozesse und Verzinkungsanlagen in der Stahlveredelung ein.

Deutsche Stahlindustrie braucht 2,4 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr, um Koks abzulösen

Die deutsche Stahlindustrie wird allerdings Wasserstoff in noch ganz anderen Größenordnungen brauchen, um Kohle, Erdgas und andere fossile Stoffe als Reduktionsmittel oder für Heizzwecke ablösen zu können, um ihre Umweltbilanz deutlich zu verbessern. Vor der Energiekrise erzeugte Deutschland rund 45 Millionen Tonnen Stahl pro Jahr und setzte dabei größtenteils Koks ein, um das Eisenerz auf Stahlniveau zu reduzieren. Dabei setzt sie jährlich 67 Millionen Tonnen Kohlendioxid (CO2) frei. Punktuell verwendet die Branche zwar bereits Wasserstoff, bezieht diesen allerdings aus Dampfreformern, die ihn wiederum aus Erdgas abspalten und dabei Kohlendioxid ausstoßen. Sogenannter „grüner“ Wasserstoff wird hingegen in Elektrolyseuren aus Wasser und Wind- oder Solarstrom gewonnen. Laut der deutschen Energieagentur „Dena“ würde die deutsche Stahlindustrie zusätzlich rund 2,4 Millionen Tonnen von diesem elektrisch gewonnenen Wasserstoff brauchen, um allen Koks und Kohle durch eine umweltfreundliche Alternative zu ersetzen. Die beste Ökobilanz wäre vermutlich durch Elektrolyseure auf dem Stahlwerkgelände zu erreichen, da dann Transporte entfallen und die Abwärme der Hochöfen genutzt werden könnte, um speziell die Hochtemperatur-Elektrolyseure vorzuwärmen.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Sunfire, Salzgitter AG, Dena, Oiger-Archiv