Der Versuch von HYBRIT in Luleå war so erfolgreich, sagte Herr Pei, dass SSAB beschloss, das Datum für die Zerstörung des Hochofens von 2045 auf 2030 zu verschieben. Jetzt baut HYBRIT die erste vollständige Fabrik in Gällivare, einer Stadt 200 km nördlich von Luleå und hat die Ergebnisse seiner Forschung veröffentlicht, in der Hoffnung, die gesamte Branche zu ermutigen. Eine halbe Autostunde von Luleå entfernt hat ein in Stockholm ansässiges Startup namens H2 Green Steel den Grundstein für eine größere Anlage gelegt und nach eigenen Angaben 1,5 Millionen Tonnen seiner Produkte verkauft.
Da die Öfen jahrzehntelang laufen, sagen Energieanalysten, dass die Stahlindustrie sofort aufhören sollte, neue Hochöfen zu bauen, und stattdessen direkt mit der Errichtung von Wasserstoffreduktionsanlagen beginnen sollte, wenn die Länder die Ziele des Pariser Abkommens erreichen. Obwohl die meisten von ihnen zunächst Erdgas verwenden werden, können sie die CO2-Emissionen schrittweise reduzieren, wenn sich die Wasserstoffversorgung in den nächsten drei Jahrzehnten verbessert.
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» Grün « Stahl | Mitarbeiter der HYBRIT-Initiative im nordschwedischen Luleå zeigen Eisenschwamm, den Rohstoff, aus dem Stahl hergestellt wird, der ohne Fossilien hergestellt wird.
„Im CO2-Budget ist kein Platz für neue Hochöfen“, sagte Rebecca Dell, Direktorin für Industrieprogramme bei der ClimateWorks Foundation, einer Hilfsorganisation mit Sitz in San Francisco, Kalifornien.
Viele Stahlhersteller entscheiden sich für den Weg der Direktreduktion, obwohl laut der Nichtregierungsorganisation Global Energy Monitor auch neue Hochöfen in China und Indien geplant sind. Aber die Arbeit ist so entmutigend, dass einige Organisationen, darunter BloombergNEF, voraussagen, dass einige Hochöfen noch in der Mitte dieses Jahrhunderts in Betrieb sein werden und die CO2-Abscheidung zur Reduzierung der Emissionen eingesetzt werden muss.
Im Idealfall könnte die Stahlherstellung vollständig elektrifiziert werden, wodurch die Notwendigkeit der Wasserstoffproduktion entfällt, was die Effizienz weiter steigern könnte, sagte Dell. Eisenoxid kann direkt durch Elektrolyse abgetrennt werden. Startups wie Boston Metal in Woburn, Massachusetts versuchen, dieses Kapital für die Stahlproduktion zu nutzen. Im Moment ist jedoch noch Wasserstoff der Spitzenreiter. “Der Hauptvorteil des Wasserstoffkonzepts besteht darin, dass es wenig neue Technologie erfordert, um eine wirklich saubere Stahlproduktion zu erreichen”, sagt Dell.
Eine Brücke aus Wasserstoff
Langfristig könnte der größte Beitrag von Wasserstoff zur Verlangsamung der globalen Erwärmung darin bestehen, die Lücke zwischen den Sektoren – Elektrizität, Bauwesen, Fertigung und Verkehr – zu schließen, die insgesamt billiger als CO2 sein werden.2Christian Breyer, Energiesystemanalytiker an der Technischen Universität Lappeenranta-Lahti in Finnland, sagte – neutral, anstatt dass jeder Sektor versucht, sich selbst zu dekarbonisieren.
Der Hauptknoten in diesem Netzwerk wird die Stromerzeugung sein. Hier kann Wasserstoff helfen, einen bekannten Nachteil erneuerbarer Energien zu lösen: Er ist zwar reichlich vorhanden, aber ungleichmäßig über Tag und Jahr verteilt und oft unberechenbar. Dies macht es für Regionen schwierig, längere Zeiträume ohne sie vorauszuplanen.
Beispielsweise müssen Forscher, die an Simulationen zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage in zukünftigen Stromnetzen arbeiten, planen, wie sie die Stromversorgung sicherstellen können, wenn im kalten, dunklen europäischen Winter wochenlang kein Wind weht. Wissenschaftler haben einen Namen für dieses Phänomen: Dunkelflaute, ein deutsches Wort, das im Englischen verwendet wird, um windstille, dunkle Bedingungen zu beschreiben.
Batterien helfen, Angebot und Nachfrage von einer Stunde auf die andere auszugleichen, aber wenn Wind- und Solarenergie mehr als 80 Prozent des Stroms des Netzes ausmachen, deuten einige Studien darauf hin, dass es extrem teuer wird, das Netz gegenüber Redundanzen tolerant zu machen. Eine mögliche Lösung besteht darin, genügend zusätzliche Windturbinen zu bauen, um Strom durch den tödlichsten Winter zu schicken, und sie dann den größten Teil des Jahres zur Produktion von Wasserstoff zu verwenden. Dieser Wasserstoff kann an Industriekunden verkauft werden – Stahlwerke oder als flüssiger Brennstoff für Schifffahrt, Transport und Export.
In besonders ungünstigen Jahreszeiten kann Wasserstoff durch Verbrennung in erdgasähnlichen Kraftwerken zur Stromerzeugung genutzt werden. Dies wird jedoch nicht sehr effizient sein: Das Netz wird nur ein Drittel oder weniger des Stroms zurückführen, der zur Herstellung von Wasserstoff verwendet wird.
Es ist nicht klar, ob dies der effizienteste Weg ist, die letzten 20 Prozent des Stroms zu dekarbonisieren, insbesondere im Vergleich zum Bau von Atomkraftwerken oder dem Ausbau der Geothermie. Die beste Kombination kann von Land zu Land variieren. Darauf deuten regionale Studien von Organisationen wie der International Renewable Energy Agency der Vereinten Nationen hin.
Mythen und Missverständnisse
Obwohl Wasserstoff unzählige Anwendungsmöglichkeiten hat, ist er nicht immer die beste Lösung. Batterien haben in den meisten Pkw bereits das Rennen gemacht, weil sie eine effizientere und kostengünstigere Lösung bieten, als einen Wasserstofftank zu füllen und die Energie wieder in Strom umzuwandeln.
Ein weiterer Bereich, in dem der Einsatz von Wasserstoff nicht sinnvoll wäre, ist die Hausheizung. Wenn es sich um aus Erdgas hergestellten grauen Wasserstoff handelt, trägt er nur zur globalen Erwärmung bei, sagte Rebecca Lunn, Bauingenieurin an der University of Strathclyde in Glasgow, Großbritannien. Sie und andere haben in einer im September veröffentlichten Studie des britischen National Engineering Policy Centre (NEPC) auf das Problem der Verwendung von Wasserstoff zum Heizen von Häusern hingewiesen.
Aber selbst wenn Wasserstoff grün ist – also mit Strom aus erneuerbaren Quellen hergestellt wird – ist es 6-mal effizienter, diesen Strom direkt zum Heizen des Hauses zu verwenden, beispielsweise eine Wärmepumpe, die einen Wirkungsgrad von mehr als 100 Prozent erreicht. Durch die Nutzung der Wärmeaufnahme von außen.
Um die Emissionen so schnell wie möglich zu senken, sollte sich die erste Politik auf die Verbesserung der Isolierung im Haus konzentrieren, wodurch der Bedarf an Wärmeenergie unabhängig von ihrer Quelle gesenkt werden kann, sagte Nilay Shah, Professor für Verfahrenstechnik am Imperial College London, der die NEPC- Lernen. Fortfahren.
Die Zukunft von Wasserstoff
Investition in CO2– Die Wasserstoffarmut hat in den letzten Jahren stark zugenommen, aber die diesjährige Veranstaltung hat einen regelrechten Boom ausgelöst.
In den USA beispielsweise wurde mit dem Inflation Reduction Act neben anderen Maßnahmen und Subventionen für Gas eine Steuervergünstigung von drei Dollar für jedes grüne Kilo Wasserstoff eingeführt. In Europa hat Russlands Angriff auf die Ukraine ein neues Gefühl der Dringlichkeit geschaffen. Im März setzte sich die Europäische Kommission das Ziel, 10 Millionen Tonnen H2 weitere zehn Millionen Tonnen zu produzieren und zu importieren. Viele andere große Volkswirtschaften haben nationale Strategien zum Aufbau von Wasserstoffkapazitäten entwickelt.
„Alles hat sich geändert – die ganze Gleichung ist anders“, sagte RMI-Ökonom Patrick Molloy. Vor allem Steuererleichterungen in den USA haben die Kosten für grünen Wasserstoff dort je nach Standort auf etwa einen Dollar pro Kilogramm oder weniger auf die Kosten für grauen Wasserstoff gesenkt (siehe „Kosten von sauberem Wasserstoff“). Nach Berechnungen von RMI stehen Stahl auf Basis von Wasserstoff, Ammoniak und flüssigen Brennstoffen bereits in Konkurrenz zu fossilen Brennstoffen.
Die Kosten für sauberen Wasserstoff | „Grüner“ Wasserstoff ist zudem teurer als „grauer“ oder „blauer“. Mit Hilfe der richtigen Maßnahmen lässt sich sauberer Wasserstoff jedoch wettbewerbsfähiger herstellen.
Ohne Subventionen würden saubere Wasserstoffprodukte wahrscheinlich teurer bleiben als ihre umweltschädlichen Gegenstücke. Beispielsweise geben HYBRIT und H2 Green Steel nicht an, wie hoch ihre Produktionskosten sind. Eine Möglichkeit ist, dass die Regierung Maßnahmen ergriffen hat, um grünen Stahl zu kaufen, wie US-Präsident Joe Biden im Dezember 2021 im Rahmen der Clean-Buying-Bestimmung versprochen hat.
Die IEA schätzt, dass der weltweite Wasserstoffbedarf bis 2030 um 20 bis 30 Prozent steigen könnte. Bisher geplante kohlenstoffarme Wasserstoffprojekte könnten etwa ein Viertel davon decken. Das deutet darauf hin, dass der Plan zum Ausbau der Wasserstoffproduktion noch nicht ehrgeizig genug ist: Um die Welt bis Mitte des Jahrhunderts auf den Pfad der Nettoemissionen zu bringen, müssen bis 2030 etwa 180 Millionen Tonnen Wasserstoff produziert werden, was der Hälfte der niedrigsten Emissionen entspricht . .
Der Ökonom Oleksiy Tatarenko wies jedoch darauf hin, dass die weltweite Produktion von grünem Wasserstoff das bis 2030 festgelegte Niveau unmöglich erreichen könne. „Wir sollten äußerst ehrgeizig sein“, sagte er.
» Diese Änderung liegt innerhalb der technologischen und wirtschaftlichen Machbarkeit von Wir sind sowohl in Ländern mit hohem Einkommen als auch in Schwellenländern vertreten»Rebecca Dell, Direktorin für Industrieprogramme bei der ClimateWorks Foundation
Andere Experten warnen davor, dass die Subventionierung von Wasserstoff zu Veränderungen führen kann, die nicht auch grün unterstützt werden und CO2Die Emissionen nehmen also tragischerweise zu, anstatt abzunehmen. Die umstrittene Maßnahme wird derzeit von der EU-Kommission geprüft.Negativ würde die EU-Definition von grünem Wasserstoff reduziert und teilweise mit Strom belassen.Sky aus fossilen Brennstoffen hergestellt.
Die wirtschaftliche Umstellung auf Wasserstoff wird auch soziale Auswirkungen haben. Auch mit Subventionen und enormen Investitionen wird die Schwerindustrie in einigen Regionen noch in einer Wettbewerbssituation sein. Da Wasserstoff teurer und technisch schwieriger zu transportieren ist als Kohle, könnten Industrien wie die Stahlindustrie gezwungen sein, näher an Orte zu rücken, an denen Wasserstoff billig produziert werden kann, sagte Rebecca Dell von ClimateWorks. “Diese Orte können in anderen Ländern liegen.”
Sie fügte hinzu, dass, obwohl diese und andere politische Probleme das Tempo des Übergangs verlangsamt haben, es keine unüberwindbare Herausforderung mehr ist. “Dieser Wandel liegt innerhalb unserer technologischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten sowohl in einkommensstarken als auch in sich entwickelnden Volkswirtschaften”, sagte Dell.
