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In Zukunft lässt sich noch mehr CO2 und Strom einsparen

Um die Verunreinigungen im Eisen zu binden und abschöpfen zu können, werden gebrannter Kalk und andere Zuschlagstoffe im Lichtbogenofen zugegeben, um eine Schlacke zu bilden. Darin sammeln sich die Verunreinigungen aus dem Eisen an, die bis ins Mittelalter hinein durch das Hämmern aus dem Eisen herausgetrieben wurden. Beim Kalkbrennen wird Kalziumkarbonat zu Kalziumoxid und Kohlendioxid. Außerdem kommen Kohlenstoffelektroden zum Einsatz, die beim Heizen abgetragen werden und teilweise verbrennen. Ohne sie geht es nicht, denn erst mit Kohlenstoff wird einfaches Eisen zu Stahl.

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Etwa die Hälfte des Kohlenstoffs reagiert zu CO2, auch weil gleichzeitig reiner Sauerstoff eingebracht wird, um leicht oxidierbare Verunreinigungen zu oxidieren, kalte Stellen im Ofen durch Verbrennung von Kohlenstoff in der Schmelze aufzuheizen und schließlich den endgültigen Kohlenstoffgehalt zu kontrollieren. Trotzdem ist der Gesamtprozess durch den Einsatz von Wasserstoff statt Kohle oder Methan sehr viel emissionsärmer als herkömmliche Verfahren.

Verbesserungen sind möglich, etwa durch die Entwicklung anderer Zuschlagsstoffe, bei denen keine Karbonate zu Oxiden gebrannt werden müssen. Eine andere Möglichkeit ist die Umkehrung dieses Prozesses, indem Kohlendioxid abgetrennt wird und unter hohem Druck in tiefe Gesteinsschichten eingebracht wird. Gesteine wie Basalt enthalten oft große Anteile von Kalzium- und Magnesiumoxid, die mit Kohlendioxid zu Karbonaten umgewandelt werden können. Allerdings sind diese Verfahren immer noch in Entwicklung.

Hochtemperaturelektrolyse kann große Vorteile bieten

Das Gleiche gilt für die Wasserstoffherstellung. Industriell einsetzbar sind derzeit vor allem die Elektrolyse mit Protonen-Austauschmembranen oder mit Nickelelektroden in Alkalilauge. Mit etwa 70 Prozent ist der zweite Prozess etwas effizienter als die Membranen, die nur auf rund 60 Prozent Effizienz kommen (bezogen auf den höheren Heizwert, also den Energiegehalt des Wasserstoffs). Dafür können die Membranen viel schneller auf Bedarfsschwankungen im Stromnetz reagieren.

Potenziell sehr viel besser geeignet wäre Hochtemperaturelektrolyse mit Festoxidzellen. Die Elektrolyse läuft dort bei über 600 Grad Celsius ab. Weil die Wärmeenergie im heißen Dampf bei der Spaltung des Wassers hilft, erreicht die Effizienz dort über 90 Prozent. Hinzu kommt, dass ohnehin heißer Wasserstoff benötigt wird und die Abwärme sofort genutzt werden könnte. Allerdings ist die Technologie noch nicht für den dauerhaften Einsatz ausgereift.

Anlagen in der Stahlherstellung werden für Größenordnungen von 100.000 bis 200.000 Betriebsstunden ausgelegt. In der Forschung gilt allerdings schon ein Effizienzverlust von unter 5 Prozent in 10.000 Stunden als großer Erfolg. Anbieter kommerzieller Festoxidelektrolyseure sprechen hingegen nur von 70 Prozent Effizienz (bezogen auf den höheren Heizwert), machen über die Lebensdauer keine Aussage und geben keine Garantien für ihre Leistungsangaben.

Aber darin liegt der Charme der Anlage in Schweden. Sie ist nicht auf neueste Entwicklungen angewiesen, um überhaupt zu funktionieren, sondern soll umsetzen und testen, was heute schon möglich ist. Für Verbesserungen einzelner Komponenten und Produktionsschritte ist in späteren Anlagen noch genug Zeit.

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Ofenrohr! 12. Sep 2020 / Themenstart

Weil Wasserstoff macht den Stahl spröde und das will man nicht! Grüße Ofenrohr!

pp 11. Sep 2020 / Themenstart

Ich will jetzt nicht auf den CO2 Impact von 300kwh Akkus rumreiten. Bei einer Picea...

Ach 09. Sep 2020 / Themenstart

Ja klar entstehen auch in den Sternen Elemente. Über die Lebensdauer von Mittelgroßen...

dbettac 09. Sep 2020 / Themenstart

https://www.heise.de/newsticker/meldung/Teslas-Riesenakku-in-Australien-macht-sich...

Eheran 07. Sep 2020 / Themenstart

Das macht grundsätzlich jeder Beton. Nur wird das CO2 (bzw. mehr) vorher bei der...

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