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Stahlproduktion in Deutschland„Eine neue industrielle Revolution“

Wirtschaftsminister Habeck ist nach Namibia aufgebrochen, um mehr grünen Wasserstoff für Deutschland zu beschaffen. Ist die Industrie schon bereit dafür? Ein Besuch in Deutschlands größtem Stahlwerk.

Deutschlands größtes Stahlwerk, in Duisburg direkt am Rhein Foto: Olaf Döring/imago

Duisburg taz | Gefräßig ist der Koloss. Die rostgrauen Frachtkähne drängeln sich im Hafenbecken. Wieder wird einer an die metallene Kaimauer geschoben. Arbeiter in gelben Jacken machen ihn mit Stahltrossen fest. Dann rollt oben auf Schienen der Kranbagger heran, um das Eisenerz auszuladen und es auf die Halde zu kippen. Vielleicht 15 Meter hoch ist diese und 100 Meter lang. Eine solche Menge stillt den Hunger des Stahlwerks für etwa eine Woche.

Auf dem gegenüberliegenden linken Ufer türmen sich ähnliche Mengen Steinkohle. Dahinter steht der schwarze Turm der Kokerei, die Kohle zu Koks veredelt – dem Brennstoff, ohne den die Stahlproduktion nicht funktioniert. Und doch sollen die Berge auf dieser Seite des Hafenbeckens in den kommenden Jahren verschwinden.

Aber wie schmilzt man Erz ohne Kohle? Das ist das Problem, das Thyssenkrupp lösen muss, wenn das größte Stahlwerk Europas in Duisburg überleben will. Wenn man statt Kohle Wasserstoff einsetzt, der mit Ökostrom gewonnen wurde, entsteht im Zuge der Stahlproduktion kein CO2 mehr, sondern am Ende nur noch Wasserdampf.

„Wasserstoff ist die neue Kohle“, sagt Bettina Hübschen, rötliche Haare, runde Brille. Seit 2007 ist sie bei Thyssenkrupp Steel. Etwa 50 Leute arbeiten unter ihrer Führung an der klimafreundlichen Transformation des Stahlwerks, dem Ersatz von Kohle durch Wasserstoff. „Wir haben eine hohe Dynamik“, nickt sie. Das ist eine Managerinnen-Formulierung für Zeitdruck und Stress.

Verhandlungen über staatliche Förderung

Um zum Hochofen zu kommen, dauert es auch im Auto ein bisschen. Das Industrieareal nördlich der Duisburger Innenstadt belegt eine Fläche fünfmal so groß wie der Kleinstaat Monaco – Kraftwerke, rauchende Schornsteine, kilometerlange Leitungen auf Trägern über und neben den Straßen, verrußte Hallen so groß, dass Schiffe reinpassen.

„Wasserstoff ist die neue Kohle“, sagt Thyssenkrupp-Managerin Bettina Hübschen Foto: Eugen Shkolnikov

Das kantige Herz des Werks ragt Dutzende Meter in die Höhe, rötlich verkleidet, eingerahmt von einem Labyrinth aus Schloten, Röhren und Metallkonstruktionen. Hier wird das Eisenerz geschmolzen, die Lava des glühenden Stahls fließt heraus. Solche Höllenmaschinen müssen komplett ersetzt werden, damit die Schmelze mit Wasserstoff funktioniert.

Dass das passiert, hat der Konzern schon entschieden. 2026 soll der erste Ofen umgestellt sein. Das sind nur drei bis vier Jahre. Noch in diesem Jahr will man die Aufträge an die Anlagenbauer vergeben. „Da darf nichts dazwischenkommen“, sagt Bettina Hübschen.

Über 2 Milliarden Euro soll das Vorhaben kosten – allerdings nicht nur Geld von Thyssenkrupp, sondern auch vom Staat. „Anfangs rechnet sich die Produktion ohne Förderung nicht“, heißt es beim Unternehmen. Um welche Subventionen es geht, wird nicht verraten. Man kann jedoch vermuten, dass sich die Verhandlungen um etwa eine Milliarde Euro drehen, vielleicht die Hälfte der Investitionskosten. Eine vergleichbare Summe soll die Salzgitter AG für den ähnlichen Umbau ihres Stahlwerks bekommen.

Woher kommt der Wasserstoff?

Das Ganze ist ein gigantisches Experiment, nicht nur ein unternehmerisches, sondern auch ein gesellschaftliches. Denn die Lage sieht so aus: Die künftige Produktionskette für grünen Wasserstoff ist noch nicht geschlossen.

Nötig sind zusätzliche, sehr große Wind- und Solarkraftwerke; Entsalzungsanlagen, falls der Wasserstoff aus Meerwasser gewonnen wird; Elektrolyseure, die Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff spalten; Fabriken zur Verflüssigung des Wasserstoffs, wenn er über große Entfernungen transportiert werden muss; Anlagen, um ihn in Gas zurückzuverwandeln. Problematisch ist dabei unter anderem, dass der Energieverlust zunimmt, je öfter man den Wasserstoff umwandelt. Auch die Kosten steigen damit erheblich.

Aber funktioniert Wasserstoff (H2) in der Stahlproduktion überhaupt? Die Technikerinnen und Techniker sind optimistisch, dass es klappt. Doch heute sei vieles noch ­Theorie, meint Hübschen. Denn nirgendwo auf der Welt gibt es bisher eine großtechnische ­Stahlproduktion auf H2-Basis. „Wir bauen erst mal eine Versuchsanlage“, erklärt die Thyssenkrupp-Managerin, „die soll 2024 fertig sein.“ Alles Mögliche kann auf dem Weg dorthin passieren.

Hinzu kommen weitere Fragen, die ebenfalls nicht unwichtig sind. Woher sollen die großen Mengen grünen Wasserstoffs kommen? Das Duisburger Unternehmen kooperiert unter anderem mit den Energiekonzernen RWE, BP und Shell. Der Stromerzeuger Steag prüft den Bau eines Elektrolyseurs in Duisburg.

Trotzdem ist klar, dass der größte Teil des hierzulande benötigten grünen Wasserstoffs importiert werden muss. Deutschland hat einfach nicht genug Platz für die vielen Wind- und Solarparks. Deshalb strebt die Bundesregierung eine Zusammenarbeit unter anderem mit Australien, Neuseeland, Kanada, den Vereinigten Arabischen Emiraten und Saudi-Arabien an.

Am Sonntag ist Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck (Grüne) zu einem mehrtägigen Besuch in Namibia aufgebrochen, um mehr grünen Wasserstoff für Deutschland zu beschaffen. Begleitet wird er dabei von Industrievertretern. Eine Absichtserklärung für die Zusammenarbeit gibt es bereits, außerdem 30 Millionen Euro für Pilotprojekte.

Wenn die nötigen Mengen an Wasserstoff bestellt sind, stellt sich die nächste Frage: Wie gelangt der Energieträger beispielsweise zu Thyssenkrupp? Ideal wären Pipelines. Aber die existierenden Gasleitungen etwa zu niederländischen Häfen müssen erst umgebaut werden. Für eine Verbindung zum Hamburger Hafen fehlt ebenfalls noch ein gutes Stück. Werden diese Trassen rechtzeitig fertig angesichts der Dauer der hiesigen Genehmigungsverfahren?

Insgesamt geht es um nicht weniger als „eine neue industrielle Revolution“, sagt Bettina Hübschen. Der Zeitraum dafür beträgt fünf bis zehn Jahre, wenn ab 2026 allmählich grüner Wasserstoff in zunehmenden Mengen bei der Stahlproduktion eine Rolle spielen soll. Ist das nicht ein bisschen knapp für eine industrielle Revolution? Die erste dauerte ungefähr das ganze 19. Jahrhundert. Die digitale Revolution ist auch schon seit 50 Jahren unterwegs.

Erstmal grau statt grün beim Wasserstoff

Duisburg betreibt auch noch den größten Binnenhafen Europas. Und der hat dasselbe Problem wie Thyssenkrupp Steel, aber auch dieselbe Idee: grüner Wasserstoff.

Bisher braucht man zur Stahlherstellung klimaschädliche Kohle Foto: Robert Oberhäuser/imago

Alexander Garbar, weißes Hemd ohne Krawatte, Strickjacke, leitet die Unternehmensentwicklung des Hafens. Ein paar Flusskilometer südlich des Stahlwerks taucht hinter ihm am Ufer nun ein Teil der Lösung auf: die Baustelle des neuen Containerterminals.

Oberhalb der senkrechten Uferbefestigung schütten Bagger weitläufige Abstellflächen auf. Ab 2024 werden sechs neue Kräne die Container von den Schiffen an Land heben. Der Clou: Perspektivisch will Garbars Firma die Kräne unter anderem mit Strom aus Brennstoffzellen speisen, die mit Wasserstoff laufen. Die Zellen fusionieren H2 und Sauerstoff zu Wasser, wobei Elektrizität entsteht.

Das ist der grobe Plan. Er ist im Fluss. „Vor zwei, drei Jahren ging plötzlich die Wasserstoff-Diskussion los“, erinnert sich Grabar, „niemand wusste etwas Genaues.“ Auch jetzt sind noch wesentliche Punkte offen. Etwa die Frage: Wann und wie kommt grüner Wasserstoff in den Hafen? Per Tanklaster, per Pipeline? Keine Ahnung. Also wollen Grabar und seine Leute die Brennstoffzellen erstmal mit grauem Wasserstoff versorgen. Dieser ist aber nicht klimaneutral, weil man ihn zum Beispiel aus Erdgas gewinnt – nicht so schön.

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24 Kommentare

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  • Alles in allem macht es wohl mehr Sinn, Stahl in Namibia zu produzieren.

    Weit weniger Verluste beim Transport.

    Abgesehen davon: warum nicht gleich direkt Elektrolyse aus der Schmelze (vgl. Aluminium) statt der Umweg über H₂?

  • 0G
    06438 (Profil gelöscht)

    ""Aber funktioniert Wasserstoff (H2) in der Stahlproduktion überhaupt? Die Techniker sind optimistisch, dass es klappt. (...). Denn nirgendwo auf der Welt gibt es bisher eine großtechnische ­Stahlproduktion auf H2-Basis. ""

    ==

    Im Duisburger Stadtteil Hamborn steht der Hochofen 9 / Thyssenkrupp Steel. Die Anlage ist Vorreiter, wenn es darum geht, CO2-Emissionen zu mindern.

    Im November 2019 war der Hochofen 9 der erste weltweit, in den Wasserstoff statt Kohle im laufenden Betrieb eingeblasen wurde.

    Eine eigens für das Reallabor der Energiewende gebaute Pipeline liefert den benötigten Wasserstoff.

    Es geht nicht nur um die Produktion und Transport von grünem Wasserstoff: Normalerweise wird Kohle als Reduktionmittel genutzt. Im Jahr 2015 benötigte Thyssenkrupp Steel pro Tonne Roheisen etwa 330 Kilogramm Koks sowie zusätzlich 170 Kilogramm Einblaskohle - bei über 2.000 Grad Celsius reagiert die Einblaskohle mit Sauerstoff. Neben Hitze entsteht Kohlenmonoxid, das im Ofen nach oben strömt.

    Bei H2Stahl wird die Kohle teilweise durch Wasserstoff ersetzt.

    Es geht auch um des Ersatz von Kohle als Reduktionsmittel - was bedeutet: Die Entwicklung eines neuen technisch - chemischen Produktionsprozess.

  • 9G
    90118 (Profil gelöscht)

    Die Expertise im Bereich der Stahlproduktion der großen, deutschen Stahlproduzenten zusammen mit deren Willen zur Umstellung der Stahlproduktion auf andere Energieträger ist wohl kaum zu bezweifeln oder zu relativieren.



    Wenn ihnen das gelingt, dürften weltweit die Vorteile dieses Technologiewandels nachgeahmt werden. Was einer kleinen industriellen Revolution gleich käme.

  • Ich finde es es immer etwas ärgerlich, wenn in Artikeln über grünen Stahl suggeriert wird, dass es nur um die Energie geht, bei der die Kohle durch Wasserstoff ersetzt werden muss. Das ist so leider falsch.



    Der Kohlenstoff aus der Kohle wird in der Hauptsache dafür benötigt, in einer chemischen Reaktion aus Erz, welches man als versteinerten Rost bezeichnen kann, Roheisen herzustellen. Auf dem Papier kann der Wasserstoff die Rolle des Kohlenstoffs in der chemischen Reaktion einnehmen, also Eisenoxid + Wasserstoff reagiert zu Eisen + Wasserdampf. In der Praxis ist das schon deutlich schwieriger, weshalb es bis heute keine Anlagen im großen Maßstab gibt. Man möchte z.B. keine Nebenprodukte wie Eisen-Wasserstoff-Verbindungen haben, da diese den Stahl praktisch unbrauchbar machen.



    Außerdem ist Kohlenstoff ein sehr wichtiger Bestandteil von Stahl, dessen Anteil bestimmt maßgeblich, wie sich der Stahl verarbeiten lässt und Eigenschaften wie z.B. die Festigkeit. Man kommt also nicht umhin, in das "grüne" Roheisen wieder Kohlenstoff rein zu packen.



    Es ist also nicht nur die Frage, woher kommt der Wasserstoff, die die Einführung von grünem



    Stahl verzögert, es muss noch eine ganze Latte weiterer Probleme gelöst werden. Was man aber schon ziemlich sicher sagen kann: es wird deutlich teurer. Das mag bei hochwertigen Stahlsorten vielleicht nicht so sehr ins Gewicht fallen, bei dem preiswerten Bewehrungsstahl im Stahlbeton aber schon. Wobei - Stahlbeton hat ja auch noch das CO2 - Problem aus der Zementherstellung; und auch dieses CO2 wird hauptsächlich nicht durch "Energie" sondern durch eine chemische Reaktion aus dem Kalk frei...

    • @Dumbo:

      Hallo Dumbo,



      tatsächlich gibt es bereits heute etliche sogenannte Direktreduktionsanlagen (DRI) in Betrieb (weltweit und auch in Deutschland). Diese werden anstatt mit Koks mir Gas betrieben.



      Wie viele davon mir grünem Wasserstoff betrieben werden habe ich gerade leider nicht zur Hand.



      Bei mit Koks reduziertem Eisen muss der Kohlenstoff in sogenannten Konvertern wieder entfernt/reduziert werden bevor es zu Stahl wird. Dieser Schritt entfällt bei einer Direktreduktion und der Stahl wird wie man das heute schon in der "secondary route" macht in in Lichtbogenöfen mit Schrott zusammen geschmolzen.



      Da der Hochofen heute den größten Anteil an CO2 Ausstoß in der Stahlherstellung verursacht kann hier der Stahl signifikant "grüner" gemacht werden.

    • @Dumbo:

      Bitte keine technischen Tatsachen. Die stören das schöne Bild :-)

      • 0G
        06438 (Profil gelöscht)
        @warum_denkt_keiner_nach?:

        Bitte mehr technische Tatsachen - die setzten die nötige Kreativität frei um Probleme zu lösen.

        Sinnfreies Geschwafel war gestern.

        • @06438 (Profil gelöscht):

          "Sinnfreies Geschwafel war gestern."

          Leider ist es nicht so. Sinnfreies Geschwafel ist sogar der kern der Debatte in D.

  • "... aber nicht klimaneutral, weil man ihn zum Beispiel aus Erdgas gewinnt." Und die Energie dafür: Braunkohlestrom. Strommix heute, 4.2. (FAZ): Kohle 41 Prozent, Gas 16. Verlustkette: Kohlegewinnung/Gasgewinnung - Transport - Fossilverbrennung - Stromerzeugung - Stromübertragung - H2produktion - H2transport - Stahl. Ob der Vorteil von gradmal rund 1/3 erneurbarem Strom (heute, FAZ) diese Verluste COzweimäßg ausgleicht? Jede Wette: Akkumulierte Energieverluste per Kohlegewinnung - Transport - Koksgewinnung - Stahl: weitaus geringer. Geringer also auch: COzwei-Ausstoß je Tonne Stahl.

  • Grüner Strom plus so ganz nebenbei der Erhalt des Industriestandorts EU-ropa: wird nicht funktionieren. Is religiöses Gefasel, weil sich die Ankündigung des "Industrie-ropa schafft sich ab" noch keiner traut. Würde übrigens auch nix bringen. Stahl, Chemieprodukte (einschl. Düngemittel, einschl. Medikamente, einschl. ...) auch für uns werden dann eben gänzlich in Indien Kambodscha Australien(?) produziert - mit eben dem COzwei-Ausstoß, den Eu-ropa sich weltenrettend versagt hat. Allein die weltweite COzwei-freie Chemie-Produktion bräuchte etwa genaussoviel Strom nochmal, wie ihn bisher die Länder insgesamt verbrauchen, die die Industrien beherbergen.

  • Es geht um Geld,



    um Subventionen, die Firmen am Leben halten sollen.

    Sehr interessant, wenn auch deprimierend, die Geschichte von Thyssenkrupp, vor allem nach der Übernahme.



    Besonders beachtenswert die lyrischen Berichte vor den Projekten im Stahlbereich und das nüchterne Fazit, nach dem teuren Aus.

    Mit wenigen Ausnahmen wird Stahl über den Preis verkauft, wer teurer ist, hat den Kunden gesehen. Schon heute funktioniert das nur, weil die EU sich abschottet, oder Unternehmen vergessen haben, die EEG-Umlage zu zahlen. Das wird nur teurer werden für den Steuerzahler.



    Das kapiert sogar die Wirtschaftswoche:



    "Nur: Rentabel, wettbewerbsfähig ist diese Art der Vorort-Produktion absehbar nicht, wird es möglicherweise nie sein. Denn der Bedarf an grüner Energie ist zu groß. " www.wiwo.de/untern...dern/28816160.html

    Natürlich kann man mit Wasserstoff Eisen direkt reduzieren, aber da könnte man fragen, warum das nicht schon der Nähe des Erzabbaus im größeren Maßstab geschieht?

    Man könnte auch fragen, warum Namibia, ein Land, in dem 50% der Bevölkerung von der Subsistenzlandwirtschaft leben, plötzlich zur Wasserstoffquelle Deutschlands mutiert?

    Man könnte fragen, woher denn das Geld für all diese fragwürdigen Projekte kommen sollen, und natürlich wer davon profitiert?

  • 9G
    95820 (Profil gelöscht)

    Mehr als zwanzig Jahre hat die deutsche Industrie den Aufbau Wasserstoff produzierender Infrastruktur verpennt. Statt dessen kassieren WKA-Betreiber Geld für Nichtproduktion von Strom.



    In bester kolonialer Tradition reist nun der deutsche Wirtschaftsminister nach Afrika, um grünen Wasserstoff dort einzukaufen. Ein Trauerspiel.

    • @95820 (Profil gelöscht):

      Deutschland hat die Möglichkeit lokal direkt Solarenergien mit Blausplasmafilterkristale in Hydrogen umzuwandeln. Gib auch hydrogeneruzegendes Plankton.

    • 0G
      08786 (Profil gelöscht)
      @95820 (Profil gelöscht):

      "In bester kolonialer Tradition reist nun der deutsche Wirtschaftsminister nach Afrika, um grünen Wasserstoff dort einzukaufen."

      Es gibt doch derzeit noch keine Produktion von grünem Wasserstoff in Afrika. Zumindest keine nennenswerte. Die müsste erst aufgebaut werden, was ja auch Chancen gibt, da der grüne Wasserstoff technisch aufwändig hergestellt wird. Da würden qualifizierte Jobs entstehen. Somit kann das Ansinnen gar nicht in kolonialer Tradition sein. All das mit dem grünen Wasserstoff ist ohnehin Zukunftsmusik. Nehmen wir mal den Transport zu See: Bei dem Transport von reinem, flüssigen Wasserstoff muss dieser auf mehr als -250°C gekühlt werden und es entweichen recht große Mengen von gasförmigen Wasserstoff (Boil-off-Gas). Das macht den Transport sehr, sehr aufwändig und teuer. Und als Ammoniak gebunden gibt es wieder andere Probleme wie z.B. den Energieverbrauch bei dessen Erzeugung aus grünem Wasserstoff und die Aufspaltung nach Transport, wollte man das Ammoniak nicht als Treibstoff verwenden.



      Letztendlich bauen wir auf einem Experiment mit ungewissem Ausgang. Ob das unsere Volkswirtschaft aushält, werden wir erleben dürfen.

    • @95820 (Profil gelöscht):

      Sorry, aber bei dem grünen Stahl kann man nicht von 20 Jahre pennen sprechen.



      Es gibt ein paar Anlagen, zB seit 2020 in Schweden (mit anderen Energiebedingungen) und die Projekte in D sind schon ziemlich neu.

      Auch der Einkauf von Wasserstoff ist nicht unbedingt "kolonial". Wenn die den nicht herstellen wollen, sondern lieber das Öl im Caprivistreifen ausbeuten wollen, so wird die deutsche Politik da wohl nicht mitreden (von anderm gar zu schweigen) können.

      • 9G
        95820 (Profil gelöscht)
        @fly:

        Was die Sonne Afrikas so produziert



        wird nach Deutschland überführt.



        de.wikipedia.org/wiki/Kolonialwaren

  • nicht vergessen: was kostet der Spaß. Eine Stahlproduktion hierzulande die um ein vielfaches teurer ist als importierter konventionell hergestellter Stahl wird sich nicht durchsetzen. Es wird dann kein grüner Stahl produziert, sondern gar keiner.

    • @Descartes:

      Die Klage über zu hohe Kosten von Ökostrom ist so alt wie der Ökostrom selbst. Zwischenzeitlich sind andere Energiearten teurer geworden, Ökostrom wird immer billiger. Es gibt nur noch nicht genügend davon.



      Ich sehe eher das Problem, dass die Deutschen die Avantgarde- Kosten bei der Einführung bezahlen und später andere das grosse Geschäft, wenn der Ökobär so richtig steppt.

    • @Descartes:

      Es wird und darf keinen konventionell hergestellten Stahl mehr geben. Insofern stellt sich die Frage nicht wirklich. Stahl wird halt, wie alles andere auch, teurer werden. Aber das wissen wir ja nun seit 1973 und rennen trotzdem noch unseren Illusionen hinterher.

      • @LesMankov:

        Carbonitverbundstoffe aus Plankton oder Bambus.

    • @Descartes:

      Nicht, wenn man den Import ungrünen Stahls einfach *verbietet*. Und schon rollt der Bimbes wieder.

      • @Bunte Kuh:

        Wird das weltweit passieren?



        Dieses 'wir verbieten einfach, und zwar weltweit ', und sich dann über Kolonialismus aufregen, ist auch irgendwie niedlich...

      • @Bunte Kuh:

        Denken Sie Ihre Idee mal zu Ende ... was machen die deutschen Werften und Autobauer wohl, wenn sie nur noch extrem teuren Stahl bekommen, während die Konkurrenz in USA und China zu einem Bruchteil der Kosten fertigen kann?

        • @Descartes:

          Autos aus Kohlenstoffverbundsstoffen, bspw. aus Nachwachsendenrohstoffen wie Bäumen und Plankton zu Plastikglas.