Um auf die Zukunft vorbereitet zu sein, ist bei europäischen Eisen- und Stahlproduzenten ein Umdenken erforderlich, denn sie müssen Umweltvorschriften einhalten, mit der Verfügbarkeit von Rohstoffen zurechtkommen und die Qualität des Endprodukts sicherstellen. Hauptziel der Verwendung von Wasserstoff in der Stahlindustrie ist, Koks- und Kohlenstoffträger in der primären Stahlproduktion zu reduzieren und somit auch die CO2-bilanz zu verbessern. Dies erfordert eine Transformation des gesamten Stahlherstellungsverfahrens von den heutigen Hochöfen zu einem Direktreduktionsverfahren auf der Basis von erneuerbarem Wasserstoff.
WASSERSTOFF FÜR WALZWERKE
GRINHY - GRÜNER WASSERSTOFF FÜR DIE INDUSTRIE
Die GrInHy-Projekte zeigen die Integration und den Betrieb von Sunfire-HyLink Dampf-Elektrolyseuren in Hütten- und Stahlwerken der Salzgitter Flachstahl GmbH, um Wasserstoff zu produzieren.
Die Elektrolyseure basieren auf der Festoxidzellentechnologie und wurden als skalierbare Module konzipiert, die sich auch für großformatige Anwendungen mit Kontainer-Einheiten bis zum MW-Leistungsbereich eignen. Das erste GrInHy - Projekt startete im März 2016 mit einem Projektzeitraum von drei Jahren. Ein Elektrolyseur mit einer Kapazität von 150 kWAC-Leistung wurde installiert und mehr als 10.000 Stunden betrieben. GrInHy2.0 startete im Januar 2019, um 2020 die neueste Generation des Sunfire-HyLink in Salzgitter zu installieren. Diese Anlage hat eine Kapazität von 720 kWAC-Leistungsaufnahme und eine elektrische Effizienz von bis zu 84 %.
Bislang wurde Wasserstoff hauptsächlich für Glühprozesse genutzt. Im Rahmen des SALCOS-Projekts, einem übergreifendem Projekt zur Bewertung von Lösungen zur CO2-Reduktion in Stahlwerken, testet die Salzgitter AG die Verwendung von erneuerbarem Wasserstoff auch für die Direktreduzierung. Die GrInHy‑Projekte spielen bei diesem Ansatz eine Rolle.
ZIEL: ENERGIEEFFIZIENTE PRODUKTION VON WASSERSTOFF
- Integration eines Dampf-Elektrolyseurs in eine bestehende industrielle Energie- und Rohstoffgas-Infrastruktur
- Erfüllen von Qualitätsstandards der Stahlindustrie für die Wasserstoffversorgung
- Nutzung von Abwärme aus industriellen Prozessen
- Unterstützung des vielversprechendsten Ansatzes zur direkten Kohlenstoffvermeidung (Carbon Direct Avoidance, CDA) durch Ersetzen des Reduktionsmittels Kohlenstoff durch umweltfreundlichen Wasserstoff, um Kohlenstoffdioxid-Emissionen bei der Stahlproduktion zu reduzieren.
- Bewertungen der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit, basierend auf der Stahlindustrie und anderen Industriesektoren
INNOVATION: UMFANGREICHE TESTS IN EINER OPERATIVEN INDUSTRIEUMGEBUNG
- Verbesserung der Elektrolyse-Effizienz insgesamt auf 84 %LHV, AC
- Installation und Betrieb in einer industriellen Umgebung, einschließlich der direkten Verbindung mit dem lokalen Wasserstoffnetz des Eisen- und Stahlwerks und seinen Überwachungssystemen.
- Design-to-Value-Optimierung, um die Kosten-KPIs zu erreichen
- Technische und wirtschaftliche Optimierung
- Konzeptentwicklung zur Aufrüstung und Nutzung von Wasserstoff aus Dampf-Elektrolyseuren
Scaling up
|
|
GrInHy | GrInHy2.0 |
|
Elektrische Effizienz |
80 %LHV |
84 %LHV |
|
Upscaling |
150 kWAC Leistungsaufnahme |
720 kWAC Leistungsaufnahme |
| Angestrebte Betriebszeit über die Projektlaufzeit | > 7,000 Std. | > 13,000 Std. |
| Lebensdauer (Abnutzungsrate) | < 1 %/ 1,000 Std. | < 0,5 %/ 1,000 Std. |
| Angestrebte Verfügbarkeit | - | > 95 % |
NUTZUNG VON GRÜNEM WASSERSTOFF IN WALZWERKEN
PROJEKTZEITACHSE
2016
PROJEKTSTART GRINHY
Umweltfreundlicher Wasserstoff für den Stahlbau
Sunfire und sieben Partner starten das Projekt zur Integration einer reversiblen Elektrolyse in die Verfahren der Salzgitter Flachstahl GmbH.
2017
Sunfire-HyLink
Installation und Betrieb
Installation des Elektrolyse- und des HPU-Behälters bei der Salzgitter Flachstahl GmbH Betriebsstart im September 2017
2018
LIEFERUNG VON GRÜNEM WASSERSTOFF
7.000 Betriebsstunden erreicht
Der Betrieb der Elektrolyse zeigte zum ersten Mal die Möglichkeit, als Wasserstoffanbieter eine Hochtemperatur-Elektrolyse in einen bestehenden Industriestandort zu integrieren.
2018
KAPITALISIERUNG DER ERGEBNISSE
Paul Wurth S.A. schließt sich Sunfire als neuer führender Investor an
Der Anlagenbauer Paul Wurth bietet Zugang zur globalen Metallindustrie, die immer stärker auf erneuerbaren Wasserstoff setzt.
2019
PROJEKTSTART GRINHY2.0
Erweiterung zur MW-Klasse
Bau und Betrieb des weltweit größten Hochtemperatur-Elektrolyseurs
STARKE PARTNERSCHAFTEN
Die GrInHy-Projekte haben unter der Vereinbarung Nr. 700300 (GrInHy) und Nr. 826350 (GrInHy2.0) eine Finanzierung des Gemeinsamen Unternehmens „Brennstoffzellen und Wasserstoff“ (Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking) erhalten. Diese Technologieinitiative erhält Unterstützung im Rahmen des Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramms der Europäischen Union sowie von Hydrogen Europe und N.ERGHY.
- GrInHy2.0
- GrInHy
Die folgenden Partner sind am GrInHy2.0-Projekt beteiligt:
Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH
CEA, French Commission for Alternative Energies and Atomic Energy
Die folgenden Partner sind am GrInHy-Projekt beteiligt:
Salzgitter Flachstahl GmbH
Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH
Boeing Research & Technology Europe S.L.U.
Sunfire GmbH
VTT Technical Research Centre of Finland
EIFER – European Institute for Energy Research
Institute of Physics of Materials, Academy of Sciences of the Czech Republic
Politecnico di Torino
