Freitag, 05.06.2020
 
StartseiteHintergrundEuropas Stahl soll grün werden04.03.2020

Wasserstoff statt KohleEuropas Stahl soll grün werden

Wasserstoff könnte das Ansehen der europäischen Stahlindustrie retten, denn damit lässt sich in absehbarer Zukunft klimaneutraler Stahl herstellen. Die Branche sieht sich in einer Vorreiterrolle. Wirtschaftlich interessant wird es aber nur, wenn die EU dafür sorgt, dass es einen Markt gibt.

Von Alois Berger

Hören Sie unsere Beiträge in der Dlf Audiothek
Niedersachsen, Salzgitter: Ein Mitarbeiter steht auf dem Gelände der Salzgitter AG vor einem Stahlkocher. Der Salzgitter-Konzern hat das Geschäftsjahr 2017 mit dem höchsten Vorsteuergewinn seit der Finanzmarktkrise abgeschlossen.  (picture alliance / dpa / Julian Stratenschulte)
Die Erwartungen an grünen Stahl sind riesig - doch noch ist nicht klar, wer diese Innovation finanzieren soll (picture alliance / dpa / Julian Stratenschulte)
Mehr zum Thema

Protestmarsch nach Brüssel Stahlarbeiter fordern EU-Hilfe für klimafreundliche Produktion

Stahlindustrie Wasserstoff statt Koks und Kohle

US-Stahlzölle "Die europäische Stahlindustrie braucht jetzt Schutz"

Stahlindustrie EU ringt um Wettbewerbsfähigkeit der Branche

"Hier fließt das flüssige Eisen über einen Verteiler in die sogenannten Torpedopfannen, das sind Eisenbahnwaggons, die das Eisen dann ins Stahlwerk transportieren…"

Das glühende Eisen, das in einem dicken gelben Strahl unten aus dem Hochofen schießt, wirft ein flackerndes Licht durch die riesige, halbdunkle Halle. Begleitet wird das Spektakel von einem Feuerwerk aus Funken.

Doch das archaische Schauspiel wird es in dieser Halle nicht mehr lange geben, meint Bernhard Kleinermann von der Salzgitter AG: "Der Hochofen ist ungefähr 60 Meter hoch, da füll ich Eisenerz und Koks ein. Da findet dann die Reaktion statt, wo der Kohlenstoff dem Eisenerz den Sauerstoff wegnimmt. Und in Zukunft wird es diesen Hochofen nicht mehr geben, sondern an dessen Stelle steht dann eine Direkt-Reduktionsanlage, die sogar noch höher ist, wo aber dann eben Wasserstoff mit dem Eisenerz reagiert."

Luftbildaufnahme der Dillinger Hütte in Dillingen/Saar, Saarland.  (imago/Hans Blossey Luftbild) (imago/Hans Blossey Luftbild)Saarland fordert Milliarden vom Bund - Hilferuf für die Stahlindustrie
In einem Brief an Bundeskanzlerin Angela Merkel hat der saarländische Ministerpräsident Tobias Hans Hilfen für die kriselnde Stahlindustrie gefordert. In den ohnehin kriselnden Unternehmen an der Saar hätten sich die Verhältnisse noch einmal verschärft. Geld vom Bund soll es nun richten.

1.747 Grad Celsius meldet die Temperaturanzeige aus dem Inneren des Kessels. Hitze, die vor allem durch die Kokskohle erzeugt wird, die dem Eisenerz beigemengt wird. Für jede Tonne Stahl ist fast eine halbe Tonne Koks nötig. Der Koks zieht beim Verbrennen den Sauerstoff aus dem Eisenerz und macht es damit erst metallisch und verarbeitungsfähig.

Doch dabei entsteht Kohlendioxid, sehr viel Kohlendioxid. Mehr als sieben Prozent der gesamten weltweiten CO2-Emissionen kommen aus den Hochöfen der Stahlhersteller.

Volker Hille, Leiter der Technologie-Abteilung in der Salzgitter AG zerbricht sich seit Jahren den Kopf, wie man das ändern kann: "Uns ist schon lange klar, dass der Druck auf unsere Industrie nicht nachlassen wird, sondern ansteigen wird. Wir wollen zeigen, dass beides geht. Industrielle Produktion von energieintensiven Gütern, wie Stahl eines ist, und Dekarbonisierung, so wie es gesellschaftlich erforderlich ist."

Wasserdampf aus dem Schornstein

Hille will den Koks durch Wasserstoff ersetzen. Grob vereinfacht, wird das Eisenerz bei diesem Verfahren bei rund 1.000 Grad mit Wasserstoff umspült. Die Wasserstoffmoleküle verbinden sich mit dem Sauerstoff aus dem Erz zu Wassermolekülen. Direktreduktion nennen sie das Verfahren. Statt CO2 kommt dann aus den Schornsteinen nur noch Wasserdampf.

Technisch sei das alles kein Problem, versichert Hille, da müsse man auch nicht mehr viel ausprobieren. Im Kern gehe es nur darum, wer die milliardenschweren Kosten für den Umbau trage und wo die nötige Energie für die Wasserstoffproduktion herkommen soll: "Die technischen Voraussetzungen sind großindustriell vorhanden, sowohl die Direktreduktion als auch die Elektrolichtbogenöfen und auch die Elektrolyse als Einzelkomponenten sind erprobt. Die Herausforderung war von Anfang an, wie werden wir dieses Konstrukt wirtschaftlich betreiben können."

Volker Hille und die Salzgitter AG sind nicht die einzigen, die an der Verminderung der Kohlendioxidemissionen bei der Stahlherstellung arbeiten.

Seit die Europäische Union vor 15 Jahren den Emissionshandel eingeführt hat, seitdem wissen die Stahlkonzerne, dass sie etwas tun müssen. Zwar sind die Zertifikate bisher noch sehr billig gewesen, und energieintensive Branchen wie die Stahlindustrie bekommen einen Großteil der Emissionsrechte umsonst. Doch die Preise für die Zertifikate steigen, und auch die Gratiszuteilungen wird es nicht ewig geben.

Teurer grüner Stahl

Praktisch alle europäischen Stahlunternehmen bereiten deshalb Konzepte vor, um den CO2-Ausstoß zu senken. Thyssen-Krupp beispielsweise arbeitet an einem Modell, bei dem Wasserstoff in den Hochofen eingeblasen und auf diese Weise ein Teil des Kokses ersetzt werden soll. Der Vorteil: Man braucht keine neuen Anlagen, es reichen kleinere Veränderungen an den bestehenden Hochöfen. Der Nachteil: Auf diese Weise lässt sich höchstens ein Viertel der CO2-Emissionen einsparen. Die Hochöfen produzieren weiterhin große Mengen Kohlendioxid.

Ein Schild mit der Aufschrift CO2-Bilanz steckt auf einem Hängeordner (Symbolbild) (imago images / Panthermedia) (imago images / Panthermedia)Wirtschaft und der Klimaschutz - Mehr Engagement für weniger CO2
Bosch, Bayer, RWE: Zahlreiche Konzerne haben Ziele vorgelegt, wie sie ihre CO2-Emissionen senken wollen – auch auf Druck von Investoren. Eine Untersuchung zeigt nun: Die Investitionen der Unternehmen in grüne Technologien sind tatsächlich gestiegen. Doch reicht das aus?

Es gebe viele Ideen, versichert Axel Eggert, Generaldirektor des europäischen Branchenverbandes Eurofer: "Wir können auch aus dem CO2, das wir auffangen können, Produkte herstellen für die chemische Industrie. Oder aber man kann das CO2 auch einlagern, zum Beispiel in ausgeschöpften Gasablagerungsstätten."

Alle diese Konzepte haben einen Haken: Sie sind entweder nicht besonders effizient oder aber sie sind sehr teuer und würden die Preise für Stahl nach oben treiben. Der alte, mit Kokskohle betriebene Hochofen ist immer noch die bei weitem billigste Art der Stahlherstellung. Sämtliche Alternativen sind bislang an den Kosten gescheitert.

Green Deal für grünen Stahl

Doch seit ein paar Monaten ist Bewegung in die Diskussion gekommen. Die neue Europäische Kommission in Brüssel hat sich den sogenannten Green Deal auf die Fahnen geschrieben.

Dabei gehe es nicht nur ums Klima, ließ Kommissionschefin Ursula von der Leyen gleich im November wissen, sondern auch um die Modernisierung der europäischen Wirtschaft: "Wenn wir es richtig machen, dann können wir zeigen, dass die Veränderung mit einem Technologiewandel, der CO2-arm ist, eine Chance bedeuten für unsere Wirtschaft, die innovativ ist."

EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen spricht im Europäischen Parlament in Straßburg über den Brexit. (AFP / FREDERICK FLORIN )EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen (CDU) (AFP / FREDERICK FLORIN )

Seit von der Leyen auch noch angekündigt hat, dass sie für diesen Technologiewandel in den nächsten Jahren Hunderte Milliarden Euro mobilisieren will, seitdem ist die Stahlbranche elektrisiert. Eurofer-Direktor Axel Eggert: "Wir wollen Vorreiter sein. Wir sehen Grünen Stahl nicht als Bedrohung, sondern als Chance. Voraussetzung ist allerdings, dass wir Zugang zu wettbewerbsfähigen Energieträgern bekommen, wie eben Wasserstoff, erneuerbarer Strom natürlich, aus dem Wasserstoff hergestellt wird."

Die Begeisterung hat viel damit zu tun, dass es der europäischen Stahlbranche insgesamt nicht gut geht und sie im Grünen Stahl eine Nische sieht, die ihr das Überleben sichern könnte.

Kein altmodischer Stoff

Vor allem China hat seine Stahlproduktion in den vergangenen 25 Jahren verzehnfacht und drückt gewaltige Überschüsse auf den Weltmarkt. Die europäischen Stahlfirmen können sich im Grunde nur halten, weil sie beispielsweise näher an der Automobilindustrie sind, weil sie zuverlässiger liefern und weil sie bei der Qualität von Hochleistungsstahl noch immer einen Vorsprung haben.

Autobleche etwa sind zuletzt immer dünner, leichter und gleichzeitig stabiler geworden, sagt Christan Ehler, Christdemokrat und Mitglied im Industrie- und Forschungsausschuss des Europaparlaments: "Die Automobilindustrie ohne die Stahlindustrie würde niemals ihre Flottenziele schaffen. Intelligenter Stahl, leichte Stahle ist eigentlich der Hauptbeitrag der Reduktion von CO2 in der Automobilindustrie. Stahl klingt immer so altmodisch, aber das ist ein außerordentlich innovativer Rohstoff, der im Moment gerade der Automobilindustrie so ein Stück weit auch den Hintern rettet."

Wirtschaftlich interessant aber wird grüner Stahl nur, wenn die Europäische Union dafür sorgt, dass es auch einen Markt dafür gibt: entweder durch entsprechende Vorschriften, die grünen Stahl bevorzugen, oder durch eine finanzielle Förderung, die die Mehrkosten auffängt.

Axel Eggert von Eurofer, dem Wirtschaftsverband der europäischen Stahlindustrie: "Wir sprechen von etwa 20 Milliarden Euro Mehrkosten für die Europäische Stahlindustrie pro Jahr für den Fall, dass wir dann zu 90 Prozent dekarbonisert sind. 20 Milliarden Euro pro Jahr, das ist schon ein beachtlicher Betrag."

Nicht nur in der Stahlbranche, auch in der Chemieindustrie, im Anlagenbau, bei den Fahrzeugherstellern, überall wird an Konzepten für eine klimaneutrale Produktion gefeilt.

Und bei all diesen Überlegungen geht es auch um Forderungen an die Europäische Union, berichtet Julian Schorpp vom Deutschen Industrie- und Handelskammertag: "Alle veröffentlichen jetzt ihre Wunschliste, und das ist auch völlig verständlich, weil dieses neue Ziel der Treibhausgasneutralität ganz viele Branchen vor große Herausforderungen stellt."

Gewaltiger Schub für Europas Klimaschutz?

In den Klimaplänen der EU-Kommission in Brüssel spielt die Stahlindustrie längst eine zentrale Rolle. Zwar gäbe es beispielsweise in der Energiewirtschaft größere Einsparpotentiale. Allein die Braunkohleverstromung schleudert riesige Mengen an CO2 in die Atmosphäre. Doch der politische Preis für einen schnelleren Ausstieg wäre hier sehr hoch. Nicht nur die Stromkonzerne, auch Gewerkschaften und viele Politiker würden sofort protestieren.

Die Stahlindustrie dagegen ist bereit, sie will den Umbau. Eine klimaneutrale Produktion ist zudem technisch möglich und nicht einmal besonders kompliziert - und sie ist mit überschaubaren Anstrengungen zu erreichen.

Der CDU-Europaabgeordnete Christian Ehler war einer der federführenden EU-Abgeordneten zum Forschungsprogramm Horizon 2020. (picture alliance / dpa )Der CDU-Europaabgeordnete Christian Ehler (picture alliance / dpa )

In der gesamten Europäischen Union stehen nicht einmal mehr 70 Hochöfen, die umgebaut oder ersetzt werden müssten. Das sei zwar teuer, aber machbar, sagt der CDU-Politiker und Europaabgeordnete Christian Ehler: "Bei Stahl ist deutlich, dass wir das relativ schnell erreichen können, das ist mehr eine Finanzierungsfrage. Und das wäre das erste Beispiel industrieller Basis, dass man in substantiellem Maße das Karbon aus der Verbrennung nimmt."

Suche nach Pilotprojekten

Das Kernproblem der Finanzierung ist nicht einmal das Geld, sondern die Frage, wie man diese Unterstützung der Stahlproduktion steuert, ohne Probleme mit dem Wettbewerbsrecht zu bekommen. Eine direkte Finanzierung der Mehrkosten für die Stahlindustrie scheidet deshalb aus.

Ziemlich sicher ist, dass die EU sehr schnell zwei oder drei Pilotprojekte finanzieren wird, um die effizientesten Wege zur Klimaneutralität zu testen. Wahrscheinlich ist, dass Brüssel danach auch den folgenden Umbau der Stahlwerke bezuschussen wird. Völlig offen ist dagegen, wie die späteren Mehrkosten der Stahlwerke im laufenden Betrieb finanziert werden sollen.

Klimaneutral hergestellter Stahl wird zwischen 30 und 80 Prozent teurer sein als herkömmlicher Stahl. Die genaue Zahl hängt vor allem von den künftigen Energiepreisen ab. Wasserstoff wird im Wesentlichen durch Elektrolyse gewonnen, also mit viel Strom.

CO2-neutral produzierter Stahl muss wettbewerbsfähig sein

Volkswirtschaftlich wäre das zu verkraften. Ein Kleinwagen etwa würde durch den höheren Stahlpreis um 50 bis 100 Euro teurer, ein schwerer Geländewagen um bis zu 250 Euro. Also nicht sehr viel. Doch sowohl die Stahlindustrie als auch die Autobranche stehen im internationalen Wettbewerb.

EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen will deshalb für gleiche Bedingungen sorgen. In einem ZDF-Interview sagt sie: "Wenn wir zum Beispiel hier CO2-freien Stahl produzieren – und wir sind kurz davor, das zu können - dann kann es nicht sein, dass schmutziger, billiger Stahl von außen unseren Markt überschwemmt. Dann müsste man an der Grenze, wie wir das nennen, eine Carbon-Border-Tax einführen."

Ein solcher Umwelt-Zoll würde nicht nur auf Stahl erhoben, sondern auf alle Produkte, die herkömmlich hergestellten Stahl enthalten. Die Regeln der Welthandelsorganisation WTO erlauben solche Umweltzölle. Doch neue Zölle sind heikel und führen mit ziemlicher Sicherheit zu Handelsstreitigkeiten und Gegenmaßnahmen.

Vor allem die US-Regierung bereitet den Europäern Kopfzerbrechen. Die USA wären von den Umwelt-Zöllen auf Stahlprodukte zwar kaum betroffen, doch ist davon auszugehen, dass US-Präsident Donald Trump europäische Umwelt-Zölle nicht ohne Gegenzölle akzeptieren würde.

"Qualität soll sich durchsetzen"

Kommissionschefin von der Leyen favorisiert deshalb einen anderen Weg. Sie will mit den wichtigsten Stahlländern verhandeln und sie zu einer eigenen Kohlendioxid-Steuer überreden.

Im Kern geht es dabei vor allem um Peking. China produziert mehr als die Hälfte des weltweiten Stahls. Eine chinesische Kohlendioxidsteuer könnte das Problem entschärfen und dem grünen Stahl zum Durchbruch verhelfen, glaubt von der Leyen: "Wenn zum Beispiel China bereit ist, selbst einen CO2-Preis anzusetzen und wir haben einen gemeinsamen Mindestpreis dafür, dann hat man wieder gleiche Wettbewerbsbedingungen und dann soll die Qualität sich durchsetzen."

Vor zwei Jahren hat die chinesische Regierung ein eigenes Emissionshandelssystem eingeführt, mit dem CO2 in China besteuert wird. Noch ist das System nicht besonders ehrgeizig und die Kohlendioxid-Abgabe extrem niedrig. Zudem ist ausgerechnet die Stahlindustrie in China bislang vom Emissionshandel vollständig befreit.

Doch die Richtung stimme, meint der Industrieexperte im Europaparlament, Christian Ehler. China orientiere sich in Umwelt- und Klimafragen immer deutlicher an Europa: "Alle schauen im Moment auf Europa. Wir werden da der Frontrunner sein. Und natürlich ist es so, dass die Chinesen nicht per se schmutzigen Stahl produzieren wollen. Die sind auch zu Hause unter Druck. Die Chinesen haben riesige Probleme mit Umweltverschmutzung."

Sollte die chinesische Stahlindustrie tatsächlich nachziehen, wäre das angesichts der gewaltigen chinesischen Stahlproduktion ein riesiger Schritt im weltweiten Klimaschutz. Dass Peking zumindest ein Stück weit mitgeht, ist nicht unwahrscheinlich. Peking steht wegen der US-Strafzölle auf chinesischen Stahl unter Druck und kann es sich kaum erlauben, auch noch mit den Europäern auf Konfrontationskurs zu gehen.

Die Europäische Union wird in jedem Fall vorausgehen müssen. Noch sind nicht einmal alle EU-Länder überzeugt, dass der Ausstieg aus der Kohle notwendig ist. Einige osteuropäische Länder, allen voran Polen, wollen an der industriellen Nutzung der Kohle festhalten. Doch der Widerstand der polnischen Regierung bröckelt – auf Druck der eigenen Industrie.

Polnische Minenbetreiber haben in den vergangenen Jahren darauf hingewiesen, dass es immer schwieriger und teurer wird, im eigenen Boden an hochwertige Kohle heranzukommen. Die leicht zugänglichen Schichten seien ausgeschöpft.

Die Kohleunternehmen sind deshalb längst dabei, in andere Wirtschaftszweige zu investieren. Und ausgerechnet das größte Unternehmen will nun für den Nahverkehr Wasserstoffbusse einsetzen.

Wasserstoff-Hersteller in den Startlöchern

Wasserstoff, das zeichnet sich immer deutlicher ab, wird als Klimatechnologie wichtiger, für die Mobilität, für die Chemie und eben auch für die Stahlindustrie. Das Problem: Wasserstoff wird entweder aus Erdgas gewonnen oder mit hohem Energieaufwand durch Elektrolyse. Klimaschonend ist Wasserstoff nur, wenn er mit erneuerbarer Energie hergestellt wird.

Bislang gibt es nicht annähernd so viel Wasserstoff wie für all die neuen Technologien gebraucht würde. Allein die europäische Stahlindustrie hätte für eine klimaneutrale Produktion einen Bedarf von jährlich 5,5 Millionen Tonnen Wasserstoff. Um diese Menge herzustellen, wäre ungefähr so viel Strom nötig, wie Frankreich derzeit mit all seinen Kernkraftwerken produziert.

Ein Hochöfner bei der Arbeit - mit Schutzanzug inmitten von glühendem Stahl. (picture alliance / dpa / Rolf Vennenbernd)Hochöfner im Werk Schwelgern von Thyssenkrupp in Duisburg (picture alliance / dpa / Rolf Vennenbernd)

Im Industrie- und Forschungsausschuss des Europäischen Parlaments drängen viele darauf, das Thema jetzt in der realen Wirtschaft voranzutreiben.

Europa brauche jetzt mindestens ein Pilotprojekt, meint der Christdemokrat Christian Ehler, also mindestens ein Stahlwerk, das mit Wasserstoff produziert. "Wir müssen einfach mal auf industrieller Basis ausprobieren, auf welche Kosten würden wir rauslaufen, was sind aber auch die Synergien in der ganzen Geschichte. Wir werden den Wasserstoff nicht nur im Stahl brauchen, sondern in vielen Bereichen. Das ist die Brückentechnologie, das ist das Schlüsselelement."

Kleine Revolution im Klimaschutz?

Firmen, die Wasserstoff herstellen, gibt es längst, auch Firmen, die nur darauf warten, dass die Nachfrage kräftig steigt. Das Pilotprojekt werde zeigen, hofft man im Europaparlament, wie sich die Preise bei steigender Produktion dann entwickeln und ob dadurch auch die Nachfrage aus anderen Branchen angeheizt wird.

Volker Hille, Technologiechef der Salzgitter AG, kann sich vorstellen, Wasserstoff schon in naher Zukunft aus Regionen mit reichlich erneuerbaren Energien zu kaufen. Schweden und Island zum Beispiel haben enormes Potenzial für Wasserkraft, Nordafrika für Solarenergie.

Hille hat einen fertigen Plan in der Schublade, wie die Salzgitter AG stufenweise von der Kohle- zur Wasserstoffwirtschaft wechseln kann. In einem ersten Schritt würde einer von drei Hochöfen abgerissen und durch eine Direkt-Reduktionsanlage ersetzt. Solche Anlagen können sowohl mit Wasserstoff als auch mit Erdgas betrieben werden. Deshalb will Hille mit einem Gemisch aus einem Drittel Wasserstoff und zwei Dritteln Erdgas anfangen.

Wenn dann genügend Wasserstoff auf dem Markt ist, kann man das Erdgas nach und nach vollständig ersetzen. Dann käme der nächste Hochofen dran.

Schon der erste Schritt, sagt Volker Hille, wäre eine kleine Revolution im Klimaschutz: "Im Effekt würde uns dies eine CO2-Ersparnis unseres gesamten Hüttenwerkes von 25 Prozent der heutigen Emissionen erlauben. und das sind in absoluten Zahlen etwa Zwei Millionen Tonnen, das ist der Effekt, den ein bundesweites Tempolimit auf Autobahnen erreichen würde."

Der Umbau der gesamten europäischen Stahlindustrie würde dann mehr als 100-mal so viel bringen. Grüner Stahl, der ohne CO2-Emmissionen hergestellt wird, könnte nun ein neues Alleinstellungsmerkmal der europäischen Stahlfirmen werden.

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk