Alternative Konzepte und Kosten zum klimaneutralen Schmelzen

Hans-Jaan Rachner

RACHNER Industrial Solutions GmbH

Für 5 Millionen Tonnen Gusserzeugnisse für den Fahrzeugbau, die Bauwirtschaft und den Maschinenbau werden in Deutschland rund 7 Millionen Tonnen Eisen geschmolzen und 2,8 Millionen Tonnen CO2 freigesetzt. Die Gesamtmenge wird zu etwa gleichen Teilen in Kupolöfen mit Koks und in Induktionsöfen mit Strom erzeugt.
Durch das jüngste Klimaziel vom April 2021 sollen die Treibhausgase in der Europäischen Union bis 2030 um 55 Prozent unter den Wert von 1990 gesenkt werden. Für die seit 1990 gewachsene Gießereiindustrie erfordert das Klimaziel eine Reduzierung um 2/3 der aktuellen Treibhausgas Emissionsmenge. Ein Teil der Reduzierung wird von allein durch den rückläufigen Bedarf der Automobilindustrie und durch die kontinuierliche Prozessoptimierung geschehen.
In diesem Beitrag werden die Transformationskosten zum Erreichen der Klimaziele 2030 mit griffigen Zahlen untersucht und einander gegenübergestellt. Dabei werden möglichst praxisnahe und typische Annahmen getroffen.

Induktionsofenanlagen
Die CO2 Emission bei Induktionsofenanlage hängt wesentlich von der Treibhausgas Emission aus dem erzeugten Strom-Mix ab. Der für 2030 geplante Emissionswert von 340 kg CO2/ kWh entspricht weitgehend dem Reduktionsziel -55% gegenüber 1990. Für 2050 besteht das Klimaziel 130 kg CO2/ KWh. Damit würde ein Schmelzbetrieb nicht Klima neutral aber emissionsarm.

Kupolofen-Anlagen
Die CO2 Emission bei Kupolofen-Anlagen hängt wesentlich vom Koksbedarf zum Schmelzen ab. Bei der Ermittlung braucht Koks zum Aufkohlen nicht berücksichtigt werden. Typische Werte liegen für Heißwind-Kupolöfen bei 330 kg CO2/ t, für Kaltwind-Öfen bei 450 kg CO2/t.

Einsatz von Biokoks
Beim Einsatz von Biokoks wird weiterhin CO2 durch Verbrennung freigesetzt, allerdings gilt CO2 aus nachwachsenden Rohstoffen wie Altholz als nicht klimaschädlich und ist somit nicht anzurechnen. Es gibt bereits erste Versuche zum Einblasen von biogenen Feinkohlen und zum Einsatz von Biokoks in Kupolöfen mit einer Austauschrate von bis zu 30%. Sollte sich der Einsatz von Biokoks rechnen und durchsetzen sind weitere Entwicklungen zu höheren (60%) oder vollständigen Austausch denkbar.

Erfassen und Umwandeln des Kupolofen-Gichtgases zu flüssigem Brennstoff
In einem aktuellen Vorhaben wird die Möglichkeit geprüft, das Gichtgas zu erfassen und zum Transport zu einer Umwandlungs- Anlage eines Betreibers zu verdichten.
In diesem Fall würde auch ein CO2-haltiges Gas entstehen, dieses aber in einer Anlage zu Flüssigbrennstoff und weiteren energetischen Nutzung umgewandelt.

Hans-Jaan Rachner