mm-Serie zu Innovationen für Klimaschutz Stahl ohne Kohle - geht das?

Stahlwerk in China

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Der heilige Gral der Klimaschützer könnte bald im österreichischen Linz stehen. Könnte. Im Herbst will der Stahlhersteller Voestalpine den Testbetrieb einer Pilotanlage zur "CO2-freien Stahlerzeugung" starten. Statt Kokskohle soll das Projekt namens H2Future Wasserstoff verwenden. Das klingt, als wäre es möglich: Die Industrie mit dem größten Klimagasausstoß in eine saubere Zukunft zu führen.

Heute werden für jede produzierte Tonne Rohstahl in Europa etwa 1,3 Tonnen CO2 in die Atmosphäre entlassen - und das markiert schon einen gewaltigen Fortschritt. Weltweit werden noch mehr als zwei Tonnen CO2 benötigt. Und hierzulande gilt das Sparpotenzial als ausgereizt. Die herkömmliche Hochofentechnologie sei "an ihre Grenzen getrieben worden", erklärt der größte deutsche Hersteller Thyssenkrupp . Um jetzt noch mehr zum Klimaschutz beizutragen, wäre "eine echte Revolution" nötig.

Trotzdem will der Ruhr-Konzern, als Zeichen seines langjährigen Niedergangs gerade aus dem Dax  abgestiegen, genau dabei mitmachen. Er bekennt sich wie viele Wettbewerber zu dem Ziel, den für Bau- und Autoindustrie, aber auch für viele neue grüne Technologien steigenden Bedarf an Stahl bis 2050 ohne CO2-Ausstoß zu decken. Nur wie das gehen soll, ist unklar.

Auf ganz Europa bezogen, wäre es wohl noch möglich, die Emissionen der Stahlindustrie bis 2050 um 15 Prozent zu senken, heißt es im EU-geförderten Projekt "Low Carbon Future". Alles, was darüber hinaus geht, läuft unter "unwirtschaftliche Szenarien". Und auch die würden es nur schaffen, die CO2-Intensität der Industrie in etwa zu halbieren. Alles, was in Richtung des Ziels der Klimaneutralität weist, hängt von "hypothetischen technologischen Durchbrüchen" ab.

Das internationale Projekt wird vom Düsseldorfer Betriebsforschungsinstitut (BFI) des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute geführt. Mit BFI-Hilfe - und Geld des Landes Nordrhein-Westfalen - hat auch Thyssenkrupp in Duisburg eine Pilotanlage einrichten lassen. Das Zauberwort hier wie in Linz heißt Wasserstoff.

Der Energiebedarf dürfte eher noch steigen

Voestalpine weist jedoch vorsichtshalber darauf hin, dass die Technik energetisch nicht unbedingt einen Vorteil bringe. Bisher sei die Stahlproduktion nämlich weitgehend autark: Die nötige Energie werde aus den werkseigenen Verbrennungsprozessen gewonnen, ein in Jahrzehnten optimiertes Verfahren gegen Verschwendung. Die Wasserstoffelektrolyse hingegen würde zusätzliche Energie von außen benötigen. Und dass die wiederum klimafreundlich erzeugt wird, ist die nächste Herausforderung.

In Österreich mit seinen vielen Wasserkraftwerken herrschen dafür noch günstige Bedingungen. Doch der Stromkonzern Verbund, der das Projekt beliefert, rechnet vor, dass eine Umstellung der ganzen Voestalpine - eines vergleichsweise kleinen, spezialisierten Stahlherstellers - auf Wasserstoff schon ein Drittel der österreichischen Stromproduktion aufzehren würde.

In Schweden hat der Stahlkonzern SSAB ein ähnliches Vorhaben unter dem Titel Hybrit gestartet. Eine Machbarkeitsstudie ergab 2018, dass es keine ernsten technischen Hürden gebe. Alle nötigen Technologien seien schon im industriellen Maßstab erprobt. Und - auch das wurde als Pro-Argument gezählt - "die Kosten des Hybrit-Stahls werden nur etwa 20 bis 30 Prozent über denen herkömmlicher Stahlproduktion geschätzt", also weit jenseits der dünnen Gewinnmargen der Industrie, sofern sie überhaupt noch welche erzielt.

Thyssenkrupp beziffert die Investitionen, um die eigene Produktion bis 2050 klimaneutral zu machen, auf zehn Milliarden Euro. Das wirkt einerseits lächerlich niedrig, bedenkt man, dass der Konzern eine solche Summe in den Bau eines einzelnen neuen Stahlwerks in Brasilien mit konventioneller Technik versenkt hat. Andererseits erscheinen solche Kosten unerschwinglich, blickt man auf die aktuelle Ertrags- und Kapitallage.

Jahrelang lohnte es sich für die Industrie nicht, in weitere CO2 sparende Technik zu investieren, weil sie überreich mit Zertifikaten im europäischen Emissionshandel beschenkt wurde - aus Sorge der Staaten, die Branche im globalen Wettbewerb zu ruinieren. Die Zertifikate wurden sogar zum finanziellen Rettungsanker. Laut der Klimaschutzgruppe Sandbag konnte der größte Stahlkonzern ArcelorMittal Milliardengewinne aus dem Verkauf nicht benötigter Verschmutzungsrechte erzielen.

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CO2-Steuern und Emissionshandel: Diese CO2-Preise gibt es schon heute

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Jetzt hingegen steigt der CO2-Preis, die für Jahrzehnte gebauten alten Anlagen verursachen laufend hohe Kosten, und es ist fraglich, welche Konzerne überhaupt noch finanziell in der Lage sind, den Klimaschutz in Europa voranzutreiben.

Europas Vorreiter meldet Erfolg - und exportiert ihn nach Indien

Am schwächsten unter den großen Herstellern steht Tata Steel da. Und ausgerechnet der hat die am Weitesten entwickelte Technik für klimafreundlichen Stahl. Die Pilotanlage Hisarna im niederländischen Werk Ijmuiden, als einzige aus jahrelanger EU-Förderung unter dem Titel "Ultra-Low CO2 Steelmaking" übriggeblieben, hat das Probestadium erfolgreich hinter sich. Dort wird der herkömmliche Hochofen durch einen komplett neuen Prozess zum Schmelzen von Eisenerz ersetzt.

manager magazin konnte das Projekt 2015 besichtigen - und sich die Mischung aus Stolz und Zweifeln des damaligen Firmenchefs Karl-Ulrich Köhler anhören. Langfristig verspreche Hisarna die Energiekosten als in der Stahlproduktion entscheidenden Faktor zu senken. Die hohen Kosten und Risiken aber seien "für ein unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten arbeitendes Unternehmen nicht ohne Weiteres zu machen".

Zu Jahresbeginn 2019 verkündete Tata Steel stolz, man habe bewiesen, dass Hisarna den CO2-Ausstoß nicht nur um 20 Prozent, wie ursprünglich angepeilt, sondern sogar um 50 Prozent senken könne. Käme auch hier Wasserstoff zum Einsatz, wäre noch mehr möglich. Das Roheisen aus der Pilotanlage werde jetzt auch im regulären Betrieb des Stahlwerks Ijmuiden verwendet. Und auch der nächste Schritt soll folgen: Eine industrielle Großanlage mit 500.000 Tonnen Jahreskapazität (immerhin fast ein Zwanzigstel eines modernen Hochofens) sei in vier bis fünf Jahren betriebsbereit; allerdings nicht in Europa, sondern im indischen Werk Jamshedpur.

Es gibt noch weitere alternative Verfahren - vor allem den bereits weltweit massenhaft eingesetzten Lichtbogenofen, bei dem Stahlschrott statt Eisenerz als Input verwendet wird. Stahl wird daher schon nahezu vollständig recycelt. Doch das Angebot reicht bei weitem nicht aus, um den wachsenden Stahlbedarf zu decken. Außerdem entsteht hier wiederum das Problem, wie klimafreundlich der Strom erzeugt werden kann. Dennoch hat selbst Thyssenkrupp einen Wechsel auf dieses Elektrostahlverfahren zum Kern seiner CO2-Strategie ausgerufen.

Das realistische Szenario heißt wohl, dass in den kommenden Jahrzehnten die europäischen Hochöfen alle ausgeblasen werden.