Duitse staalbedrijf ThyssenKrupp werkt met waterstof

Administrator (admin) on Mar 17 2020

bron: Noord Rijnland Westfalen / ThyssenKrupp, 16 maart 2020

Het Duitse staalbedrijf ThyssenKrupp startte eind vorig jaar in een hoogoven in Duisburg met het bijmengen van waterstof als brandstof in plaats van kolen. Geleidelijk worden de tests uitgebreid tot deze hoogoven geheel op waterstof draait. Deze wereldprimeur is een belangrijke stap op weg om het staalconcern in 2050 klimaatneutraal te laten werken.

De staalproductie is verantwoordelijk voor zes procent van de wereldwijde door de mens gegenereerde CO2-uitstoot. Verduurzaming biedt de gelegenheid om enorme stappen te maken. Dat is ThyssenKrupp Steel, met subsidie van de Duitse deelstaat Noord-Rijnland-Westfalen dan ook van plan. Het project wordt gefinancierd vanuit het IN4climate.NRW initiatief van de deelstaatregering en wordt wetenschappelijk ondersteund door het onderzoeksinstituut voor toegepast staalonderzoek BFI.

Waar het stoken met kolen tot veel CO2-uitstoot leidt, resulteert het injecteren van een hoogoven met waterstof – net als bij een waterstofauto – alleen tot de directe uitstoot van waterdamp. Dat is overigens niet de totale emissie van het proces, want die hangt er vanaf hoe de waterstof is geproduceerd. In dit project is gekozen voor groene waterstof.

 

De directe uitstoot als gevolg van de eigen productie en processen  en de indirecte uitstoot door de productie van de ingekochte energie  wil men met in totaal dertig procent verminderen. In 2050 moet de staalproductie van het bedrijf geheel klimaatneutraal verlopen.

 

Het conventionele hoogovenproces vergt ongeveer 300 kilo cokes en 200 kilo vergruisde steenkool voor de productie van een ton ruwijzer. De kolen worden als extra reductiemiddel in de bodem van de hoogoven geïnjecteerd via 28 blaasmonden (tuyeres). Nadat de deelstaatregering de financiering van de eerste testfase in april 2019 had goedgekeurd, startten vooronderzoeken en simulaties: wat zou er precies gebeuren? Daarvoor werden theorieën en scenario’s ontwikkeld.

De overgang van lab naar de praktijk op industriële schaal is vervolgens een spannende stap. Daarom begint dit bescheiden: sinds november wordt in één van de 28 blaasmonden in één van de vier hoogovens in Duisburg waterstof geïnjecteerd. Het is daarbij niet zo dat de gehele blaasmond ineens op waterstof overgaat. Het bijstoken van waterstof is niet iets dat lichtvaardig kan gebeuren. Zo kan de procestemperatuur door het bijstoken van waterstof toenemen van rond 1.500 naar boven de 2.000 graden Celsius. Dit ondanks het feit dat de waterstof op het moment van injectie dankzij het Joule-Thomson effect slechts 2 graden Celsius is.

De tests zijn op dit moment nog altijd geconcentreerd rond deze eerste blaasmond, waarbij de variabelen waterstof, druk, temperatuur en injectieparameters goed in de gaten worden gehouden. De tests begonnen met het bijstoken van waterstof gedurende één uur. Inmiddels is dat opgevoerd naar acht uur achter elkaar. Bij die laatste tests werd ongeveer 1.000 kubieke meter waterstof per uur geïnjecteerd. Als alle 28 blaasmonden volledig op waterstof worden gestookt, gaat er zo’n 25.000 kubieke meter per uur doorheen. Dan zou aanvoer per vrachtwagen, zoals nu nog gebeurt, niet meer mogelijk zijn, maar moet er een pijpleiding voor de aanvoer van waterstof zijn gerealiseerd.

Aan de hand van de meetresultaten wordt de injectie van waterstof geleidelijk uitgebreid naar alle 28 blaasmonden van deze hoogoven. Zover is het nu nog niet, maar volgens Weinberg is daarvoor al wel essentiële kennis verworven. “De waterstofinjectietesten zijn inmiddels aardig onderweg. Zo hebben we belangrijke inzichten opgedaan om de volgende stappen te kunnen maken, bijvoorbeeld waar het de drukverhoudingen betreft, de positionering van de waterstofinjectielans en de interactie tussen de installatie en de hogere temperaturen.”

 

Richting 2022 gaat het richting waterstofinjectie van alle 28 blaasmonden van de eerste hoogoven. Als alles volgens planning verloopt, komen vanaf dat jaar de andere drie hoogovens op het complex in Duisburg aan de beurt. Als alle vier de hoogovens met waterstof worden gestookt, betekent dit een CO2-besparing van twintig procent op het gehele productieproces. Dit moet niet lichtvaardig worden opgevat, want dat heeft impact op nationale schaal. Het staalcomplex in Duisburg produceert 30.000 ton ruwstaal per dag. De CO2-uitstoot van de productie bedraagt twintig miljoen ton per jaar: 2 tot 2,5 procent van de volledig uitstoot van Duitsland. Ergo: twintig procent besparing hier zou de volledige Duitse uitstoot met een half procent verminderen.

 

De onderzoekers zijn tot nu toe geen technische uitdagingen tegengekomen die ze niet kunnen overwinnen. Als de overgang naar waterstofgestookte hoogovens eenmaal zal zijn gerealiseerd in het midden van de jaren twintig, gaat ThyssenKrupp de pijlen op een nieuw doel richten. De bouw van grootschalige directe-reductiefabrieken is al gepland. Die zullen op waterstofhoudende gassen werken. Het direct-reductie ijzer (DRI, sponge iron) dat ze produceren, zal aanvankelijk in de hoogovens worden gesmolten tot ruwijzer. Voor de langere termijn is het gebruik van elektrische vlamboogovens op basis van elektriciteit uit hernieuwbare grondstoffen voorzien voor de verwerking van dit DRI tot ruwijzer.

Back

Go to top

Waterstof-info© donderdag 2 april 2020

Pagina: Waterstof-info - Nieuwsblog
Tags:Waterstof, nieuws, blog, toekomst, mogelijkheid, actueel
Beschrijving: Waterstof nieuws en weetjes blog, gereed voor de toekomst