Stahl Elektrifizierung

Zusatzlast aus Umstellung der Primärstahlerzeugung auf Direktreduktion mit grünem Wasserstoff.

Bezugsjahr 2023: Deutschland produziert 35,4 Mio. t Rohstahl, davon 25,6 Mio. t Oxygenstahl über die Hochofen-Konverter-Route und 9,8 Mio. t Sekundärstahl im Schrott-EAF (WV Stahl Jahresbilanz). Sekundärstahl läuft bereits elektrisch (~0,5 MWh/t × 9,8 Mt = 4,9 TWh) und ist Teil der historischen Last; das Szenario modelliert ausschließlich den DRI-H2-Mehrbedarf der Primärroute.

Faktor: der Strombedarf je Tonne Primärstahl baut sich aus zwei Bausteinen auf — Wasserstoffeinsatz 60 kg H2/t (Vogl/Åhman/Nilsson 52–58 kg/t, worldsteel ~54 kg/t, DECHEMA H2-Kompass bis 70 kg/t; stöchiometrisch 51,5 kg/t plus Überschuss) × Elektrolyseur 52 kWh/kg H2 (IRENA-2030er-Mitte zwischen Stack-Bestwert ~44 kWh/kg und heutigen Bestandsanlagen 53–58 kWh/kg) = 3,12 MWh/t, plus EAF-Einschmelzstrom 0,6 MWh/t (DRI-EAF braucht durch fehlendes Charge-Carbon 500–650 kWh/t). Summe 3,72 MWh/t. System-η Stahl 33,33/52 ≈ 0,64; 1 TWh H2-Import ersetzt 1,56 TWh inländischen DRI-Strom. Default 28 Mio. t × 3,72 − 4,9 = 99,3 TWh/a.

Lastform: flacher 24/7-Dauerbetrieb (Multiplikatoren 1,0, Summe 24) — DRI-Schacht und Lichtbogenofen sind Konti- bzw. Heat-getaktete Anlagen, der Elektrolyseur wird mit H2-Pufferspeicher (Salzkaverne, Druckgas) entkoppelt und auf konstanter Auslastung gefahren. Elektrolyseur-Flexibilität an EE-Profile, Erdgas-DRI-Übergangsbetrieb und DR-Pellet-Verfügbarkeit sind nicht bilanziert.

Verwendung

Slider: 0 bis 35 Mio. t/a Primärstahl in 0,5-Mt-Schritten. Default 28 Mio. t/a deckt die vollständige Umstellung der Hochofenroute (Referenz 25,6 Mio. t) inkl. moderatem Wachstum aus den Großprojekten tkH2Steel, SALCOS, ArcelorMittal Bremen und Stegra ab.

Verteilung

Profil: konstant 1,0 je Stunde (Summe 24); kein Saisongang. Industrie-Dauerbetrieb 24/7.

Formel

Rechnung: Zusatzlast = Ziel × 3,72 − 4,9. Default: 28 × 3,72 − 4,9 = 99,3 TWh/a.

Quellen: WV Stahl Jahresbilanz 2023; Vogl/Åhman/Nilsson 2018; IEA Iron & Steel Technology Roadmap 2020; worldsteel Fact Sheet H2-based ironmaking; IRENA Green Hydrogen Cost Reduction 2020; Thyssenkrupp tkH2Steel, Salzgitter SALCOS, ArcelorMittal Bremen, Stegra (H2 Green Steel) Boden.