HYBRIT – bahnbrechende fossilfreie Stahlproduktion zur Reduzierung von Industrieemissionen an der Quelle

Die Stahlindustrie ist seit langem auf Kokskohle angewiesen und zählt damit zu den größten industriellen CO₂-Emittenten. Das soll sich durch HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) ändern. Die 2016 als Partnerschaft zwischen dem Stahlproduzenten SSAB, dem Bergbauunternehmen LKAB und Vattenfall gegründete Initiative plant, Kohle durch fossilfreien Wasserstoff zu ersetzen, der mit erneuerbarem Strom erzeugt wird.

Die im August 2020 eröffnete Pilotanlage in Luleå wurde entwickelt, um ein neues Verfahren zur Stahlherstellung zu testen. Dieses eliminiert CO₂-Emissionen, indem es Kokskohle durch Wasserstoff ersetzt, der aus fossilfreiem Strom und Wasser gewonnen wird. Ein Prozess, der als Direktreduktion bezeichnet wird, löst den konventionellen Hochofenprozess ab. Das Nebenprodukt ist Wasser statt CO₂, das für die Produktion fossilfreien Wasserstoffs genutzt werden kann.

Seit 2020 produziert die Pilotanlage mehr als 5.000 Tonnen wasserstoffreduzierten Eisenschwamm. Dadurch konnte die Technologie im halbindustriellen Maßstab validiert werden. Dies führte zu mehreren Patenten sowie einem Abschlussbericht, der im August 2024 vorgelegt wurde.

Im Juli 2021 walzte SSAB Oxelösund den ersten Stahl, der mit der HYBRIT-Technologie unter Verwendung von 100 % fossilfreiem Wasserstoff hergestellt wurde. Dieser Meilenstein war ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Kommerzialisierung von fossilfreiem Stahl.

In Svartöberget, neben der Pilotanlage für Eisenschwamm in Luleå, nahm HYBRIT im Sommer 2022 eine 100 Kubikmeter fassende Pilotanlage zur Wasserstoffspeicherung in einem mit Stahl verkleideten Felshohlraum in Betrieb. Die Anlage hat inzwischen über 3.800 Betriebsstunden mit einer nachgewiesenen Verfügbarkeit von 94 % abgeschlossen und beschleunigte mechanische Tests durchlaufen, die 50 Betriebsjahren entsprechen.

Die Speicherung dient dazu, die Wasserstoffproduktion an die Strompreisschwankungen anzupassen. Wasserstoff wird gespeichert, wenn der Strom günstig ist, und verbraucht, wenn die Preise hoch sind. Ein Vergleich mit dem Spot- und Intraday-Markt in Echtzeit hat Kosteneinsparungen von 26 bis 31 % ergeben und Simulationen zukünftiger Szenarien deuten auf ein Einsparpotenzial von bis zu 40 % hin.

Das von der Schwedischen Energieagentur kofinanzierte Projekt wurde als technisch erfolgreich bewertet und ist bereit für die Skalierung, um auch große Wasserstoffverbraucher wie Direktreduktionsanlagen (DRI) zu unterstützen. HYBRIT hat das Pilotprojekt bis 2026 verlängert, um das Design zu verfeinern und sich auf die zukünftige kommerzielle Wasserstoffspeicherung vorzubereiten.

Vom Pilot- bis zur Demonstrationsphase

Im März 2021 wurde Gällivare als Standort für die erste HYBRIT-Demonstrationsanlage ausgewählt. Die Anlage wird bis 2026 voraussichtlich 1,3 Millionen Tonnen Eisenschwamm liefern, bis 2030 soll diese Menge auf 2,7 Millionen Tonnen steigen. LKAB ist Hauptbauunternehmer sowie Empfänger staatlicher Unterstützung und hat im Mai 2023 die entsprechenden Genehmigungsanträge gestellt.

Sobald HYBRIT vollständig in Betrieb ist, könnte es die CO₂-Emissionen Schwedens um etwa 10 %, die Finnlands um 7 %, senken und die weltweiten Stahlemissionen pro Jahr um 35–50 Millionen Tonnen pro Jahr reduzieren, was zwei Dritteln der jährlichen Emissionen Schwedens entspricht.

Nach erfolgreichem Abschluss der Pilotphase ist die Initiative in die Industrialisierungsphase eingetreten. Der Fokus liegt dabei auf dem Bau der Demonstrationsanlage, dem Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur sowie dem Aufbau der für den kommerziellen Einsatz erforderlichen Strom- und Genehmigungsinfrastruktur.