Wasserstoff in der Stahlindustrie: Welche Rolle spielen Kompressoren?

Die Stahlindustrie gehört zu den energieintensivsten Branchen weltweit und steht gleichzeitig unter starkem Druck, ihre CO₂-Emissionen zu reduzieren. Ein Großteil der Emissionen entsteht im klassischen Hochofenprozess, bei dem Kohle als Energieträger und Reduktionsmittel eingesetzt wird.

Wasserstoff gilt als zentrale Schlüsseltechnologie, um diesen Prozess zu dekarbonisieren. Besonders in der sogenannten Direktreduktion ersetzt er Kohle vollständig und ermöglicht eine deutlich emissionsärmere Stahlproduktion.  

Doch damit Wasserstoff in großem Maßstab in der Stahlproduktion eingesetzt werden kann, sind zuverlässige Infrastrukturen erforderlich und genau hier kommen Kompressoren ins Spiel.

Dieser Artikel wurde fachlich von Matthias Böckling, Business Line Manager, geprüft. Er ist hauptverantwortlich für Wasserstoff, Hochdruck-Verdichter und ist Experte im Bereich der Verdichtung von Gasen wie Wasserstoff, Biogas, Helium und Argon.

Rolle von Wasserstoff in der Stahlproduktion

Im Zentrum der Transformation steht die sogenannte wasserstoffbasierte Direktreduktion (DRI):

• Eisenerz wird mit Wasserstoff statt mit Kohlenstoff reduziert

• Sauerstoff wird aus dem Erz entfernt

• statt CO₂ entsteht Wasser als Nebenprodukt

Dieses Verfahren ermöglicht eine drastische Reduktion der Emissionen und ist eine der wichtigsten Technologien für „grünen Stahl“.
Zusätzlich wird Wasserstoff in weiteren Bereichen eingesetzt:

• als Prozessgas in Reduktionsanlagen

• als Energieträger für Hochtemperaturprozesse

• perspektivisch auch als Ersatz für Erdgas in thermischen Anwendungen

Warum Kompressoren unverzichtbar sind

Damit Wasserstoff in der Stahlindustrie eingesetzt werden kann, muss er zunächst:

• erzeugt

• gespeichert

• transportiert

• und dem Prozess in geeigneter Form zugeführt

  werden.

Kompressoren übernehmen dabei eine zentrale Funktion:
Sie sorgen dafür, dass Wasserstoff entlang der gesamten Prozesskette auf die nötigen Druckniveaus gebracht wird – von der Elektrolyse bis zur Anwendung im Stahlwerk.

Typische Einsatzbereiche von Kompressoren in der Stahlindustrie

1. Verdichtung nach der Elektrolyse

Wasserstoff wird häufig direkt vor Ort mittels Elektrolyse erzeugt, allerdings zunächst bei vergleichsweise niedrigem Druck.
Kompressoren sorgen dafür,

• dass der Wasserstoff auf das benötigte Druckniveau gebracht wird
• und anschließend  in Pipelines eingespeist und zu den großen Verbrauchern gebracht werden kann

2. Speicherung und Pufferung

Stahlwerke benötigen große Mengen Wasserstoff und das möglichst kontinuierlich.

Um Lastschwankungen auszugleichen, wird Wasserstoff:

• zwischengespeichert
• unter Druck in Tanks oder Kavernen gelagert

Kompressoren ermöglichen hier eine effiziente Verdichtung, um die erforderliche Energiedichte zu erreichen.

3. Transport innerhalb der Anlage

Innerhalb eines Stahlwerks muss Wasserstoff zuverlässig verteilt werden:

• von der Produktion zur Direktreduktionsanlage

• zu verschiedenen Prozessstufen

• oder zu Speichersystemen

Kompressoren stellen sicher, dass der notwendige Druck für Transport und Einspeisung jederzeit verfügbar ist.

4. Einsatz im Direktreduktionsprozess

Im eigentlichen Reduktionsprozess wird Wasserstoff als Prozessgas eingesetzt.

Dabei ist entscheidend:

• ein stabiler Druck

• eine gleichmäßige Versorgung

• eine hohe Prozesssicherheit

Kompressoren tragen hier in den vorgelagerten Prozessen direkt zur Prozessstabilität und Effizienz bei.

Herausforderungen und Anforderungen

Der Einsatz von Wasserstoff in der Stahlindustrie bringt besondere Anforderungen mit sich:

• hohe Volumenströme (großindustrielle Prozesse)

• kontinuierlicher Betrieb (24/7 Produktion)

• hohe Anforderungen an Sicherheit und Dichtheit

• Integration in komplexe Anlagenstrukturen

Zudem ist die Infrastruktur für Wasserstoff, inkl. Speicherung und Transport, noch im Aufbau, was die Systemintegration zusätzlich anspruchsvoll macht. 

Fazit

Wasserstoff spielt eine Schlüsselrolle bei der Transformation der Stahlindustrie hin zu einer klimaneutralen Produktion. Insbesondere in der Direktreduktion ersetzt er fossile Energieträger und ermöglicht erhebliche CO₂-Einsparungen.

Damit Wasserstoff jedoch in der Praxis eingesetzt werden kann, sind leistungsfähige Infrastrukturen erforderlich – und Kompressoren sind ein zentraler Bestandteil davon.

Sie übernehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette entscheidende Aufgaben:

• Verdichtung nach der Erzeugung

• Speicherung und Transport

• stabile Versorgung im Produktionsprozess

Ohne geeignete Kompressortechnologie wäre der Einsatz von Wasserstoff in der Stahlindustrie in dieser Form nicht möglich.