SUPERHEAT: Verbesserung der Energieeffizienz und Flexibilität bei der Stahlnacherwärmung durch Teilelektrifizierung

Das Pro­jekt SUPERHEAT wird vom Insti­tut für Indus­trie­ofen­bau und Wär­me­tech­nik (IOB) der RWTH Aachen in enger Zusam­men­ar­beit mit Outo­kum­pu OYJ, Teno­va SPA, SIN A/S, der Euro­pean Steel Tech­no­lo­gy Plat­form ESTEP sowie GSW (Glo­bal Steel Wire SA) mit sei­nen Part­nern CELSA OPCO und SNAM S.p.A. (Abb. 1) koor­di­niert. Das Kon­sor­ti­um unter­sucht die fle­xi­ble, par­ti­el­le Elek­tri­fi­zie­rung von Wie­der­erwär­mungs­öfen sowie den Ein­satz von Was­ser­stoff oder Was­ser­stoff-Erd­gas-Gemi­schen als nach­hal­ti­ge Brenn­stoff­quel­le. Ziel ist es, den Ener­gie­ver­brauch zu sen­ken, CO₂-Emis­sio­nen zu redu­zie­ren (um bis zu 100% für den Fall, dass grü­ner Was­ser­stoff genutzt wird) und gleich­zei­tig die Pro­dukt­qua­li­tät in den bestehen­den Warm­walz­stra­ßen zu erhalten.

Abbil­dung 1: Kar­te der Projektpartner

Der Hin­ter­grund des Pro­jekts steht in direk­tem Zusam­men­hang mit der Kli­ma­po­li­tik der EU. Gemäß dem Green Deal muss die Stahl­bran­che bis 2030 zu einer Redu­zie­rung der Treib­haus­gas­emis­sio­nen um min­des­tens 55 % und bis 2050 zur Errei­chung der Net­to-Null-Emis­sio­nen bei­tra­gen. Wie­der­erwär­mungs­öfen für das Warm­wal­zen wer­den der­zeit mit Bren­nern betrie­ben, die mit fos­si­len Brenn­stof­fen befeu­ert wer­den und einen signi­fi­kan­ten Anteil am CO₂-Fuß­ab­druck der Stahl­in­dus­trie aus­ma­chen. Daher ist eine Dekar­bo­ni­sie­rung der Pro­zess­wär­me beim Warm­wal­zen durch Elek­tri­fi­zie­rung, den Ein­satz von Was­ser­stoff oder ande­ren koh­len­stoff­ar­men Brenn­stof­fen sowie mit einer ver­bes­ser­ten Kreis­lauf­wirt­schaft und Mate­ri­al­ef­fi­zi­enz erforderlich.

Das Warm­wal­zen ist ein wesent­li­cher Pro­zess der Stahl­pro­duk­ti­on bei dem Brammen, Blö­cke oder Knüp­pel auf über 1000 °C auf­ge­heizt und zu Bän­dern, Ble­chen und Stä­ben für eine Viel­zahl von Anwen­dun­gen gewalzt wer­den. Moder­ne Warm­walz­wer­ke ver­ei­nen hoch­ef­fi­zi­en­te Hub­bal­ken­öfen, fort­schritt­li­che Pro­zess­steue­rungs- und Sen­sor­sys­te­me sowie opti­mier­te Kühl­stra­te­gien, um gewähl­te Maß­to­le­ran­zen und Mikro­struk­tu­ren zu erzie­len und gleich­zei­tig den Ener­gie- und Brenn­stoff­ver­brauch zu sen­ken. Wie­der­erwär­mungs­öfen und die nach­ge­schal­te­te Walz­stra­ße machen einen erheb­li­chen Anteil des Ener­gie­be­darfs eines inte­grier­ten Stahl­werks aus, wes­halb die Wahl des Brenn­stoffs, die Ofen­ef­fi­zi­enz, die Abwär­me­rück­ge­win­nung und die digi­ta­le Opti­mie­rung für die Redu­zie­rung der Emis­sio­nen von ent­schei­den­der Bedeu­tung sind.

SUPERHEAT schlägt ein Kon­zept zur par­ti­el­len Elek­tri­fi­zie­rung vor. Dabei soll ein elek­tri­scher Heiß­gaser­zeu­ger mit einer hohen Leis­tungs­dich­te (Abb. 2) mit einem eBur­ner-Sys­tem mit nied­ri­gem NOx-Emis­sio­nen kom­bi­niert wer­den. Durch die Auf­wär­mung der Ver­bren­nungs­luft (und optio­nal des Brenn­stoffs) auf bis zu 1000 °C kann die­se Tech­no­lo­gie elek­tri­sche Ener­gie in den Wie­der­erwär­mungs­pro­zess ein­brin­gen, den spe­zi­fi­schen Ener­gie­ver­brauch um ≈ 6 % sen­ken und bei Betrieb mit grü­nem Was­ser­stoff eine CO₂-Redu­zie­rung von bis zu 100 % errei­chen, wäh­rend die Erwär­mungs­kur­ve, die Tem­pe­ra­tur­ho­mo­ge­ni­tät und die Ober­flä­chen­qua­li­tät des Stahls erhal­ten bleiben.

Abbil­dung 2: Sin­tex Honey­Comb [1]

Als Demons­tra­tor für das Lösungs­kon­zept dient ein Hub­bal­ken­ofen des Stahl­werks von Outo­kum­pu in Tor­nio, Finn­land. Eine Ofen­zo­ne wird mit eBur­ner-Modu­len ein­schließ­lich der ent­wi­ckel­ten Heiß­gaser­zeu­ger aus­ge­stat­tet. Im Rah­men des Pro­jekts wird zudem ein vir­tu­el­ler Retro­fit die­ses Ofens sowie eines zwei­ten Ofens bei GSW (San­tan­der, Spa­ni­en) durch­ge­führt, das Kon­zept auf einen 100 %-H₂-Betrieb aus­ge­wei­tet und ein umfas­sen­des Port­fo­lio an tech­nisch-wirt­schaft­li­chen Lebens­zy­klus- und Geschäfts­ana­ly­sen für die indus­tri­el­le Ein­füh­rung erstellt.

Abbil­dung  3: Kick-Off Mee­ting März 2026

[1] Sin­tex: Metal Pow­der Extru­si­on, URL: https://sintex.com/sintered-components-in-stainless-steel/powder-extrusion/ (23.07.2026)