Oxygen provision for a steel mill via flexible electrolyser operation

Titel in Übersetzung: Sauerstoffbereitstellung für ein Stahlwerk mittels flexibler Elektrolyse

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Aufgrund des geringeren Energieverbrauchs und CO2-Ausstoßes stellt die Stahlproduktion mittels Elektrolichtbogenofen eine vielversprechende Alternative zur Produktion in einem integrierten Stahlwerk durch Hochofen und Konverter dar. Dennoch verursacht das Elektrostahlverfahren nicht nur einen hohen Strombedarf, sondern auch einen hohen Bedarf an Erdgas und Sauerstoff. Diese Arbeit untersucht verschiedene Methoden zur klimaneutralen Bereitstellung von Sauerstoff bei gleichzeitiger Reduktion des Erdgasbedarfs mittels Implementierung einer Power-to-Gas Anlage. Durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff kann zur Substituierung von Erdgas genutzt werden, entweder direkt durch die Verbrennung von Wasserstoff oder durch die Herstellung von synthetischem Erdgas mittels Methanisierung. Dabei als Nebenprodukt anfallender Sauerstoff kann zur Versorgung des Stahlwerks herangezogen werden. Zudem liefert die Elektrolyse eine Flexibilitätsoption, wodurch eine bessere Integration von erneuerbaren Energiequellen ins Stromnetz und eine optimalere Nutzung variierender Strompreise ermöglicht wird. Mithilfe eines Modelles für das Energiesystems eines Stahlwerks werden verschiedene Szenarien für den Einsatz von Elektrolyse und Methanisierung in der Stahlproduktion untersucht. Anschließend werden die Flexibilität und die Wirtschaftlichkeit dieser Szenarien analysiert. Wie sich herausstellt, hängt die Rentabilität hauptsächlich von der Nutzung des Wasserstoffes ab. Unter Verwendung von technischen Daten und Preisen aus 2020 erzielen nur solche Szenarien, die sich auf den Verkauf von Wasserstoff fokussieren, wirtschaftliche Erfolge, während sich Szenarien mit Fokus auf die Substituierung von Erdgas unter den betrachteten Bedingungen als unrentabel erweisen.
Titel in ÜbersetzungSauerstoffbereitstellung für ein Stahlwerk mittels flexibler Elektrolyse
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Dock, Johannes, Mitbetreuer (intern)
  • Kienberger, Thomas, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung1 Juli 2022
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2022

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Demand Side Management
  • Elektro-Stahlwerk
  • Power-to-Gas
  • PEM-Elektrolyse
  • flexible Sauerstoffproduktion
  • Energiesystem Modellierung
  • Energiesystem Optimierung

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