Im Streben nach einem strategischen Entscheidungswerkzeug zur Dekarbonisierung der EU-Stahlindustrie soll das Konzept von grünem Stahl definiert werden.

Das Pariser Abkommen von 2015 schreibt vor, dass wir bis 2050 bis 2070 ein weltweites Nullniveau der Treibhausgasemissionen erreichen müssen. Gemäß dem Prinzip der Gemeinsamen, aber Unterschiedlichen Verantwortlichkeiten, wie es im Rahmen der Klimakonvention (UNFCCC) verankert ist, sollten entwickelte Länder diesen Prozess anführen und die Emissionen schneller reduzieren als der weltweite Durchschnitt. Die Stahlproduktion zählt weltweit zu den Hauptverursachern von Treibhausgasen und ist für 5% der Gesamtemissionen verantwortlich. Gleichzeitig handelt es sich um einen der wirtschaftlich anspruchsvollsten Sektoren, wenn es darum geht, die Dekarbonisierung voranzutreiben. Dies ist auf die intensive globale Konkurrenz, die Abhängigkeit des Produktionsprozesses von Kohlenstoff und die Notwendigkeit von Hightech-Technologien mit hohen Abatement-Kosten und langen Investitionszyklen zurückzuführen. Folglich steht die Stahlindustrie vor erheblichen Herausforderungen bei der Erfüllung der Emissionsreduktionsziele, wie sie im Pariser Abkommen festgelegt sind.

In Europa wurden eine Vielzahl von Technologien identifiziert, mit dem Ziel, bahnbrechende Technologien zu entwickeln, und zahlreiche Forschungsprojekte sind im Gange, um dieses Ziel zu erreichen. Die meisten dieser Projekte verfolgen zwei unterschiedliche Strategien. Die erste besteht darin, erneuerbare Brennstoffe wie Wasserstoff, Elektrizität und Biomasse zu verwenden, während die zweite die End-of-Pipe-Abscheidung von CO2 umfasst. Die erfolgreiche Kommerzialisierung und Verbreitung dieser “niedrig-kohlenstoff” Technologien für die Stahlindustrie erfordert erhebliche öffentliche Unterstützung, insbesondere vor dem Hintergrund des kurzfristigen Zeitrahmens, der durch die Bedrohung des Klimawandels vorgegeben ist.

Die Preisgestaltung von Kohlenstoff auf einem “freien” Kohlenstoffmarkt wurde als vorgeschlagene Lösung zur Reduzierung von Emissionen als Reaktion auf die Klimapolitik angesehen. Allerdings legen tatsächliche Erfahrungen aus der Entwicklung erneuerbarer Energien und der Innovationsforschung nahe, dass ein Kohlenstoffpreis durch gezielte, technologisch spezifische Unterstützung ergänzt werden muss, um einen frühen Nischenmarkt für neue innovative Technologien zu schaffen. Dies trifft besonders auf Stahlunternehmen zu, die einem intensiven globalen Wettbewerb ausgesetzt sind und unterschiedlichen Klimavorschriften in den verschiedenen Ländern unterliegen, in denen sie tätig sind.

Innovativer und klimaneutraler Stahl ist mit höheren Produktionskosten im Vergleich zum Geschäftsbetrieb wie üblich verbunden und steht vor mehreren anderen systemischen Barrieren, darunter ein Mangel an Infrastruktur, geringes Vertrauen in langfristige Klimapolitik, technische Unsicherheiten und unreife Marktkenntnisse. Die alleinige Kohlenstoffpreisgestaltung kann nicht alle diese Nachteile beseitigen. Eine effektive Technologiepolitik muss sowohl einen Angebotsschub als auch eine Nachfrageförderung beinhalten.

Das EU-ETS regelt in erster Linie die CO2-Emissionen im Stahlsektor in der Europäischen Union. Es deckt 45% der EU-Emissionen ab und umfasst sowohl den Energiesektor als auch alle großen industriellen Anlagen. Das EU-ETS legt eine Emissionsbegrenzung fest, die bis 2030 auf -40% sinkt, mit einem indikativen Ziel von minus 80-95% bis 2050. Um negative gesellschaftliche Auswirkungen eines Kohlenstoffpreises zu vermeiden und sich mit den Zielen der Industriepolitik zu harmonisieren, wird es durch mehrere andere politische Instrumente ergänzt. Die wichtigsten davon sind die kostenlose Zuteilung von Emissionszertifikaten zum Schutz energieintensiver Industrien vor Kohlenstoff-Leckagen sowie verschiedene Technologiepolitiken zur Angebotserweiterung wie das FuE-Programm Horizon 2020 und ULCOS.

Angesichts der Herausforderungen, vor denen innovative und klimaneutrale Stahlproduktion steht, wird der Übergang zu kohlenstoffarmen Technologien erhebliche öffentliche Unterstützung erfordern. Der kurzfristige Zeitrahmen, der durch die Bedrohung des Klimawandels vorgegeben ist, bedeutet, dass diese Unterstützung bald erfolgen muss. Die alleinige Kohlenstoffpreisgestaltung kann nicht alle Nachteile, vor denen die Stahlindustrie in dieser Hinsicht steht, lindern. Eine effektive Technologiepolitik muss sowohl eine Angebotserweiterung als auch eine Nachfrageförderung beinhalten. Dies gilt insbesondere für Stahlunternehmen, die einem intensiven globalen Wettbewerb ausgesetzt sind und in den verschiedenen Ländern, in denen sie tätig sind, unterschiedlichen Klimavorschriften unterliegen.

Die Entwicklung dieser bahnbrechenden Technologien erfordert die Beteiligung mehrerer Interessengruppen, darunter Politiker, Industrie und Forschungseinrichtungen. Die Zusammenarbeit zwischen diesen Akteuren ist entscheidend für die erfolgreiche Kommerzialisierung und Verbreitung von kohlenstoffarmen Technologien in der Stahlindustrie. Der Übergang zu kohlenstoffarmen Technologien wird erhebliche Investitionen erfordern, und öffentliche Unterstützung wird in dieser Hinsicht entscheidend sein.

Der erfolgreiche Übergang zu kohlenstoffarmen Technologien erfordert die Schaffung eines frühen Nischenmarktes für innovative Technologien. Dies kann nur durch gezielte, technologisch spezifische Unterstützung zusätzlich zur Kohlenstoffpreisgestaltung erreicht werden. Die Stahlindustrie steht vor mehreren systemischen Barrieren, darunter ein Mangel an Infrastruktur, geringes Vertrauen in langfristige Klimapolitik, technische Unsicherheiten und unreife Marktkenntnisse. Diese Barrieren müssen durch eine effektive Technologiepolitik angegangen werden, die sowohl eine Angebotserweiterung als auch eine Nachfrageförderung enthält.

Das EU-ETS, das hauptsächlich die CO2-Emissionen im Stahlsektor in der Europäischen Union regelt, wird durch mehrere andere politische Instrumente ergänzt. Die kostenlose Zuteilung von Emissionszertifikaten zum Schutz energieintensiver Industrien vor Kohlenstoff-Leckagen ist eines dieser Instrumente. Verschiedene Technologiepolitiken zur Angebotserweiterung, wie das FuE-Programm Horizon 2020 und ULCOS, sind ebenfalls vorhanden, um sich mit den Zielen der Industriepolitik zu harmonisieren.

Die Entwicklung von kohlenstoffarmen Technologien für die Stahlindustrie ist eine komplexe Herausforderung, die die Beteiligung mehrerer Interessengruppen erfordert. Die Zusammenarbeit zwischen Politikern, der Industrie und Forschungseinrichtungen ist entscheidend für die erfolgreiche Kommerzialisierung und Verbreitung dieser Technologien. Öffentliche Unterstützung wird in dieser Hinsicht entscheidend sein, insbesondere vor dem Hintergrund des kurzfristigen Zeitrahmens, der durch die Bedrohung des Klimawandels vorgegeben ist. Eine effektive Technologiepolitik muss sowohl eine Angebotserweiterung als auch eine Nachfrageförderung beinhalten, um die systemischen Barrieren anzugehen, vor denen die Stahlindustrie steht.

Bis zum Jahr 2010 lag der Schwerpunkt der Klimaregulierung der Europäischen Union für die Stahlindustrie hauptsächlich auf kurzfristigen, marginalen Reduzierungen durch Energieeffizienzmaßnahmen und den Schutz vor Kohlenstoff-Leckagen. Dieser Ansatz war in erster Linie darauf ausgerichtet, bestehende industrielle Strukturen zu erhalten, anstatt Innovation und Veränderung zu fördern. Seit der Annahme eines indikativen Reduktionsziels für das Jahr 2050 hat sich der Fokus der Klimaregulierung der EU für die Stahlindustrie jedoch auf Innovation und Technologieunterstützung verlagert.

Die EU-Ambition für das Jahr 2050 hat einen strengen Zeitplan für die Dekarbonisierung der Stahlproduktion in der EU eingeführt. Dies hat zu einer Transformation des politischen Rahmens hin zur Förderung von Innovation und Technologie geführt, was besser mit dem Pariser Abkommen in Einklang steht. Kürzlich hat die Kommission sogar ein ehrgeizigeres Ziel für netto null Emissionen bis 2050 verabschiedet. Trotz eines grundlegenden politischen Rahmens und ausreichender Finanzmittel für Forschungs- und Entwicklungs- sowie Demonstrationsprojekte besteht immer noch Bedarf an einer Nachfrageförderungspolitik, um einen frühen Nischenmarkt für klimaneutralen Stahl zu schaffen.

Die Schaffung einer stabilen Nachfrage nach grünem Stahl ist von größter Bedeutung, um die Risiken im Zusammenhang mit den ersten großen Investitionen in bahnbrechende Technologien zu reduzieren. Die neue Ambition für das Jahr 2050 hat die langfristige Unsicherheit reduziert und die technologischen Optionen auf nur wenige reduziert, die in der Lage sind, Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Daher ist es wesentlich, effektive Geschäftsentscheidungen zu treffen und öffentliche Unterstützung für die Stahlindustrie zu gewinnen, die mit diesem Ziel in Einklang steht, um eine Kohlenstoff-Lock-in zu vermeiden.

Das Ziel dieses Artikels besteht darin, die Auswirkungen eines Netto-Null-Ziels für das Jahr 2050 auf zukünftige Investitionen in die EU-Stahlindustrie zu analysieren. Die in dieser Studie vorgestellte Methodik kann als Entscheidungswerkzeug für strategische Investitionen in der Industrie sowie zur Definition von “grünem Stahl” und dessen Unterstützung durch politische Maßnahmen zur Einhaltung der Klimaziele dienen. Die Methodik basiert auf einer Lebenszyklusperspektive und verknüpft die Ziele für das Jahr 2050 mit den möglichen technischen Wegen für die Stahlindustrie.

 Der Übergang zu Stahlproduktionspraktiken in der Europäischen Union ist derzeit im Gange.

Die Produktion von Stahl im europäischen Sektor betrug im Jahr 2017 168 Millionen Tonnen, was leider zu Emissionen von 128 Millionen Tonnen CO2 führte. Der Weg über den Hochofen und den Konverter (Blastfurnace-Basic Oxygen Furnace) war für 60% des gesamten produzierten Stahls verantwortlich, während die restlichen 67 Millionen Tonnen durch das Recycling von Schrott hergestellt wurden. Darüber hinaus gab es in der EU nur eine einzige Anlage für die direkte Reduktion. Leider wird aufgrund der gesättigten Nachfrage erwartet, dass die EU-Stahlnachfrage im Jahr 2050 ähnlich oder leicht unter den aktuellen Niveaus liegen wird. Die Verfügbarkeit von Schrott dürfte jedoch zunehmen und bis 2050 auf 136 Millionen Tonnen steigen. Dies könnte dazu führen, dass sich die Produktionsvolumina für Primär- und Sekundärstahlproduktion umkehren, wobei die Sekundärstahlherstellung bis 2050 zum dominierenden Produktionsweg wird. Dieser Übergang zu mehr Sekundärstahl erfolgt nicht nur aufgrund der erhöhten Verfügbarkeit von Schrott, sondern wird auch durch die Politik der Kreislaufwirtschaft der EU vorangetrieben. Im Einklang mit dem Trend eines sinkenden Anteils an Primärproduktion in der EU könnten mehrere europäische Primärstahlstandorte in Sekundärstahlproduktion umgewandelt werden, oder es könnten neue Mini-Mühlen eröffnet werden, während integrierte Anlagen geschlossen werden könnten. Es wird jedoch erwartet, dass die Primärstahlherstellung im Jahr 2050 unter Verwendung der aktuellen Produktionstechnologien immer noch für etwa 60 Millionen Tonnen CO2 verantwortlich sein wird. Darüber hinaus werden die direkten Emissionen aus der Sekundärstahlproduktion bei aktueller Praxis etwa 7 Millionen Tonnen betragen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, neue und innovative Wege zur Stahlproduktion zu entwickeln, um die Menge an ausgestoßenem CO2 zu reduzieren. Die Stahlindustrie ist ein entscheidender Bestandteil der europäischen Wirtschaft, und es ist von höchster Bedeutung sicherzustellen, dass sie nachhaltig bleibt. Die Umstellung auf Sekundärstahlherstellung ist ein Schritt in die richtige Richtung, aber nicht die einzige Lösung. Es bedarf eines gemeinsamen Einsatzes, um in Forschung und Entwicklung zu investieren und neue Technologien zu schaffen, die dazu beitragen, die Menge an CO2, die bei der Stahlproduktion ausgestoßen wird, zu reduzieren. Darüber hinaus ist es wichtig, die Verwendung von recyceltem Stahl zu fördern und Verbraucher dazu zu ermutigen, umweltfreundliche Entscheidungen zu treffen.

Erwartete Wege für die Stahlerzeugung werden derzeit in Erwägung gezogen.

Die Herstellung von Stahl erfordert einen umfassenden Ansatz zur Dekarbonisierung, der die Umsetzung verschiedener Strategien wie Materialeffizienz, Dematerialisierung und maximales Recycling einschließt. Das Potenzial für eine materialeffiziente Produktion und Nutzung von Stahl ist immens und bleibt weitgehend ungenutzt. Allerdings erfordert der zunehmende globale Bedarf an Stahl die Primärproduktion, um den wachsenden gesellschaftlichen Anforderungen gerecht zu werden. Der Hochofen ist die bedeutendste Emissionsquelle in der Wertschöpfungskette der Stahlindustrie, und weitere Effizienzgewinne in diesem Bereich sind begrenzt. Um Netto-Null-Emissionen zu erreichen, muss die Stahlindustrie Produktionsprozesse mit niedrigen oder keinen Emissionen einführen, um die aktuellen Primärproduktionsprozesse, nämlich den Hochofenweg, zu ersetzen. Die Umsetzung dieser Ansätze erfordert erhebliche Investitionen, Innovationen und Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette der Stahlindustrie. Wir müssen gemeinsam nachhaltige Lösungen für die Stahlproduktion entwickeln, die unsere Umwelt schützen und den Bedürfnissen der Gesellschaft gerecht werden.

Tabelle 1 zeigt die Emissionsintensität verschiedener Stahlherstellungsmethoden. Die indirekten Emissionen wurden weggelassen, und dem Emissionsrucksack von Schrott wurde ein Wert von null zugeordnet, wie in Abschnitt 3 erläutert. Die verwendete Maßeinheit ist kgCO2äq/t Stahl.

Tabelle 1 präsentiert eine umfassende Liste von Emissionswerten, die mit verschiedenen Stahlherstellungsprozessen dokumentiert sind. Um den Hochofen zu erhalten, ist es entscheidend, Carbon Capture and Storage (CCS) zur Beseitigung von Treibhausgasemissionen zu installieren. Darüber hinaus muss ein Teil der Kohleinspritzung durch biogenen Kohlenstoff ersetzt werden, der einen Netto-Null-Kohlenstoff-Fußabdruck aufweist, um den Hochofen am Laufen zu halten (BF CCS/CCU; BF Bio, BF BioCCS). Theoretisch ist es möglich, Null-Emissionen mit einem Hochofen zu erreichen, indem bis zu 40% des Kohleverbrauchs durch Biomasse ersetzt und durch CCS an den wichtigsten Quellen ergänzt werden. Die direkte Reduktion mit Erdgas (NG-DR), gekoppelt mit einem Elektrolichtbogenofen (EAF), hat einen deutlich geringeren Kohlenstoff-Fußabdruck als aktuelle Hochöfen. Die Verwendung von erneuerbarem Wasserstoff (H-DR) in Direktreduktionsanlagen bietet eine emissionsfreie Alternative. Die einzigen verbleibenden Emissionen im EAF stammen aus dem Verbrauch von Graphitelektroden, dem Einsatz von Erdgas und dem Einsatz von Kalk. Zur Minderung dieser Emissionen sind Forschungen zu neuen Elektrodenmaterialien und Schlackenverflüssigung erforderlich, aber die Innovationsherausforderung ist deutlich geringer als bei der Primärstahlerzeugung.

Die Herstellung von Sekundärstahl aus Schrott in einem Elektrolichtbogenofen (EAF) ist wesentlich kohlenstoffärmer, wenn indirekte Emissionen aus der Elektrizität ausgeschlossen werden und Erdgas durch erneuerbare Wärmequellen ersetzt wird. Elektrolytische Gewinnung, die die Herstellung von Eisen direkt in einem elektrolytischen Prozess ermöglicht, kann ebenfalls für die Stahlproduktion verwendet werden, wenn sie mit einem Elektrolichtbogenofen integriert ist. Obwohl die Elektrolytische Gewinnung Elektrizität verwendet, wurde sie noch nicht im großtechnischen Maßstab und in einem integrierten Produktionssystem getestet. Derzeit läuft eine Pilotanlage in Europa, und ein weiteres Projekt in den USA hat die Demonstrationsphase erreicht. Abbildung 1 skizziert verschiedene Wege, die von der Hochofenroute zu Stahlherstellungsprozessen mit geringen Emissionen führen können.

Der Übergang von der aktuellen Produktion zur fossilfreien Stahlherstellung kann schrittweise erfolgen und erfordert möglicherweise keine einzige signifikante Änderung. Übergangstechnologien wie der Wechsel zu Lichtbogenöfen oder der direkten Reduktion mit Erdgas oder alternativ CCU, Top-Gas-Recycling oder die Einspritzung von Biomasse in den Hochofen können eingeführt werden, um den Übergang zu erleichtern. Eine Änderung der Produktion vom Hochofen zu einem Elektrolichtbogenofen oder eine Ergänzung des Hochofens durch CCS kann die ersten Schritte auf dem Weg zu einer fossilfreien Stahlherstellung sein. Die Bandbreite der Niedrigemissionsprozesse wird enger, sobald eine Investition in Übergangstechnologie getätigt wird, da dies zu einer gewissen Pfadabhängigkeit führt und einige spätere Alternativen besser geeignet macht als andere. Daher dürfte der erste Investitionsschritt darüber entscheiden, ob der Hochofen erhalten bleibt oder nicht. Im Fall der Schrottherstellung haben Betreiber mehr Flexibilität, da sie mehrere Eisenerzeugungsprozesse mit Elektrolichtbogenöfen kombinieren

können.

Abbildung 1: Technische Emissionsminderungswege für die Primärstahlerzeugung. Abkürzungen: Hochofen (BF); Elektrolichtbogenofen (EAF); Direkterdgasreduktion (NG-DR); Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (CCU); Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS); Biomasse (Bio); Heißbrikettierter Eisen (HBI); Wasserstoffdirektreduktion (H-DR).

Die Investition in eine Kohlenstoffabscheideanlage kann eine Herausforderung darstellen, wenn ein Standort in Zukunft vom Hochofen abrücken möchte. Dies liegt an den bereits getätigten Kosten, der vorhandenen Infrastruktur und der angesammelten Erfahrung mit dem Verfahren. Daher ist es wahrscheinlicher, dass ein solcher Standort weiterhin auf Kohlenstoffabscheidung und -speicherung setzt und die Nutzung von Biomasse einbezieht. Die Entscheidung zur Investition in eine Kohlenstoffabscheideanlage sollte daher nach sorgfältiger Abwägung der langfristigen Auswirkungen getroffen werden, die sie auf den Betrieb des Standorts haben kann.

Stahl, wenn ganzheitlich im Rahmen seines Lebenszyklus betrachtet, ist ein äußerst bedeutsames Thema.

Es gibt verschiedene Werkzeuge für die Ökobilanz (LCA), die genutzt werden können, um den Kohlenstoff-Fußabdruck der Stahlproduktion zu bewerten. Die Lebenszyklus-Inventur (LCI) bezieht sich auf die Zusammenstellung von Daten über Emissionen in Bezug auf ihre Quelle und dient als Grundlage für eine LCA. Die World Steel Association hat eine LCI-Datenbank für verschiedene Stahlprodukte zusammengestellt. Eine LCA erfordert die Interpretation von LCI-Daten auf systemischer Ebene und beinhaltet mehrere Entscheidungen zu Systemgrenzen und zur Zuordnung von Emissionen zu verschiedenen Teilen des Systems. Daher können Interpretationen derselben LCI-Daten zu erheblich unterschiedlichen LCAs führen. In den letzten beiden Jahrzehnten haben sich zwei Hauptströmungen in der LCA entwickelt: attributionale oder konsequente LCA. Attributionale LCA kann mit einem Buchführungsinstrument verglichen werden, bei dem die tatsächlichen Emissionen aus einer bestimmten Wertschöpfungskette den Endbenutzerprodukten zugeordnet werden. Konsequente LCA hingegen interpretiert die Auswirkungen einer Änderung in einer Wertschöpfungskette oder des Aufkommens einer neuen Wertschöpfungskette. Konsequente LCA ist ein zukunftsorientiertes Instrument, das besser für strategische Entscheidungsfindungszwecke geeignet ist, wie zum Beispiel den Vergleich zukünftiger Investitionen.

In den folgenden Absätzen werden wir uns mit drei methodischen Fragen befassen, die bei der Bestimmung des Kohlenstoff-Fußabdrucks der in Abschnitt 2 überprüften alternativen Stahlherstellungswege auftreten: indirekte Emissionen aus der Stromnutzung, der Emissionsrucksack von Altmetall am Ende seiner Lebensdauer und die Berechnung der eingebetteten Emissionen des CO2, das als Rohstoff für die chemische Industrie über CCU verwendet wird. Darüber hinaus werden wir analysieren, wie angemessen diese Ansätze sind, um Anreize für ein dekarbonisiertes und stärker zirkuläres Stahlsystem zu schaffen.

Die erste methodische Frage betrifft indirekte Emissionen aus der Stromnutzung. Dies sind Emissionen, die außerhalb der tatsächlichen Stahlanlagen-Grenze auftreten, wie sie beispielsweise bei der Stromerzeugung entstehen. Die Stahlindustrie ist ein erheblicher Stromverbraucher, und dementsprechend können indirekte Emissionen einen erheblichen Anteil am Kohlenstoff-Fußabdruck der Stahlindustrie ausmachen. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, diese indirekten Emissionen genau zu berücksichtigen.

Die zweite methodische Frage betrifft den Emissionsrucksack von Altmetall. Dies bezieht sich auf die Emissionen, die bei der Herstellung von Stahl aus Altmetall entstehen. Die Herstellung von Stahl aus Altmetall wird oft als nachhaltigere Alternative zur Verwendung von jungfräulichem Eisenerz betrachtet. Allerdings können die Emissionen des Emissionsrucksacks von Altmetall erheblich sein, und es ist entscheidend, diese Emissionen bei der Bewertung des Kohlenstoff-Fußabdrucks der Stahlproduktion zu berücksichtigen.

Die dritte methodische Frage betrifft die Berechnung der eingebetteten Emissionen des CO2, das als Rohstoff für die chemische Industrie über CCU verwendet wird. Die Kohlendioxid-Abscheidung und -Verwendung (CCU) ist eine Technologie, die CO2-Emissionen aus industriellen Prozessen erfasst und sie als Rohstoff für die Herstellung von Chemikalien oder Treibstoffen verwendet. CCU hat das Potenzial, die Emissionen der Stahlindustrie erheblich zu reduzieren. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, die eingebetteten Emissionen des über CCU verwendeten CO2 genau zu berücksichtigen.

Die Schaffung von Anreizen für ein dekarbonisiertes und stärker zirkuläres Stahlsystem erfordert ein umfassendes Verständnis des Kohlenstoff-Fußabdrucks der Stahlproduktion. Indirekte Emissionen aus der Stromnutzung, der Emissionsrucksack von Altmetall und die eingebetteten Emissionen des über CCU verwendeten CO2 sind alles entscheidende Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, wenn der Kohlenstoff-Fußabdruck der Stahlproduktion bewertet wird. Darüber hinaus kann die Wahl zwischen attributionalen und konsequenten LCA-Ansätzen die Ergebnisse der Bewertung erheblich beeinflussen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, den geeigneten LCA-Ansatz zu verwenden und alle relevanten methodischen Fragen zu berücksichtigen, um Anreize für ein dekarbonisiertes und stärker zirkuläres Stahlsystem zu schaffen.

Indirekte Emissionen, die aus dem Stromverbrauch resultieren, sind von erheblicher Bedeutung.

Die attributionelle Lebenszyklus-Bewertung (LCA) ist eine Methodik zur Bewertung der Kohlendioxid (CO2)-Emissionen aus der Stromerzeugung, basierend auf den tatsächlichen Emissionen zum Zeitpunkt der Analyse. Die World Steel Association wendet diese Methodik an, indem sie die Emissionen aus der Stromnutzung unter Verwendung des Emissionsfaktors des Stromnetzes in der jeweiligen Region oder dem jeweiligen Land berechnet. Daher spielt der Standort einer Anlage eine entscheidende Rolle in dieser Analyse. Zum Beispiel betrug der Emissionsfaktor des Stromnetzes für die gesamte Europäische Union (EU) 296 Gramm CO2 pro kWh, variiert jedoch erheblich zwischen den Mitgliedstaaten. Der aktuelle polnische Emissionsfaktor liegt derzeit mehr als doppelt so hoch wie der EU-Durchschnitt, während der Emissionsfaktor in Schweden nahezu null beträgt.

Es ist entscheidend zu beachten, dass bei der Analyse von Veränderungen die Verwendung der attributiven Lebenszyklusanalyse (LCA) lediglich eine statische Betrachtung liefert. Hingegen erweist sich die attributive LCA als äußerst nützlich bei der Bewertung des Umwelteinflusses eines Produkts oder Prozesses. Diese Methodik erweist sich als besonders hilfreich, wenn es darum geht, zwei Produkte oder Prozesse zu vergleichen, die dieselbe Funktion erfüllen und an verschiedenen Orten hergestellt werden. Durch die Berücksichtigung ortsspezifischer Gitterfaktoren in der LCA kann die Analyse eine präzisere Darstellung des Umwelteinflusses des Produkts oder Prozesses bieten.

Darüber hinaus kann die Verwendung der attributiven LCA auch dazu beitragen, Bereiche zu identifizieren, in denen Verbesserungen zur Reduzierung des Umwelteinflusses eines Produkts oder Prozesses vorgenommen werden können. Zum Beispiel kann ein Unternehmen, das den Bau eines neuen Produktionswerks in Betracht zieht, die attributive LCA verwenden, um den Umwelteinfluss des Werks an verschiedenen Standorten zu bewerten. Durch den Vergleich des Umwelteinflusses des Werks an verschiedenen Standorten kann das Unternehmen den Standort auswählen, der den geringsten Umwelteinfluss hat.

Eine konsequente Ökobilanz (LCA) bietet zwei Hauptmethoden zur Analyse des sich verändernden Stromsystems, nämlich den Ansatz der kurzfristigen Grenzproduktion und den Ansatz der langfristigen Grenzproduktion. Der Unterschied zwischen diesen beiden Methoden ist signifikant. Der kurzfristige Grenzeffekt repräsentiert die unmittelbare Veränderung im System, bei der die Reaktion auf eine steigende Last auf der Marge mit verfügbaren Stromquellen hoher Betriebskosten (OPEX) und mittleren Kapitalkosten (CAPEX) beruht. Die kurzfristige Grenzstromerzeugung ist nicht nützlich, wenn man langfristige Trends analysiert, bei denen wir davon ausgehen, dass die steigende Stromnachfrage das System beeinflusst, was zu mehr Investitionen führt, und dass das Stromsystem selbst aufgrund anderer Faktoren wie dem EU-Emissionshandelssystem (ETS) und den Klima- und Energiepolitiken der EU Veränderungen unterliegt.

Die Art und Weise, wie das Strommarktregime gestaltet ist, und die Art und Weise, wie das Netz heute betrieben wird, basiert die kurzfristige Grenzstromerzeugung fast ausschließlich auf Kohle oder Erdgas mit relativ hohen Emissionsfaktoren. Die kurzfristige Grenzansicht geht davon aus, dass das Stromsystem sich nicht ändert, sondern dass die steigende Stromerzeugung lediglich eine betriebliche Anpassung ist, um das System im Gleichgewicht zu halten. Derzeit dominieren erneuerbare Energien wie Wind und Solarphotovoltaik (PV) die neuen Investitionen in die Stromerzeugung in der EU. Wenn man sich die zusätzliche Kapazität der letzten Jahre ansieht, kann man einen Einblick in die dynamischen Auswirkungen der steigenden Stromnachfrage erhalten.

Zusätzlich dazu, unter Berücksichtigung der Klimapolitikziele und der rapide sinkenden Kosten erneuerbarer Energien im Vergleich zu Großkraftwerken auf Basis von thermischer Energieerzeugung (mit oder ohne Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS)), wird das Stromsystem zunehmend auf erneuerbare Energien umgestellt und spätestens bis 2050 dekarbonisiert sein. Dies legt nahe, dass ein langfristiger dynamischer Grenzproduktionsansatz besser geeignet ist, um die Emissionen aus der Stromerzeugung in der Stahlproduktion zu analysieren. Dieser Ansatz geht dann davon aus, dass alle neuen Investitionen in die Stromerzeugung erneuerbar sein werden.

Darüber hinaus geht der kurzfristige Grenzansatz davon aus, dass das Stromsystem über eine feste Kapazität verfügt, sodass eine Zunahme der Stromnachfrage durch die Hochfahren der Produktion bestehender Kraftwerke gedeckt wird. In der Realität unterliegt das Stromsystem jedoch erheblichen Veränderungen in seiner Kapazität, wie beispielsweise die Hinzufügung neuer Kraftwerke, die Stilllegung alter Anlagen und die Modifikation bestehender Anlagen. Der langfristige Grenzansatz berücksichtigt die dynamischen Veränderungen in der Kapazität des Stromsystems, bei denen neue Investitionen in erneuerbare Kraftwerke die älteren fossilienbasierten Kraftwerke ersetzen.

Daher ist der langfristige Grenzansatz besser geeignet, um die Emissionen aus der Stahlproduktion zu analysieren, da er die Veränderungen in der Kapazität des Stromsystems im Laufe der Zeit berücksichtigt. Mit dem langfristigen Grenzansatz kann die Stromerzeugungsmischung modelliert werden, wobei die erwarteten Investitionen in erneuerbare Energiequellen berücksichtigt werden. Dieser Ansatz kann dazu beitragen, die Emissionsintensität des in der Stahlproduktion verbrauchten Stroms zu schätzen, was wiederum zur Entwicklung von Strategien zur Emissionsreduzierung genutzt werden kann.

Emissionen aus recyceltem Stahl und der Vorteil der CO2-Nutzung (CCU)

Bei Metallschrott am Ende seines Lebenszyklus (EoL) stellt sich die Frage, ob er eine “Emissionsrucksack” aus früheren Lebenszyklen tragen sollte oder nicht. In einer attributiven Ökobilanz (LCA) werden die eingebetteten Emissionen in recyceltem Stahl entweder mit dem “recycelten Inhaltsansatz” (oder Cut-off, 100-0) oder dem “vermiedenen Belastungsansatz” (oder EoL, 0-100) berechnet. Der recycelte Inhaltsansatz weist alle Emissionen dem primären Stahlherstellungsprozess zu (somit “100-0”), während im vermiedenen Belastungsansatz der recycelte Schrott einen Teil oder die gesamte Belastung aus früheren Lebenszyklen trägt. Der genaue Anteil und die Art und Weise, wie der Fußabdruck für ein Produktsystem ermittelt wird, variieren je nach verwendeter Methode. Die von der World Steel Association verwendete Methode des “Netto-Schrotts” basiert auf dem vermiedenen Belastungsansatz. Bei dieser Methode hängt die Größe der Belastung davon ab, ob Produkte den Schrottbestand der Gesellschaft erhöhen oder verringern. Werden externe Parameter konstant gehalten, zeigt eine konsequente Betrachtung des Netto-Schrottansatzes, dass diese Methode Produkte fördert, die mehr Schrott “produzieren” (d.h. verfügbar machen), als in ihrer Produktion verwendet wird. Daher ist der Netto-Schrottansatz ungeeignet, um die verstärkte Verwendung von recyceltem Material in Produkten zu fördern, zumindest nur bis zu einer bestimmten Grenze. Der Ansatz des recycelten Inhalts ermutigt hingegen die vermehrte Verwendung von recyceltem Material in Stahlprodukten, was im Einklang mit den Zielen der Kreislaufwirtschaft und den Hindernissen für eine verstärkte Nutzung von Sekundärstahl steht. Es gibt jedoch keine optimale Zuordnung hier, und der Ansatz des recycelten Inhalts ist von ergänzenden Maßnahmen abhängig, um eine bessere Verfügbarkeit von hochwertigem und wirtschaftlichem Schrott sicherzustellen.

In der Stahlproduktion stellt die große Menge an erzeugtem CO2 einen erheblichen Abfallstrom dar. Anstatt CO2-Emissionen vollständig in die Luft abzuleiten, kann es erfasst und als Rohstoff für die weitere Verarbeitung in Chemikalien verwendet werden, wodurch fossile Rohstoffe ersetzt werden. Die Stahl- und Chemieindustrie arbeiten an mehreren Innovationsprojekten in der EU zusammen, wie Carbon2Chem, Steelanol, FresMe, Carbon4PUR und andere. In einer konsequenten Ökobilanz mit langfristiger Perspektive ist es entscheidend, Veränderungen in umgebenden Systemen zu verstehen, und dies hat verschiedene Auswirkungen darauf, wie Emissionen für Nebenprodukte und Abfälle am Ende ihres Lebenszyklus am besten zugeteilt werden sollten. Im Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft wird Stahl zahlreiche relevante Nebenprodukte haben, die berücksichtigt werden müssen, aber deren Nutzen/Wert sich im Laufe der Zeit aufgrund der Klimapolitik ändern wird. Nach dieser Logik wird der Wert der Nutzung von Abfall-CO2 aus Hochofenprozessen zur Ersetzung fossiler Rohstoffe für die Chemieindustrie abnehmen, da diese Branche in Zukunft zunehmend unter Druck stehen wird, nicht-fossile Rohstoffe zu verwenden. Das Gleiche gilt für Abwärme, wenn die Quelle ein Prozess ist, der mit fossilen oder nicht-CCS-Brennstoffen betrieben wird.

Ein Instrument zur strategischen Entscheidungsfindung wurde entwickelt, um den Prozess der Dekarbonisierung der Stahlindustrie zu erleichtern.

In diesem speziellen Abschnitt stellen wir eine Methodik vor, die verwendet werden kann, um Stahlproduktionswege zu identifizieren, die mit den langfristigen Klimazielen in Einklang stehen. Unsere Methodik ist unkompliziert und stützt sich auf die Kohlenstoffintensitäten verschiedener Stahlproduktionswege sowie auf eine Emissionsentwicklung, die dem Ziel der Netto-Null-Emissionen bis 2050 entspricht. Man sollte bedenken, dass die Stahlindustrie durch lange Investitionszyklen gekennzeichnet ist, die etwa 15 bis 20 Jahre zwischen größeren Umbau- und Modernisierungsmöglichkeiten dauern. Diese mangelnde Flexibilität in der Stahlproduktion macht es unerlässlich, den Zeitpunkt großer Investitionen sorgfältig zu überdenken, da dies erhebliche Auswirkungen auf die Dekarbonisierung der Stahlindustrie haben kann.

Die Auswahl der richtigen Optionen ist von entscheidender Bedeutung, da die Unterstützung falscher Optionen zu kohlenstoffintensiven Investitionen führen kann, die für 15 bis 20 Jahre festgelegt sind, mit der Möglichkeit, dass Standorte vorzeitig geschlossen werden. Dies liegt daran, dass sie möglicherweise zukünftige Klimaanforderungen nicht erfüllen können und mit hohen Kohlenstoffkosten konfrontiert sein könnten oder sogar ihre soziale Betriebslizenz verlieren könnten. Wie wir im vorherigen Abschnitt dargelegt haben, kann die Berechnung des CO2-Fußabdrucks aus Strom, Schrottnutzung und der Verwendung von CO2 als Rohstoff aus einer Lebenszyklusperspektive auf verschiedene Arten durchgeführt werden.

Für die Zwecke dieses Papiers übernehmen wir eine konsequente LCA-Perspektive, die davon ausgeht, dass die umgebenden Systeme sowohl dekarbonisieren als auch das Recycling und die Materialeffizienz erheblich steigern werden. Auf diese Weise betrachten wir Elektrizität als erneuerbar, Schrott als ohne Rucksack aus früheren Zyklen und die Vorteile der Verwendung von fossilem CO2 als Rohstoff nehmen im Laufe der Zeit ab. In Abbildung 2 präsentieren wir die Emissionsentwicklung für den Kohlenstoff-Fußabdruck der Stahlproduktion, die mit dem von der Europäischen Kommission vorgeschlagenen Netto-Null-Ziel in Einklang steht. Der Ausgangspunkt für diese Entwicklung im Jahr 2020 ist das aktuelle EU-ETS-Benchmark-Niveau, das die LCI-Daten für die besten Anlagen zur primären Stahlerzeugung in der EU widerspiegelt.

Von diesem Ausgangspunkt aus sinkt die Schwelle linear bis zum Jahr 2050 auf null. Stahlproduktion, deren CO2-Fußabdruck in einem bestimmten Jahr unterhalb des Limits liegt, entspricht den Klimazielen, wie durch den grauen Bereich dargestellt. Es ist wichtig zu beachten, dass der Weg zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie komplex und vielschichtig sein wird. Die von uns in diesem Abschnitt vorgeschlagene Methodik stellt daher nur einen Ansatz zur Identifizierung von Stahlproduktionswegen dar, die mit langfristigen Klimazielen in Einklang stehen. Dennoch sind wir der Meinung, dass unsere Methodik einen nützlichen Ausgangspunkt für weitere Forschung und Diskussion zu diesem Thema bieten kann. Letztendlich erfordert die Erreichung der Klimaziele für die Stahlindustrie die Zusammenarbeit und Kooperation verschiedener Akteure, einschließlich Regierungen, Industrie und Zivilgesellschaft. Durch gemeinsame Anstrengungen können wir sicherstellen, dass die Stahlindustrie ihren Beitrag zur Schaffung einer nachhaltigen und prosperierenden Zukunft für alle leistet.

Abbildung 2 zeigt eine lineare Projektion der Emissionen im Zusammenhang mit der primären Stahlerzeugung in der Europäischen Union 28. Die Emissionsintensitäten, die verschiedenen Produktionswegen zugeordnet sind, sind durch horizontale Linien dargestellt, wie in Tabelle 1 aufgeführt.

Gemäß unserer Analyse kann die Verwendung der direkten Reduktion von Erdgas bis zum Jahr 2032 zu erheblichen Emissionsreduktionen führen. Ebenso kann ein Hochofen mit CCS und einer Einsparung von 60% bis zum Jahr 2038 eine tragfähige Option sein. Als Ergebnis könnte die Stahlerzeugung über diese Methoden möglicherweise keine öffentliche Unterstützung mehr nach 2032 bzw. 2038 erhalten. Es ist erwähnenswert, dass Investitionen in Hochofen-CCS aufgrund der langen Investitionszyklen stark eingeschränkt sind. Wenn wir beispielsweise eine Lebensdauer von 15 Jahren für BF/CCS annehmen, wird das Investitionsfenster für diese Option im Jahr 2023 geschlossen. Daher ist es notwendig, die langfristigen Auswirkungen von Investitionsentscheidungen in der Stahlindustrie zu berücksichtigen.

Abbildung 3: Durch die Einführung von Wasserstoff über die direkte Reduktion oder Biomasse durch den Hochofen können die Emissionsverläufe geändert werden. Darüber hinaus wird gezeigt, dass die Vorteile der CO2-Nutzung (CCU) im Laufe der Zeit abnehmen.

Die Emissionsintensität einer neuen Investition ist nicht zwangsläufig während ihrer gesamten Lebensdauer konstant. Wie in Abbildung 3 dargestellt, können bestehende Produktionswege schrittweise verbessert werden, um mit dem abnehmenden Emissionsverlauf Schritt zu halten. Die Einführung von erneuerbarem Wasserstoff oder biobasierten Kraftstoffen kann den Emissionsverlauf nach unten biegen. Im Direktreduktionsprozess kann Wasserstoff das Erdgas ersetzen, wie im SALCOS-Projekt zu sehen ist. Alternativ kann ein höherer Prozentsatz von Schrott in Lichtbogenöfen (EAFs) genutzt werden, um die Emissionen pro Tonne Stahl zu reduzieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, bis zu 40% Biomasse in den Hochofen einzuspritzen, was jedoch eine erhebliche Menge nachhaltig beschaffter Bioenergie erfordern würde. Natürliches Gas kann auch schrittweise durch erneuerbaren Wasserstoff oder Biomethan ersetzt werden.

In Bezug auf die Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (CCU) im Hochofen zeigt unsere Analyse einen entgegengesetzten langfristigen Trend, wie in Abbildung 3 dargestellt. Zu Beginn können Abgase fossile Rohstoffe im Chemiebereich ersetzen und positive Auswirkungen auf das Klima haben. Allerdings wird der Chemiebereich im Laufe der Zeit zunehmend unter Druck geraten, um Klimaziele zu erreichen, und wird nicht länger auf recycelte fossile Rohstoffe aus der Stahlproduktion zurückgreifen können. Stattdessen werden intrinsisch sauberere Rohstoffe wie Biomasse oder Wasserstoff in Verbindung mit biogenem CO2 erforderlich sein.

Unsere Analyse beginnt mit den Emissionsniveaus der EU-ETS-Benchmarkwerte für Warmmetall, die sich auf die primäre Stahlerzeugung beziehen. Das bedeutet, dass wir Stahl, der in Lichtbogenöfen (EAFs) aus Schrott hergestellt wird, bis 2049 als umweltfreundlich betrachten. Dies wird durch die zunehmende Bedeutung des Sekundärproduktionswegs in Europa unterstützt, wie in zahlreichen Szenarien betont wird. Dennoch wird das Recycling ohne Emissionen im Einklang mit dem Pariser Abkommen im Jahr 2050 schließlich technische Lösungen erfordern, um Emissionen sowohl aus dem Elektrodenverbrauch im EAF als auch aus der Kalkherstellung zu reduzieren, wobei eine Umstellung auf biobasierte Brennstoffe oder Elektrizität in Betracht gezogen werden sollte.

 Investitionen in klimaresistenten Stahl

Die effektive Erreichung von Klimazielen erfordert die Berücksichtigung des Wegs zu Null-Emissionen bereits in der Planungsphase von Dekarbonisierungsprojekten. Das Versäumnis, dies zu tun, birgt das Risiko, in technologische Sackgassen zu investieren und Kohlenstofffestlegungen zu tätigen. Projektentwickler sollten von Anfang an die Logik der Null-Emissionen in ihre Projektpläne integrieren. Erstens sollten Investitionen während ihrer gesamten Lebensdauer unterhalb der vorgeschlagenen Trajektorie bleiben. Zweitens sollte es möglich sein, die Ambitionen nach dem Ende des Dekarbonisierungsprojekts zu erhöhen. Die öffentliche Unterstützung für solche Projekte könnte von diesen Anforderungen abhängig sein, und ein “Stresstest” könnte in den Zuschussantragsprozess aufgenommen werden, um die Übereinstimmung mit den Klimazielen sicherzustellen. Dieser Test könnte auf transparenter Kommunikation des Minderungspotenzials verschiedener Projekte basieren und ermöglicht Vergleiche zwischen den Anwärtern.

Die in diesem Papier dargelegte Logik ist wertvoll für Entscheidungsträger in der Industrie, wenn sie Investitionsprojekte planen und bewerten. Der Emissionsverlauf in den Abbildungen 2 und 3 legt nahe, dass das “Weiter so” – wie beispielsweise nur die Neuauskleidung des Hochofens – Investitionen gefährdet, vorzeitig geschlossen zu werden, weil die Klimaziele nicht erreicht werden. Stahlhersteller sollten die hier skizzierten Emissionsgrenzen in ihre Investitionsprojekte einbeziehen, was ihren Entscheidungsspielraum effektiv begrenzt. Eine Dekarbonisierung des Sektors innerhalb von 30 Jahren macht unambitionierte und unflexible Projekte irrelevant.

CCS-Projekte, die die Emissionen um 50% gegenüber dem ETS-Benchmark reduzieren, entsprechen nicht den Klimazielen, es sei denn, sie ersetzen teilweise Kohle durch Biomasse. Das Gleiche gilt für Projekte zur direkten Reduktion von Erdgas, bei denen Vorkehrungen für die Beimischung zunehmender Anteile erneuerbaren Wasserstoffs oder Schrotts getroffen werden sollten. Ein Wechsel von der primären zur sekundären Stahlerzeugung würde die Klimaauswirkungen eines Werks erheblich reduzieren. Obwohl das Potenzial für diesen Wechsel begrenzt ist, deutet die Zunahme der sekundären Stahlerzeugung in der Zukunft darauf hin, dass dies für einige Unternehmen ein gangbarer Weg sein könnte.

Investoren sollten die vorgeschlagenen Empfehlungen zur Erreichung der Klimaziele in Betracht ziehen, da sie sicherstellen, dass Investitionen zukunftsfähig und nachhaltig sind. Der Weg zur Dekarbonisierung erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, der Emissionsgrenzen bereits in der Planungsphase von Projekten berücksichtigt. Der Stresstest in den Zuschussanträgen wird sicherstellen, dass Projekte im Einklang mit den Klimazielen stehen und nicht in Sackgassen-Technologien investieren.

Die vorgeschlagene Trajektorie für die Lebensdauer von Investitionen wird sicherstellen, dass Investitionen unterhalb der Emissionsgrenze liegen und nicht zu einer Kohlenstoffbindung beitragen. Die Möglichkeit, die Ambitionen nach dem Ende eines Dekarbonisierungsprojekts zu erhöhen, wird sicherstellen, dass Projekte relevant bleiben und zur Erreichung der Klimaziele beitragen. Die öffentliche Unterstützung von Projekten sollte von diesen Anforderungen abhängig sein, um nachhaltige Investitionen zu fördern.

Die Minderungspotenziale verschiedener Projekte sollten transparent kommuniziert werden, um einen Vergleich zwischen den Bewerbern zu ermöglichen. Dies gewährleistet, dass die besten Projekte zur Erreichung der Klimaziele ausgewählt werden. Die in diesem Papier dargelegte Logik wird für Entscheidungsträger in der Industrie wertvoll sein, wenn sie Investitionsprojekte planen und bewerten.

Unternehmen sollten die in den Abbildungen 2 und 3 dargestellten Emissionsgrenzen in Betracht ziehen, wenn sie in Dekarbonisierungsprojekte investieren. Diese Grenzen werden sicherstellen, dass Investitionen zukunftsfähig, nachhaltig sind und zur Erreichung der Klimaziele beitragen. Eine Dekarbonisierung des Sektors innerhalb von 30 Jahren macht unambitionierte und unflexible Projekte irrelevant.

CCS-Projekte, die darauf abzielen, die Emissionen um 50% gegenüber dem ETS-Benchmark zu reduzieren, sollten Kohle teilweise durch Biomasse ersetzen, um im Einklang mit den Klimazielen zu sein. Gleichzeitig sollten Projekte zur direkten Reduktion von Erdgas Vorkehrungen für die Beimischung von zunehmenden Anteilen erneuerbaren Wasserstoffs oder Schrotts haben. Ein Wechsel von der primären zur sekundären Stahlerzeugung würde die Klimaauswirkungen eines Werks erheblich reduzieren und stellt einen gangbaren Weg für einige Unternehmen dar.

Investoren, Entscheidungsträger und Interessenvertreter sollten den Weg zu Null-Emissionen priorisieren, um Klimaziele zu erreichen. Dies erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, der Emissionsgrenzen bereits in der Planungsphase von Projekten berücksichtigt. Der Stresstest in Zuschussanträgen wird sicherstellen, dass Projekte mit den Klimazielen in Einklang stehen und nicht in Sackgassentechnologien investieren. Die vorgeschlagene Trajektorie für die Lebensdauer von Investitionen und die Möglichkeit, die Ambitionen nach dem Ende eines Dekarbonisierungsprojekts zu erhöhen, werden sicherstellen, dass Projekte zukunftsfähig sind und zur Erreichung der Klimaziele beitragen.

Die Nachfragesteuerung für grünen Stahl

Die schnelle Dekarbonisierung, die erforderlich ist, um dem Klimawandel entgegenzuwirken, erfordert öffentliche Unterstützung durch sowohl angebotsorientierte als auch nachfrageorientierte politische Interventionen. Während die Europäische Union (EU) in dieser Hinsicht erhebliche Fortschritte gemacht hat, indem sie Programme wie H2020 und den bevorstehenden Innovationsfonds umgesetzt hat, hat die Schaffung von Märkten für grüne Materialien durch politische Interventionen noch nicht das gleiche Maß an Aufmerksamkeit erhalten. Im Gegensatz dazu waren die signifikanten Kostensenkungen bei Wind- und Solarenergie das direkte Ergebnis starker politischer Interventionen wie technologiespezifischer Einspeisetarife und erneuerbarer Portfolio-Standards, die zusätzlich zum CO2-Preis implementiert wurden. Angesichts des Erfolgs der nachfrageorientierten Politik im Bereich erneuerbarer Energien und der umfangreichen Belege, die die Bedeutung einer Nachfragesteuerung in der Innovationsliteratur untermauern, ist die Schaffung von grünen Märkten notwendig, um die Transition der Stahlindustrie zu nachhaltigen Praktiken zu beschleunigen.

Allerdings wird Stahl in einem komplexen Markt mit vielen Variationen verkauft, was es schwierig macht, ihn mit dem Erfolg der nachfrageorientierten Politik für erneuerbare Elektrizität zu vergleichen. Daher muss der Eingriffspunkt in der Wertschöpfungskette für Stahlprodukte sorgfältig analysiert werden, um Investitionen zu minimieren und einen Vorreitermarkt für Stahl zu schaffen. Wir können uns von anderen Branchen inspirieren lassen und feststellen, dass bereits mehrere Instrumente für die nachfrageorientierte Politik vorhanden sind. Zum Beispiel kann eine frühzeitige freiwillige Politik, wie freiwillige Labels oder Zertifikate, den Weg für spätere, elaboriertere Programme ebnen, wie die Gewährung von Einspeiseprämien oder Ausschreibungen auf Projektbasis.

Grüne öffentliche Beschaffungsziele, die auf der vorgestellten Kohlenstoff-Fußabdruck-Trajektorie basieren, könnten den Einsatz von grünem Stahl in Infrastruktur und Gebäuden erhöhen. Standards könnten auch implementiert werden, um den maximal zulässigen Fußabdruck von Fahrzeugen oder Gebäuden zu regulieren. Um grüne Produkte zu fördern, muss eine Unterscheidung zwischen grün und nicht-grün getroffen werden. Die in diesem Artikel vorgestellte Methode kann dabei hilfreich sein. Bestehende Fußabdruck-Buchungssysteme, wie Umweltproduktdeklarationen (EPDs), können bei der Schaffung einer nachfrageorientierten Politik für grünen Stahl als Grundlage dienlich sein.

Obwohl in der Theorie ein universelles Produktempfindungssystem wünschenswert wäre, erfordert die knappe Zeit, die noch bleibt, um dem Klimawandel entgegenzuwirken, ein pragmatisches und einfach zu handhabendes Schema. Letztendlich ist eine Kombination aus angebotsorientierten und nachfrageorientierten Politiken notwendig, um eine schnelle und effektive Dekarbonisierung in der Stahlindustrie zu erreichen. Durch die Schaffung von Märkten für grüne Materialien kann die Stahlindustrie den Übergang zu nachhaltigeren Praktiken vollziehen, was nicht nur der Umwelt, sondern auch der Wirtschaft zugutekommt. Es ist entscheidend, dass die politischen Entscheidungsträger diese Politikmaßnahmen priorisieren und umsetzen, um einen erfolgreichen Übergang in eine nachhaltige Zukunft zu erreichen.

Fazit

Der Klimawandel erfordert eine rasche Transformation der globalen Stahlindustrie. In Europa bietet das vorgeschlagene Ziel, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen, einen 30-jährigen Zeitraum, um den Sektor vollständig zu dekarbonisieren. Es liegt in der Verantwortung von Regierungen und der Europäischen Union, mehr als nur Forschungsförderung bereitzustellen; sie müssen auch Richtung vorgeben, frühe grüne Märkte fördern und fossile Industrien auslaufen lassen. Um die Schwerindustrie zu transformieren, müssen wir aufhören, Durchbruchstechnologien zu vergleichen, und stattdessen den Fokus auf die Analyse von Entwicklungspfaden und schrittweisen Veränderungen legen, die die Besonderheiten der Industrie berücksichtigen.

Dieses Papier stellt eine Methode vor, die verwendet werden kann, um zu bewerten, ob ein Dekarbonisierungsprojekt im Einklang mit dem Ziel für das Jahr 2050 steht. Für die Stahlindustrie muss die zeitliche Planung neuer Investitionen die langen Investitionszyklen und die abnehmende Emissionskurve berücksichtigen. Die vorgeschlagene Methode basiert auf einer linearen Trajektorie von den aktuellen besten Leistern bis zu Null-Emissionen bis 2050. Es wird eine Lebenszyklusperspektive verwendet, um festzustellen, ob ein Stahlverfahren unterhalb des Schwellenwerts liegt. Wir verwenden einen konsequentialen LCA-Ansatz, der auf vorhandenen LCIs mit minimaler Zuweisung und “Gate-to-Gate”-Systemgrenzen aufbaut, um die Berechnung einfach und verständlich zu gestalten und sich auf die Hauptemittenten in der Wertschöpfungskette der Stahlindustrie zu konzentrieren.

Unter Berücksichtigung der verfügbaren technischen Optionen zur Dekarbonisierung von Stahl können wir einige robuste Beobachtungen machen. Der kurze Zeitraum und die langen Investitionszyklen der Branche begrenzen die verfügbaren technologischen Optionen. Zum Beispiel, wenn ein Projekt eine Lebensdauer von 15 Jahren hat, muss es die Emissionen um mindestens 50% im Vergleich zu den aktuellen Werten reduzieren. Bei ihren nächsten Investitionsfenstern müssen Stahlhersteller den ersten Schritt weg von der konventionellen Hochofenstahlerzeugung unternehmen. Angesichts der zunehmenden Bedeutung von Schrott in Europa wird nicht die gesamte heutige Primärproduktion im Jahr 2050 notwendig sein. Vor allem sollte öffentliche Unterstützung Projekten gewährt werden, die mit den Klimazielen in Einklang stehen.

Die Herausforderung, vor der die Branche steht, ist erheblich, und die Risiken sind hoch, was eine groß angelegte öffentliche Unterstützung zur Dekarbonisierung des Sektors erforderlich macht. Die politischen Entscheidungsträger können die vorgestellte Methode nutzen, um zu bestimmen, welche Projekte zu unterstützen sind, um Carbon Lock-in zu vermeiden und zu verhindern, dass Klimaziele gefährdet werden. Darüber hinaus kann die Nachfragepolitik für den Stahlsektor die Unterscheidung zwischen grünem und nicht-grünem Stahl ausnutzen, die in dieser Studie dargelegt wird. Die Schaffung von Märkten, in denen ein grüner Premium verdient werden kann, kann zusätzliche Anreize für Stahlunternehmen bieten, in alternative Stahlherstellungstechnologien zu investieren.

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