Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energieeffiziente Stahlerzeugung: Gut fürs Klima - profitabel für den Stahlhersteller

16.09.2009
Stahlproduzenten können bis zu sieben Prozent an Strom einsparen. Mit dem Messsystem STROMBOLI lässt sich die Elektrostahlherstellung optimieren. Das zeigen Messungen von Abgaskonzentrationen in einem Elektroschmelzofen der Lechstahlwerke. Herzstück des Systems ist ein staubresistentes Laser-Spektrometer von Fraunhofer IPM.

Der Name STROMBOLI für ein Messsystem zur energieoptimierten Stahlproduktion kommt nicht von ungefähr: Schaut man das erste Mal beim Stahlkochen zu, so fühlt man sich unweigerlich an die Urgewalt eines aktiven Vulkans wie Stromboli erinnert.

Im Gegensatz zum Vulkan nutzt ein Elektroschmelzofen jedoch keine Erdwärme, um sein Inneres aufzuschmelzen, sondern große Mengen an elektrischer Energie: Rund 450 kWh werden bei diesem Verfahren typischerweise zur Herstellung von einer Tonne Stahl benötigt - das entspricht rund dem halben Jahresstromverbrauch eines Ein-Personen-Haushalts in Deutschland. Inzwischen kommt etwa ein Drittel des weltweit produzierten Stahls aus Lichtbogenöfen, in denen Metallschrott mit Hilfe von starken elektrischen Strömen und den dabei entstehenden Lichtbögen aufgeschmolzen wird.

Sensible Messung trotz Staub und Hitze

Um den extrem heißen und staubigen Prozess der Stahlherstellung optimieren zu können, benötigt man sensible Messsysteme, die gleichzeitig sehr robust gegenüber der Umgebung sind. Das Freiburger Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM ist spezialisiert, empfindliche Messsysteme wie STROMBOLI an schwierige Messumgebungen anzupassen. Doch welche Parameter müssen bei der Elektrostahlherstellung gemessen werden, um Strom einsparen zu können?

Gezielte Nachverbrennung von CO

Die Elektrostahlherstellung ist einer der energieintensivsten Produktionsprozesse überhaupt. Zusätzlich zum elektrischen Energieeintrag werden noch Erdgas und Koks verbrannt. Jedoch gehen bis zu 30 Prozent der eingesetzten Energie im Abgas verloren, ein großer Teil aufgrund von unverbranntem Kohlenmonoxid (CO). Wenn die CO-Konzentration während des Prozesses bekannt ist, kann gezielt Sauerstoff (O2) zugesetzt werden, ohne die Stahlqualität zu beeinträchtigen. Das führt zu einer Nachverbrennung von CO zu CO2 (Kohlendioxid). Die dabei freiwerdende Wärmeenergie ersetzt teilweise das Heizen der Schmelze mit vergleichsweise teurer elektrischer Energie. Ziel einer energieeffizienten Stahlproduktion muss es also sein, die Sauerstoffzufuhr zu optimieren. Dies gelingt dem STROMBOLI-Team an einem Lichtbogenofen der Lechstahlwerke. Dazu saugt das Messsystem das Gasgemisch über der Schmelze ab und bestimmt anschließend die Konzentrationen von CO, CO2 und O2 - und zwar so schnell, dass jederzeit genau die richtige Menge an Sauerstoff zugeben werden kann, die zur optimalen Verbrennung notwendig ist. Eine eigens entwickelte Spülung schützt die Optiken der Messkammer vor Staub und verlängert die Wartungsintervalle des Gesamtsystems.

Riesiges Einsparpotenzial

Ein Beispiel: Pro Jahr produzieren die Lechstahlwerke rund eine Million Tonnen Stahl (2008). Von der dafür benötigten elektrischen Energie lassen sich zukünftig bis zu 32 Millionen kWh einsparen. Dies entspricht etwa dem Jahresbedarf der Privathaushalte einer deutschen Kleinstadt mit 25 000 Einwohnern oder der dreifachen Energiemenge, die jährlich in Freiburg photovoltaisch erzeugt wird. Das macht deutlich: Die Verbesserung von wenigen besonders energieintensiven Prozessen kann einen enormen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Fraunhofer IPM ist daher sehr interessiert an neuen Industriepartnern, um die Weiterentwicklung und Anpassung des Messsystems an andere ebenso energieintensive Prozesse schnell voranzutreiben. STROMBOLI ist auch für Energiekontraktoren attraktiv, die ihren Kunden helfen, Energiekosten bei Herstellungsprozessen zu senken.

Das Verbundprojekt STROMBOLI wurde vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Projektpartner sind das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM, das VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH BFI [VDEh = Verein Deutscher Eisenhüttenleute], die Lechstahlwerke GmbH LSW und die SMS Siemag AG.

Holger Kock | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ipm.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Graduiertenschule HyPerCells entwickelt hocheffiziente Perowskit- Dünnschichtsolarzelle
17.08.2017 | Universität Potsdam

nachricht Lasersensoren LAH-G1 – Optische Abstandssensoren mit Messwertanzeige
15.08.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie