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 Wärme in Strom: Thermoelektrische Generatoren aus Nanoschichten
16.03.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Flüssiger Treibstoff für künftige Computer
15.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise