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 Netzspannung und Lastströme live und präzise im Blick
24.04.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Seilzugsensor MH60 – erfolgreicher Einsatz in rauer Umgebung
20.04.2018 | 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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics