Wie man LKWs mit niedrigem Verbrauch umweltfreundlicher macht

Angesichts der Tatsache, dass Stahl rund 8 % der gesamten weltweiten Kohlendioxidemissionen ausmacht, ist es eine entscheidende Aufgabe, sauberere Wege zu finden, um ihn kommerziell nutzbar zu machen.

Von Andreas Foller und Nancy Gillis

8. November 2022

Foto mit freundlicher Genehmigung von Scania

[Dieser Artikel ist Teil einer Serie von Mitgliedern der First Movers Coalition. Weitere Geschichten über die Initiative können Sie hier lesen.]

Stahl ist eines der vielseitigsten Materialien der Welt – es wird bei der Herstellung unzähliger Alltagswerkzeuge verwendet, von Rasierklingen und Fahrrädern bis hin zu Lastwagen und Windkraftanlagen. Aber die Herstellung dieses glänzenden, duktilen Metalls ist ein schmutziger, altmodischer Prozess, an dem sich in den letzten 150 Jahren kaum verändert hat. Angesichts der Tatsache, dass Stahl rund 8 Prozent der gesamten weltweiten Kohlendioxidemissionen ausmacht, ist es eine entscheidende Aufgabe, sauberere Wege zu finden, um ihn kommerziell nutzbar zu machen. Um die globalen Netto-Null-Ziele zu erreichen, müssen die Emissionen der Stahlindustrie laut der Internationalen Energieagentur bis 2050 um mindestens die Hälfte sinken.

Der LKW-Transport hat einen großen Bedarf an Stahl, jedes Fahrzeug enthält etwa 5 Tonnen Metall. Im Jahr 2021 wurden weltweit rund 23 Millionen schwere Busse, Lkw und leichte Nutzfahrzeuge produziert, und die Nachfrage wird voraussichtlich steigen. Mit diesen Mengen ist der Sektor gut aufgestellt, um den Wandel in der Stahlindustrie voranzutreiben.

Mittlerweile fahren immer mehr Fahrzeuge elektrisch. Scania beispielsweise hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 die Hälfte der von ihm verkauften Lkw zu elektrifizieren. Da diese batterieelektrischen Fahrzeuge (BEVs) jedoch mit Ökostrom betrieben werden, steigt der Anteil der CO2-Emissionen jedes Lkws im gesamten Lebenszyklus, der auf den Herstellungsprozess zurückzuführen ist rund 85 Prozent. Das bedeutet, dass sich die CO2-Schulden führender Lkw-Hersteller innerhalb weniger Jahre vom Auspuff auf die Lieferkette verlagern werden.

Wie sollten Unternehmen also bei der Beschaffung von „grünem Stahl“ vorgehen?

Es werden ein Dutzend oder mehr verschiedene Technologien erprobt, um die Wurzel des Problems zu umgehen: Bei der Herstellung von Stahl auf traditionelle Weise werden viele fossile Brennstoffe verbraucht. Einige Innovationen nutzen Erdgas als Übergangsbrennstoff, andere schlagen vor, Emissionen aus Schornsteinen durch Kohlenstoffabscheidung und -speicherung abzufangen. Auch der verstärkte Einsatz von Schrott in Verbindung mit erneuerbaren Energien ist eine umweltfreundliche Option. Doch in einer Branche voller Abkürzungen heißt „H2 DRI + EAF“ eine der vielversprechendsten Technologien zur Herstellung von neuem, hochwertigem Flachstahl aus Eisenerz. Für den Uneingeweihten erfordert dies möglicherweise eine kleine Erklärung und eine (sehr) kurze Reise in die Vergangenheit – in die Eisenzeit.

Vor etwa 3.000 Jahren entdeckten unsere Vorfahren, dass durch Erhitzen von eisenhaltigem Gestein über einem Holzkohlefeuer ein flüssiges Metall entstand, das beim Abkühlen formbar wurde. Der größte Teil des heutigen Eisens wird nach dem gleichen Prinzip hergestellt: Schmelzen Sie das Erz (mit Kalk) in einem riesigen Hochofen, der mit Kokskohle betrieben wird, auf über 1600 Grad Celsius, und heraus kommt das flüssige Eisen. Das Problem besteht darin, dass der vom Erz freigesetzte Sauerstoff sich mit dem Kohlenstoff im Koks verbindet und große Mengen CO2 freisetzt – zwischen einer und drei Tonnen des Gases pro produzierter Tonne Stahl. Und die weltweite Stahlproduktion liegt bei fast 2 Milliarden Tonnen pro Jahr.

Hier kommt DRI (direkt reduziertes Eisen) ins Spiel. Der Koks wird als Verbrennungsbrennstoff durch Wasserstoff ersetzt, wodurch Eisen entsteht und als Nebenprodukt H2O anstelle von CO2 entsteht. Damit dieser Prozess als „grüner Stahl“ gilt, ist es wichtig, dass der Wasserstoff selbst mit nichtfossiler Energie erzeugt wird – und zwar mit viel davon, wie wir sehen werden. Die zweite Phase besteht darin, das Eisen erneut zu erhitzen (ohne Koks), um seinen Kohlenstoffgehalt zu verringern und dadurch Stahl zu bilden, ein Prozess, der sich seit den 1850er Jahren kaum verändert hat. In dieser Phase ersetzt der EAF oder „Elektrolichtbogenofen“ den üblichen, kohlenstoffintensiveren „Basissauerstoff“-Ofen.

Während die meisten großen Stahlproduzenten in entwickelten Märkten mit DRI-EAF-Verfahren experimentieren, bleibt die Technologie teuer und bleibt eine Nische. Hier will die First Movers Coalition (FMC) des Weltwirtschaftsforums etwas bewirken. Das FMC ist eine globale Initiative zur Nutzung der Kaufkraft von Unternehmen zur Dekarbonisierung von sieben „schwer zu reduzierenden“ Industriesektoren, die 30 Prozent der globalen Emissionen ausmachen. Da die Technologie zur Erreichung dieser Dekarbonisierung noch in den Kinderschuhen steckt, sind die „First Mover“ – um eine jugendliche Analogie zu verwenden – die ersten, die die Tanzfläche betreten, um zu zeigen, dass Nachfrage besteht, und um eine Reihe von Partnern zu ermutigen, sich ihnen anzuschließen.

Der erste Schritt von Scania ist beispielsweise die Zusage seiner europäischen Betriebe, sicherzustellen, dass bis 2030 100 Prozent seiner Stahleinkäufe grüner Stahl sind, und sendet damit ein starkes Nachfragesignal an die Stahllieferanten, dass es einen Markt für dieses Produkt gibt. Es klingt mutig – und riskant. Sie erklären sich damit einverstanden, einem Lieferanten einen Premiumpreis für ein Produkt zu zahlen, das in der von Ihnen benötigten Form noch nicht existiert. Es reicht aus, um jeden Chief Procurement Officer nachts wach zu halten.

Wie können diese Risiken abgesichert werden? Es gibt verschiedene Möglichkeiten. Sie können mit Ihren zukünftigen Lieferanten von grünem Stahl Vorabkauf- oder Abnahmeverträge abschließen. Diese müssen nicht unbedingt im Voraus einen festen Preis festlegen, versuchen aber zu definieren, welche Indizes und Mechanismen zur Bestimmung dieses Preises verwendet werden sollen. Dies trägt dazu bei, die Risiken zwischen Lieferant und Käufer zu teilen.

Ein anderes Modell besteht darin, in die Unternehmen zu investieren, die die Technologie entwickeln. Scania hat beispielsweise in H2 Green Steel investiert, ein Startup, das eine Reduzierung der CO2-Emissionen um 95 Prozent im Vergleich zur herkömmlichen Stahlproduktion anstrebt. Der Vorteil dieses Modells besteht darin, dass Sie bei der Forschung und Entwicklung mit dem Lieferanten zusammenarbeiten können, um sicherzustellen, dass das Produkt für Ihre Anwendung optimal ist. Für welches Modell Sie sich auch entscheiden, das Ziel besteht darin, innovativen Unternehmen die Sicherheit zu geben, dass sie die Technologie weiterentwickeln können, die Branchen, die schwer zu reduzieren sind, so dringend benötigen.

Die Herausforderungen auf dieser Reise sollten nicht unterschätzt werden. Volumen und Preis sind zwei entscheidende Kennzahlen. Käufer befürchten, dass es nicht genügend grünen Stahl geben wird. Lieferanten befürchten, dass sie Gefahr laufen, den Markt zu überschwemmen, wenn sie zu schnell agieren (und die Technologie schreitet um Größenordnungen voran). Aber wie bei jedem Schultanz muss jeder bei seinen ersten Bewegungen ein Risiko eingehen oder nach Hause gehen. Wer nicht wagt der nicht gewinnt.

Und dann ist da noch der Preis. Wie viel höher es sein könnte, ist schwer vorherzusagen. Der schwedische Stahlhersteller SSAB hat die anfängliche grüne Prämie auf 20 bis 30 Prozent festgelegt, obwohl diese mit steigenden Mengen sinken dürfte. Ob Lkw-Hersteller diese Prämie an die Kunden weitergeben können, ist eine andere Frage. Aber betrachten Sie es so. Wenn ein Käufer ausreichend klimabewusst ist, um sich für ein BEV zu entscheiden, wäre es sinnvoll, dass er sich auch Gedanken über den CO2-Fußabdruck der Materialien macht.

Es gibt auch das bekannte Unbekannte der Regulierung. Regierungen ergreifen zunehmend Maßnahmen, um kohlenstoffintensive Industrieprozesse zu besteuern oder Anreize für kohlenstoffarme Alternativen zu schaffen. Europa beispielsweise legt seit 2005 mit seinem Emissionshandelssystem (ETS) einen Preis für Kohlenstoff fest und hat kürzlich einen CO2-Grenzausgleichsmechanismus vorgeschlagen. Unterdessen bietet Präsident Joe Bidens Inflation Reduction Act in den USA Steuergutschriften in Milliardenhöhe für klimafreundliche Technologien, darunter erneuerbare Energien und grünen Wasserstoff.

Erneuerbare Energien sind ein wichtiger Teil dieses Puzzles. Für den Betrieb der Elektrolyseure, die den für das DRI-EAF-Verfahren benötigten grünen Wasserstoff herstellen, wird eine große Menge nichtfossiler Energie – ob erneuerbare oder nukleare – benötigt. Um die gesamte weltweite Stahlversorgung mit grünem Wasserstoff zu produzieren, wäre einer Schätzung zufolge eine nahezu Verdoppelung der weltweiten jährlichen fossilfreien Stromkapazität erforderlich. Schweden, die Heimat von Scania, ist in dieser Hinsicht gut aufgestellt, da mehr als 90 Prozent des Stromnetzes fossilfrei sind. Doch ein Mangel an sauberem Strom in Entwicklungsmärkten behindert die groß angelegte Einführung umweltfreundlicher Stahltechnologien.

Vergessen wir bei all diesen Herausforderungen nicht die großartigen Chancen, die sich hier bieten. Das Wichtigste dabei ist die Notwendigkeit für die Industrie, die Materialien der Zukunft zu sichern.

Bei keinem Kriegsspiel der Weltwirtschaft in den kommenden Jahrzehnten wird es kein einziges Szenario geben, in dem der Klimawandel verschwinden wird oder in dem mit fossilen Brennstoffen hergestellte Materialien weiterhin sowohl billig als auch verfügbar sein werden. Alles deutet auf eine Welt ohne CO2-Emissionen hin, in der der Druck auf unser Klima die Materialversorgung verknappt und das Risiko regulatorischer Strafen erhöht. Wir sehen bereits die Anzeichen – von der beginnenden EU-Gesetzgebung bis hin zu Fragen in Ausschreibungen rund um die Lebenszyklusemissionen von Industrieprodukten.

Der Einstieg in die Entwicklung umweltfreundlicher Emissionsmaterialien ist eindeutig der richtige Weg. Dies ist eine Möglichkeit, Ihr Unternehmen zukunftssicher zu machen und gleichzeitig dazu beizutragen, die unsagbaren Vorteile einer kohlenstoffärmeren Welt für unser Klima, die Natur und die Gesellschaft zu erzielen.

Jonathan Walter ist Mitautor dieses Artikels.

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