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Ganzheitliche Bewertung zukünftig verfügbarer primärer Stahlherstellungsverfahren : Einschätzung der möglichen Rolle von Wasserstoff als Reduktionsmittel / vorgelegt von Max Weigel. 2014
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Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Zusammenfassung
2 Einleitung
2.1 Ziele dieser Arbeit
2.2 Methodisches Vorgehen
2.3 Aufbau der Arbeit
3 Stahlindustrie im Wandel
3.1 Stahlindustrie in Deutschland
3.2 Konventionelle primäre Stahlherstellungsverfahren
3.2.1 Hochofenroute
3.2.2 Elektrostahlverfahren
3.2.3 Direktreduktion mit Erdgas oder Kohle
3.2.4 Schmelzreduktion
3.3 Innovative primäre Stahlherstellungsverfahren
3.3.1 Verbesserte Hochofenroute
3.3.2 Kohlendioxid-Abscheidung und -Lagerung (CCS)
3.3.3 Direktreduktion mit Wasserstoff
3.3.4 Direktreduktion mit Methan
3.3.5 Wasserstoff Suspensionsreduktion
3.3.6 Eisenerzelektrolyse
3.3.7 Hochofenroute mit Biomasse
3.4 Literaturscreening Stahlherstellungsverfahren
3.4.1 Berücksichtigung und Bewertung konventioneller Verfahren
3.4.2 Berücksichtigung und Bewertung innovativer Verfahren
3.5 Ableitung des Untersuchungsgegenstandes
4 Technologiescreening Wasserstoff
4.1 Rolle und Anwendungsbereiche von Wasserstoff
4.1.1 Wertschöpfungskette von Wasserstoff
4.1.2 Branchenübergreifende Wasserstoffwirtschaft
4.2 Bewertung von Technologien und Funktionen von Wasserstoff
4.2.1 Methodik Technologiescreening Wasserstoff
Technologie-Identifikation
Wertschöpfungsschritt
Funktionen
Hauptanwendung
Voraussetzungen für Umsetzung
Anwendungsbereiche
Auswertung der Technologierelevanz
4.2.2 Ergebnisse
Querschnittstechnologien
Querschnittsfunktionen
5 Techno-ökonomischer Verfahrensvergleich primärer Stahlherstellung
5.1 Modellentwicklung
5.1.1 Systemgrenzen
5.1.2 Zeitlich konstante Annahmen
5.2 Verfahrensmodellierung
5.2.1 Hochofenroute (BF-BOF)
5.2.2 Hochofenroute mit CCS (BF-CCS)
5.2.3 Wasserstoff-Direktreduktion (H-DR)
5.2.4 Eisenerzelektrolyse (EW)
5.3 Methodik der Szenarioanalyse
5.3.1 Methodenüberblick der Zukunftsforschung
5.3.2 Methodenauswahl
5.4 Szenarioentwicklung
5.4.1 Konservatives Szenario
5.4.2 Moderates Szenario
5.4.3 Ambitioniertes Szenario
5.4.4 Projektionen einzelner Annahmen
5.5 Ergebnisse
5.5.1 Masse- und Energiebilanzen
5.5.2 Szenarioanalyse
5.5.3 Technologievergleich
5.5.4 Sensitivitätsanalyse
5.6 Diskussion
6 Multi-kriterielle Analyse ausgewählter Stahlherstellungsverfahren
6.1 Methodische Herleitung
6.1.1 Methodenanforderung
6.1.2 Methodenbeschreibung
6.1.3 Entwicklung Kriterienkatalog
6.2 Ganzheitliche Bewertung der ausgewählten Herstellungsverfahren
6.2.1 Kategorie Technologie
6.2.2 Kategorie Gesellschaft & Politik
6.2.3 Kategorie Ökonomie
6.2.4 Kategorie Sicherheit und Verletzlichkeit
6.2.5 Kategorie Ökologie
6.3 Gewichtung
6.4 Ergebnisse
6.4.1 Gleichverteilte Gewichtung
6.4.2 Beispielhafte Gewichtungsperspektiven
6.5 Diskussion
6.5.1 Zwischenfazit Bewertungsmethode
6.5.2 Ganzheitliche Bewertung
6.5.3 Implikationen
6.5.4 Einschränkungen
7 Standortabhängige Bewertung primärer Stahlherstellungsverfahren
7.1 Standortabhängige Modellannahmen
7.2 Standortabhängige Modellergebnisse
7.3 Standortabhängige MCA
7.4 Quo vadis Stahlindustrie?
8 Exkurse
8.1 Alternativverfahren Methan-Direktreduktion
8.2 Alternativmaterialien für Stahl
9 Fazit
10 Anhang
A. Modellparameter
B. Masse- und Energiebilanzen
C. MCA
11 Literatur