Neue Kohle-Stahlwerke wären ein teurer Fehler

Kohle ade? Die Dekarbonisierung der Industrie gilt seit Jahren als eine der größten Herausforderungen der Klimapolitik. Besonders für die Stahlproduktion trifft das zu. Sie ist energieintensiv, kapitalintensiv und auf langlebige Anlagen angewiesen. Diese Kombination sorgt dafür, dass der Sektor klimapolitisch so heikel ist. Wer heute in kohlebefeuerte Hochöfen investiert, legt Emissionen für Jahrzehnte fest.

Eine neue Studie unter Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) verdeutlicht nun, wie teuer dieses Festhalten an alten Technologien werden kann. In einem globalen Szenario, das die Erwärmung nach einem höheren Peak wieder auf 1,5 °C zurückführt, ist es demnach deutlich günstiger, schon bis 2030 auf neue kohlebasierte Stahlwerke zu verzichten, als die dadurch verursachten Emissionen später in anderen Sektoren oder durch CO₂-Entnahme kompensieren zu müssen. Die Studie beziffert den Kostenvorteil auf 53 %, grob gesprochen auf rund 800 Mrd. US-$ gegenüber 1,5 Bill. US-$.

Kohle-Stahlwerke weltweit herausfordernd

Nicht unwichtig, spielt doch der Stahlsektor klimatisch eine große Rolle. Laut Studie stammen rund 7 % der weltweiten Emissionen aus der Stahlproduktion, und die dominierende Route ist weiterhin kohlebasiert: Die klassische Hochofen-Konverter-Route, international als BF-BOF bezeichnet, steht noch immer für ungefähr 70 % der globalen Stahlproduktion. Gleichzeitig wächst der Sektor weiter, vor allem in Schwellenländern. Und dort entscheidet sich aktuell, ob neue Kapazitäten weiterhin auf Kohle setzen oder ob der Einstieg in emissionsärmere Alternativen gelingt.

Die Forschenden sprechen in diesem Zusammenhang von einem Carbon Lock-in, also einer CO₂-Festschreibung durch langlebige Anlagen. Damit gemeint ist: Ein neues Kohle-Stahlwerk läuft nicht fünf Jahre, sondern typischerweise 35 bis 40 Jahre. Nach etwa 20 Jahren steht meist bei Hochöfen meist die erste große Erneuerung an. Diese Erneuerung ist vergleichsweise günstig – die Studie nennt rund 10 % der ursprünglichen Gesamtinvestition . Daher verlängern Betreiber die Laufzeit bestehender Anlagen oft wirtschaftlich naheliegend. Das gilt selbst dann, wenn eine solche Laufzeitverlängerung klimapolitisch problematisch ist. Denn wer im nächsten Jahrzehnt neue Kohleanlagen baut, kann Emissionen bis weit in die 2060er-Jahre hinein zementieren.

Stahlwerke: Risiko Investitionen von heute

Für ihre Analyse hat das Forschungsteam anlagenbezogene Daten mit einem globalen integrierten Energiesystemmodell kombiniert und unterschiedliche Entwicklungspfade bis 2070 verglichen. Dabei zeigte sich, wie stark die Investitionen der nächsten Jahre den späteren Emissionspfad bestimmen. Schon bestehende und geplante kohlebasierte Anlagen können der Studie zufolge einen Lock-in von knapp 60 Gt CO₂ verursachen.

Wenn die aktuellen Investitionstrends über die bereits angekündigten Projekte hinaus fortgeschrieben werden, kann dieser Wert auf bis zu 115 Gt CO₂ steigen. Heutige Kapazitäten und die bestehende Projektpipeline könnten die Welt bis 2070 auf beinahe 60 Gt CO₂ festlegen und bei anhaltendem Trend sogar auf rund 115 Gt, heißt es auf der Projektseite der Interdisciplinary Transformation University Austria (IT:U), deren Forschende ebenfalls an der Studie beteiligt sind.

Die Wissenschaftler weisen jedoch darauf hin, dass ein großer Teil dieses Lock-ins noch vermeidbar ist. Demnach lassen sich rund 60 % der drohenden Festschreibung durch rechtzeitige grüne Investitionen abwenden. Der entscheidende Hebel ist dabei nicht nur, bestehende Stahlwerke irgendwann sauberer zu machen, sondern vor allem, neue Kohleinvestitionen gar nicht erst entstehen zu lassen.

Stattdessen gilt es, sie  frühzeitig in emissionsärmere Produktionspfade umzulenken: insbesondere in DRI-EAF-Anlagen, also Direktreduktionsanlagen mit Elektrolichtbogenöfen, die perspektivisch wasserstofffähig sind. Die Studie beschreibt genau diesen frühen Wechsel als besonders kosteneffizient, weil spätere zusätzliche Einsparungen in anderen Sektoren deutlich teurer würden.

Gerade weil Stahl so emissionsintensiv und gleichzeitig so investitionsgetrieben ist, lohnt sich frühes Handeln hier besonders stark, so die Ergebnisse der Studie. Wer neue Kohleanlagen verhindert, spart sich nicht nur ihre direkten Emissionen, sondern auch die später immer teureren Kompensationsanstrengungen im Rest der Wirtschaft.

Indien wird zum Schlüsselland für den künftigen Emissionspfad

Am Beispiel Indien zeigt sich das besonders deutlich. Laut Studie verfügt das Land über die größte Pipeline geplanter kohlebasierter Stahlwerke, und bei vielen Projekten hat der Bau noch nicht begonnen. Dies schaffe in diesem Jahrzehnt ein enges Zeitfenster, um Investitionen in emissionsärmere Technologien umzulenken, heißt es.  Das Forschungsteam beziffert das Potenzial für Indien auf 22 Gt CO₂, sofern kurzfristig etwa 50 Mrd. US-$ zwischen 2026 und 2030 von geplanten BF-BOF-Kapazitäten auf wasserstofffähige DRI-EAF-Anlagen umgelenkt werden.

„Inwieweit ein rascher Übergang zu emissionsärmerem Stahl in Indien machbar ist, hängt stark von den Finanzierungsbedingungen ab. Internationale Finanzmittel, die das Investitionsrisiko senken, könnten den Ausbau der Wasserstoffstahlproduktion ermöglichen und verhindern, dass die Kapitalkosten unerschwinglich werden“, so die Hauptautorin der Studie, Clara Bachorz vom PIK.

Klimafinanzierung spielt hier eine entscheidende Rolle:  Wasserstofffähige Anlagen erfordern höhere Anfangsinvestitionen als konventionelle Kohletechnologien, und gerade Schwellenländer leiden oft unter hohen Finanzierungskosten für solche Stahlwerke.

„Inwieweit ein rascher Übergang zu emissionsärmerem Stahl in Indien machbar ist, hängt stark von den Finanzierungsbedingungen ab. Internationale Finanzmittel, die das Investitionsrisiko senken, könnten den Ausbau der Wasserstoffstahlproduktion ermöglichen und verhindern, dass die Kapitalkosten unerschwinglich werden“, so Bachorz. Jüngste Auktionen im Rahmen der indischen „National Green Hydrogen Mission“ ergaben niedrigere Preise als erwartet für auf grünem Wasserstoff basierendes Ammoniak. „Wenn sich Wasserstoff als günstiger erweist als bisher erwartet, könnte Indien anderen Schwellenländern eine Blaupause für den Sprung zur sauberen Stahlproduktion liefern“, sagt die PIK-Forscherin.

Weitere Maßnahmen für Klimaschutz und gegen horrende Folgekosten

Neben auf Wasserstoff zu setzen, könnten auch weitere Maßnahmen wie Schrottrecycling, längere Produktlebensdauern, Wiederverwendung und Kreislaufstrategien Teil der Lösung für die Stahlwerke sein. Gleichzeitig verweisen die Forschenden aber auf reale Grenzen. Schrott ist nicht unbegrenzt verfügbar, und seine Qualität reicht nicht für jede Anwendung aus.

Genau deshalb kommt es darauf an, sowohl die Angebotsseite der Stahlproduktion als auch Materialeffizienz und Infrastruktur mitzudenken. Klimaneutraler Stahl entsteht nicht nur im Werk, sondern in einem größeren industriellen System aus Strom, Wasserstoff, Recycling und langfristiger Investitionsplanung.

Aus diesem Grund wäre es sinnvoll bestimmte falsche Investitionen gar nicht erst zuzulassen, weil sie das System sonst über Jahrzehnte auf einen teuren und emissionsintensiven Pfad festlegen. Gerade im Stahlsektor kann das Zeitfenster dafür sehr klein sein. Denn wenn ein ein Hochofen erst gebaut oder erneut zugestellt ist, kann aus einer heutigen Investitionsentscheidung schnell ein Problem für die 2040er-, 2050er- und 2060er-Jahre werden.