Grüner Stahl als Schlüssel zur CO2-armen Mobilität

Die Automobilindustrie durchläuft einen tiefgreifenden Wandel: Sie wendet sich von fossilen Brennstoffen ab und strebt eine nachhaltigere Produktion an. Eine zentrale Rolle spielt dabei der Einsatz von grünem Stahl, also Stahl, der mit einem minimierten CO2-Ausstoß produziert wird.

Nach Angaben des American Iron and Steel Institute besteht ein durchschnittliches Fahrzeug zu etwa 54 Prozent aus Stahl1. Der Stahl wird vor allem in spezifischen Fahrzeugkomponenten wie Karosserie, Rahmen, Batteriegehäuse und Motor verwendet, wobei neue Stahlsorten wie AHSS (Advanced High-Strength Steel) beitragen sollen, die Fahrzeugmasse zu reduzieren. Stahl bietet daher ein hohes Potenzial zur Dekarbonisierung der automobilen Wertschöpfungskette.

Verteilung von Stahl in Fahrzeugkomponenten

Der Stahl in einem Fahrzeug – im Durchschnitt werden 900 kg Stahl pro Fahrzeug verwendet2 – verteilt sich, bezogen auf die Gesamtmasse des Fahrzeugs, wie folgt:

40 % werden in der Karosseriestruktur, in Paneelen, Türen und Motorhaubenverriegelungen verwendet, wo sie für hohe Festigkeit und Energieabsorption bei einem Aufprall sorgen.
23 % entfallen auf den Antriebsstrang, darunter Gusseisen für den Motorblock und zerspanbarer Kohlenstoffstahl für verschleißfeste Zahnräder.
12 % – in der Regel gewalzter hochfester Bandstahl – sind in der Aufhängung zu finden.
Der Rest entfällt auf die Räder, Reifen, den Kraftstofftank, die Lenkung und die Bremsanlage.

Industrielle Produktion der Zukunft

Unternehmen wie Porsche planen, in ihren Fahrzeugen verstärkt nahezu CO2-freien Stahl einzusetzen. Ab 2026 sollen Porsche und verschiedene Porsche-Zulieferer mit CO2-armem Stahl von H2 Green Steel beliefert werden. Nach Angaben von H2 Green Steel kann das Unternehmen durch den Einsatz von grünem Wasserstoff die CO2-Emissionen bei der Stahlproduktion im Vergleich zu herkömmlichen Stahlherstellungsverfahren um rund 95 Prozent senken.

H2 Green Steel, gegründet 2020, ist ein Pionierunternehmen, das die Stahlindustrie durch die Produktion von grünem Stahl mit deutlich reduzierten CO2-Emissionen revolutionieren will. Das Unternehmen hat seinen Sitz in Boden, Nordschweden, wo es einen vollständig integrierten, digitalisierten und kreislauforientierten Produktionsprozess einführen will. Der Ansatz des Unternehmens besteht darin, Kohle durch grünen Wasserstoff zu ersetzen, der mit fossilfreiem Strom betrieben wird. Dadurch können die CO2-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen Stahlherstellungsmethoden um bis zu 95 % gesenkt werden.

Das Unternehmen hat erhebliche Fortschritte bei der Finanzierung gemacht und sich umfangreiche Investitionen gesichert, um sein Ziel der Dekarbonisierung der Stahlindustrie zu unterstützen. Das Unternehmen plant, bereits 2025 mit der Produktion zu beginnen und will bis 2030 jährlich 5 Millionen Tonnen fossilfreien Stahl herstellen. H2 Green Steel konzentriert sich insbesondere auf die Belieferung großer europäischer OEMs und hat bereits mehr als 50 % seines anfänglichen Produktionsvolumens verkauft, was die starke Marktnachfrage nach nachhaltigen Stahllösungen unterstreicht.

Weitere Informationen zu den Projekten und Plänen des Unternehmens finden Sie auf https://www.h2greensteel.com

Standardisierte Messungen entlang der Wertschöpfungskette sollen reale CO2-Daten dokumentieren und innerhalb der Automobilbranche vergleichbar machen

Doch welche Kriterien muss Stahl erfüllen, um als “grün” oder CO2-frei zu gelten?

Bisher scheiterte die Vergleichbarkeit grüner Stahlprodukte an einem einheitlichen Standard. Es gibt keine weltweit einheitliche Definition oder Methode zur Bewertung des Lebenszyklus von emissionsarmem Stahl, was eine Herausforderung für die Normung darstellt. Verschiedene Standards, Initiativen und Richtlinien zielen auf die Erreichung von umweltfreundlichem, also "grünem" Stahl ab, variieren jedoch oft in ihren spezifischen Anforderungen und Zielen. Verschiedene Länder und Unternehmen bemühen sich derzeit um eine Harmonisierung und Angleichung der Definitionen.

Vernetzung als Grundlage zur PCF-Berechnung

Das Netzwerk Catena-X, ein Zusammenschluss von mittlerweile 170 Unternehmen der automobilen Wertschöpfungskette, will durch gemeinsame Standards die gesamte Automobilbranche harmonisieren. Das von der EU und dem BMWK (Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz) geförderte Projekt ist seit dem 16. Oktober 2023 live.

Catena-X liegt die Grundidee zugrunde, einen einheitlichen Standard für Datenformate und Dsatenprotokolle zu schaffen, der eine reibungslose Kommunikation und Integration verschiedener Systeme ermöglicht. Zu den Werkzeugen gehören auch die Blockchain-Technologie und der digitale Zwilling. All dies soll umgesetzt werden, ohne dass sich Unternehmen über Datenschutz- und Sicherheitsfragen Gedanken machen müssen. Datensouveränität ist eines der zentralen Versprechen: Wer Daten zur Verfügung stellt, soll die Kontrolle behalten und individuell entscheiden, unter welchen Bedingungen er am Datenaustausch teilnimmt.

Diese Harmonisierung würde nicht nur Daten und KI zu einer Kernkompetenz der Branche machen, sondern auch den CO2-Fußabdruck der Autobauer minimieren. Denn Bestandteil dieses gemeinsamen Datenraums zur umfassenden Vernetzung ist unter anderem ein Standard zur Berechnung eines einheitlichen Product Carbon Footprints (PCF) für die Automobilindustrie.

v.l.n.r.: Sandra Gerhartz; Gunnar Groebler; Dr. Anne-Marie Großmann; Dr. Robert Habeck; Bernhard Osburg, stellen am 22.04.2024 auf der Hannover-Messe den Low Emission Steel Standard (LESS) vor

Bisher waren Optimierungen meist nur innerhalb einzelner Partnerunternehmen möglich. Mit den derzeitigen Methoden kann zwar die Lieferkette modelliert werden, jedoch werden Prozesse und Materialien überwiegend mit Emissionsfaktoren bewertet, die auf Durchschnittswerten basieren.

Catena-X PCF Rulebook v2.0

“Catena-X schlägt ein von der bisherigen Vorgehensweise radikal abweichendes Vorgehen vor: Unternehmen nutzen den Catena-X Datenraum, um sich zu vernetzen und PCF-Werte nach einer standardisierten Methodik auszutauschen. Dies erfolgt auf jeder Wertschöpfungsstufe und ermöglicht, dass sich Unternehmen bei der Berechnung und Berichterstattung auf die eigene Wertschöpfung konzentrieren.” Niels Angel, Product Owner, Catena-X

Die Berechnung eines einheitlichen Product Carbon Footprint (PCF) für die Automobilindustrie erfordert, dass alle Unternehmen ihren PCF nach denselben Standards ermitteln und melden. Catena-X hat in den letzten zwei Jahren ein Datenmodell, Übertragungsstandards und insbesondere einen Standard zur Berechnung eines PCF für die Automobilindustrie entwickelt: das Catena-X PCF Rulebook v2.0.

Ein solcher Berechnungsstandard muss auf allen Produktionsstufen, von der Rohstoffgewinnung bis zur Herstellung der Endkomponenten und Fahrzeuge, akzeptiert und angewendet werden. Durch die Harmonisierung von branchen- und materialspezifischen Methoden sollen vergleichbare und umfassende Ergebnisse entlang der automobilen Wertschöpfungskette erzielt werden.

Catena-X und Stahlindustrie

Gemeinsam könnten der Stahlsektor und Catena-X für hohe Glaubwürdigkeit in der Messung von CO2-Emissionen und tatsächlichen Einsparungen über verschiedene Industrien hinweg sorgen. Seit der Veröffentlichung der ersten Ökobilanz-Studie und -Methodologie durch die World Steel Association vor etwa 30 Jahren hat sich der Stahlsektor als führend in der Erfassung von CO2-Emissionen etabliert. Das Catena-X Netzwerk könnte diesen Vorteil nutzen, um die fortschreitende Dekarbonisierung der Stahlindustrie innerhalb der automobilen Lieferkette zuverlässig, nachvollziehbar und einheitlich zu kommunizieren.

LESS: Ein neuer Standard für klimafreundlichen Stahl

Dr. Martin Theuringer, Geschäftsführer der Wirtschaftsvereinigung Stahl, betont die Bedeutung der Definition und Standardisierung von grünem Stahl, um klimafreundliche Produkte effektiv zu kennzeichnen und so die Nachfrage nach diesen Produkten zu fördern. Der Product Carbon Footprint (PCF) allein reiche jedoch nicht aus, um klimafreundlichen Stahl zu definieren.

“Dies hängt damit zusammen, dass die im Stahl enthaltenen Emissionen ganz entscheidend von dem Herstellungsverfahren und auch den eingesetzten Legierungsmitteln abhängen. Dies muss berücksichtigt werden, damit die Transformation vorankommt.” so Theuringer.

Das Bundeswirtschaftsministerium hat deshalb im Rahmen eines Stakeholder-Dialogs ein Konzept für grüne Leitmärkte erarbeitet, das im Kern eine Kennzeichnung für CO2-reduzierten Stahl enthält, wodurch die transformative Qualität unterschiedlichster Stahlsorten vergleichbar wird. Damit liegt nun ein ganz entscheidender Baustein vor, um grüne Leitmärkte auf den Weg zu bringen – auch in der Automobilindustrie.

Die Wirtschaftsvereinigung Stahl hat bereits einen Vorschlag für ein Klassifizierungssystem und ein Regelwerk entwickelt, das die Berechnung eines einheitlichen PCF ermöglicht und dabei hilft, grünen Stahl weltweit glaubwürdig zu zertifizieren. Nun müssten Deutschland und die EU schnell handeln, um diese Standards zu etablieren und international durchzusetzen, betont Theuringer. Einen ersten großen Erfolg auf diesem Weg markiert der 22. April 2024 – der Tag der Einführung des Low Emission Steel Standard (LESS).

Die Einführung des Standards ist ein wegweisender Schritt für die deutsche Stahlindustrie und ihre Abnehmer, insbesondere die Automobilhersteller.

LESS, eine Initiative der Wirtschaftsvereinigung Stahl in Zusammenarbeit mit dem BMWK, zielt darauf ab, die Stahlproduktion zu dekarbonisieren und einen einheitlichen, transparenten Standard zu etablieren. Dieser Standard bietet eine stufenförmige Klassifizierungsskala, die den CO2-Gehalt im Stahl dokumentiert. Dies ermöglicht eine vertrauenswürdige Zertifizierung und eine klare Kennzeichnung am Markt. Bernhard Osburg, Präsident der Wirtschaftsvereinigung, betonte bei der Vorstellung auf der Hannover Messe, wie wichtig klare Regeln und Transparenz für den Erfolg dieser Transformation sind.

Die Bundesregierung und das BMWK unterstützen die Umsetzung von LESS aktiv und fördern damit die Verwendung klimafreundlicher Materialien in der Industrie. Der Standard ist in der nationalen Wasserstoffstrategie und dem Handlungskonzept Stahl verankert und reflektiert die Ergebnisse eines breit angelegten Stakeholder-Prozesses, der eine starke Branchenunterstützung für nachhaltige Materialstandards aufzeigt.

Ausblick und globale Relevanz

Viele Automobilhersteller suchen zunehmend nach nachhaltigen Materialien, um ihre eigenen CO2-Emissionen zu reduzieren und ihre Umweltbilanz zu verbessern. LESS schafft hierfür einen standardisierten Rahmen für die Produktion und Kennzeichnung von klimafreundlichem Stahl, was die Grundlage für grüne Leitmärkte darstellt.

Catena-X ermöglicht zudem neue Geschäftsfelder durch datengetriebene Dienstleistungen. Besonders im Bereich der Elektromobilität könnte das dazu beitragen, dass Europa seine führende Position in der Automobilindustrie behält, während es gleichzeitig seinen ökologischen Fußabdruck minimiert.

Fazit

Die Einführung von grünem Stahl, unterstützt durch Initiativen wie LESS und Catena-X, zeigt deutlich, dass die Stahl- und Automobilindustrie an einem Wendepunkt stehen. Die Zusammenarbeit zwischen Industrie, Regierungen und internationalen Organisationen ist entscheidend, um nachhaltige Praktiken voranzutreiben und globale Standards zu setzen, die die Dekarbonisierung der industriellen Produktion unterstützen. Die erfolgreiche Umsetzung von LESS und die Aktivitäten rund um Catena-X sind beispielhaft für die Möglichkeiten, die sich aus einer umfassenden Vernetzung und Standardisierung ergeben. Diese Entwicklungen sind nicht nur für die Etablierung eines Marktes für grünen Stahl, sondern auch für die Nachhaltigkeit der globalen Wirtschaft insgesamt von entscheidender Bedeutung.