Obwohl es immer noch viele Missverständnisse über Elektroheizung gibt, wissen immer mehr Stahlproduzenten mittlerweile, welche Vorteile eine Umstellung auf Strom mit sich bringen. Von der Reduzierung der CO2-Emissionen bis hin zur Verbesserung der Effizienz und der Arbeitsumgebung: Elektrische Heizung bringt zahlreiche Vorteile mit sich – und nur wenige Nachteile.

Sobald ein Stahlunternehmen bereit ist, auf Strom umzusteigen, können wir beim gesamten Rest helfen.

„Einige Stahlunternehmen haben vielleicht immer noch Bedenken, dass elektrische Elemente nicht über die erforderliche absolute Leistung oder Leistungsdichte verfügen“, sagt Dilip Chandrasekaran, Business Development Manager bei Kanthal. „Aber heutzutage sind sich die meisten Stahlunternehmen bewusst, dass elektrische Heizelemente nicht nur leistungsstark genug sind, sondern auch die thermische Effizienz und die Arbeitsumgebung verbessern und gleichzeitig für eine höhere Qualität sorgen.

„Sobald ein Stahlunternehmen bereit ist, auf Strom umzusteigen, können wir beim gesamten Rest helfen.“

Auswahl der Prozesse, die auf Strom umgestellt werden

Dilip Chandrasekaran, Kanthal Business Development Manager.Für einige besteht das größte Hindernis auf dem Weg zum Umstieg möglicherweise einfach darin, dass sie nicht wissen, wo sie anfangen sollen.

Chandrasekaran erklärt, dass Kanthal drei Heizprozesse in der nachgelagerten Stahlproduktion identifiziert hat, die sich am einfachsten auf Strom umstellen lassen: Kontiglühen (continous annealing lines, CAL), kontinuierliche Verzinkungsanlagen (continous galvanizing lines, CGL) und Rollenherdöfen.

„Sie können einen vorhandenen Ofen einfach nachrüsten, indem Sie die vorhandenen Gasbrenner im Ofen durch Rohre und elektrische Heizelemente ersetzen und ein paar kleine Änderungen vornehmen“, sagt Chandrasekaran.

Vornehmen von Anpassungen für eine neue Wärmequelle

Er betont, dass der einfachste Verfahren zur Umstellung ein gasbefeuerter Ofen ist, der sogenannte asymmetrische Rekuperatorbrenner (single-ended recuperative burner, SER) nutzt. Hier besteht die Möglichkeit, Bajonett- oder Elektroheizpatronen, wie z. B. Tubothal®, entweder in den vorhandenen Strahlrohren oder durch Austausch beider Rohre und Elemente zu installieren.

„In Inneren des Ofens oder an der Ofenisolierung müssen keine Änderungen vorgenommen werden“, fährt Chandrasekaran fort.

Bei der Umrüstung von Öfen mit Gasbrennern und gasbefeuerten U-, W-, P- oder Doppel-P-Strahlungsrohren wird es etwas komplizierter. Chandrasekaran erklärt, dass bei dieser Technologie möglicherweise die Halterung und Isolierung in der Ofenwand verändert werden müssen.

In beiden Fällen sind einige Arbeiten an der Außenseite des Ofens erforderlich, wo vorhandene Gasleitungen und Abgasrohre entfernt und durch Verkabelungen zur Speisung der elektrischen Heizelemente ersetzt werden müssen.

Elektrische Leistung neu definiert

Ein weiterer Faktor, der sich als schwierig erweisen kann, ist die Neudefinition der gesamten elektrischen Leistung.

„Es ist nicht einfach, die Effizienz der elektrischen Lösung im Vergleich zur Effizienz der Gaslösung genau zu definieren“, gibt Chandrasekaran zu. Er ergänzt, dass Stahlunternehmen in der Regel nur begrenzte Kenntnisse über die Auswirkungen haben, die Änderungen in der Wärmeübertragung und Effizienz auf die Eigenschaften ihres Endprodukts haben können.

Es sind zwar wärmetechnische Berechnungen möglich, diese liefern jedoch nur ein ungefähres Bild des Ergebnisses.

„Zuverlässige Prognosen lassen sich nur durch Tests erzielen – zum Beispiel durch eine schrittweise Umstellung von Bauteilen einer Heizzone oder eine zonenweise Umstellung.“ Darüber hinaus muss der Endverbraucher sicherstellen, dass ausreichend Strom zur Verfügung steht und dass die Fabrik über die notwendige Infrastruktur für die Verteilung an die elektrisch beheizten Öfen verfügt“, sagt Chandrasekaran.

Außerdem muss das Leistungssteuerungssystem neu gestaltet werden.

„Bei einem Gasofen kann das Steuerungssystem recht einfach sein, der Betrieb einer elektrischen Lösung kann sich allerdings als ziemlich komplex erweisen. Man muss verstehen, wie man die Leistung der Elemente steuert und reguliert, um eine Überhitzung zu vermeiden und die Lebensdauer der Elemente zu maximieren“, fügt Chandrasekaran hinzu. „Der Vorteil besteht jedoch darin, dass die Temperaturregelung im Ofen bei Verwendung von Elektroheizungen deutlich genauer ist.“

Sicherung des Zugangs zu erneuerbarem Strom

Durch elektrisches Heizen lässt sich CO2-Ausstoß vollständig eliminieren. Um dies zu erreichen, ist der Zugang zu erneuerbarem Strom ein Muss, eine Patentlösung gibt es allerdings nicht. Das verfügbare Volumen und die Kosten variieren stark von Land zu Land. Doch nun die gute Nachricht. Die meisten Regierungen arbeiten mit Hochdruck daran, das Problem zu lösen.

In der Zwischenzeit glaubt Chandrasekaran, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis die Abkehr von der fossilen Energieerzeugung nicht mehr freiwillig erfolgt, sondern eine absolute Notwendigkeit wird.

„Auf der ganzen Welt fordern Regierungen von Unternehmen, auf fossile Brennstoffe zu verzichten, und die meisten großen Stahlhersteller suchen nach Möglichkeiten, ihre Emissionen zu reduzieren“, sagt er. „Nur sie können die Entscheidung treffen. Haben sie sich einmal entscheiden, können wir ihnen mit unserem Fachwissen und der Erfahrung, die für die Umstellung auf erforderlich sind, zur Seite stehen.“