Die entscheidende Rolle der unabhängigen Wärmebehandlungsindustrie bei der Unterstützung der Dekarbonisierung der Industrie

Die Wärmebehandlung ist ein entscheidender Prozess, insbesondere in der Eisenindustrie, der darauf abzielt, die mechanischen Eigenschaften zu stärken und zu modifizieren, um den spezifischen Anforderungen der Komponente in der Betriebsumgebung gerecht zu werden. Die Wärmebehandlung lässt sich grob in Prozesse unterteilen, die zur Formgebung des Metallprodukts eingesetzt werden, und solche, die dazu dienen, bestimmte mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Haltbarkeit, Oberflächenhärtung usw. zu verbessern. Der Schwerpunkt in der Wärmebehandlungsindustrie liegt in der Regel auf der Komponentenebene, also auf einem Produkt, das nach einem gewissen Maß an Schneiden und Bearbeiten hergestellt wird.

Der Wärmebehandlungsprozess kann online oder offline erfolgen, je nachdem, ob es sich um eine Wärmebehandlung auf Komponentenebene oder auf Substratebene handelt. Das Substrat kann flachgewalzte Stahlprodukte – Bleche, warmgewalzte Coils, kaltgewalzte Coils und andere – sowie Langprodukte wie Walzdraht, Stäbe und andere umfassen. Die Substratwärmebehandlung wird inline in Form von Glühen, Abschrecken, Normalisieren und anderen Verfahren unter Verwendung von Inline-Öfen durchgeführt. Die Wärmebehandlung auf Komponentenebene betrifft bestimmte Komponenten wie Rohlinge für die Herstellung von Automobilbauteilen, Kurbelwellen und andere. Dabei handelt es sich in der Regel um Offline-Wärmebehandlungsprozesse. Sowohl Inline- als auch Offline-Wärmebehandlungsprozesse erfordern erhebliche Mengen an Energie, wobei der Großteil der Energie im Falle der Offline-Wärmebehandlung aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas stammt. Bei der Inline-Wärmebehandlung hingegen kann eine Mischung aus Erdgas und Abgasen wie Hochofen-/Koksofengas verwendet werden. Daher ist der Prozess unabhängig davon, wo er durchgeführt wird, sehr kohlenstoffintensiv. Die Initiativen zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie, insbesondere in der EU, sehen langfristig einen Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbarem Wasserstoff-DRI vor, was zu einer erheblichen Verringerung der Verfügbarkeit von Abgasen zur Unterstützung von Inline-Wärmebehandlungsöfen führen wird. Infolgedessen müssen die Wärmebehandlungsanlagen möglicherweise alternative Quellen wie strombasierte Wärmebehandlungsöfen entwickeln, die jedoch noch nicht in großem Maßstab eingesetzt werden.  Da sie jedoch Teil der Produktionslandschaft von Stahlwerken sind, wird zu gegebener Zeit eine praktikable Alternative entwickelt werden. Da die Stahlwerke bereits große Summen in den Übergang von BF-BOF- zu Wasserstoff-DRI-Prozessen investieren, ist es zudem nicht unrealistisch, dass die Dekarbonisierung langfristig durch Kapitalunterstützung ermöglicht wird. Offline-Wärmebehandlungsanlagen haben jedoch nicht denselben Vorteil und können insbesondere angesichts des Umfangs ihrer Tätigkeiten möglicherweise nicht so leicht auf Kapital und andere Ressourcen zugreifen. Der weltweite Markt für Wärmebehandlung wurde auf 80 bis 100 Milliarden US-Dollar geschätzt, wobei das Wachstum hauptsächlich von China, Indien und anderen Ländern getragen wird. Der Automobilsektor ist ein wichtiger Wachstumsmotor, insbesondere durch die Entwicklung hochentwickelter, hochfester und leichter Strukturkomponenten, die eine differenzierte Wärmebehandlung erfordern. Dies ermöglicht enorme Gewichtseinsparungen und letztlich eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz bei Verbrennungsmotoren/Hybridfahrzeugen oder der Reichweite bei Elektrofahrzeugen. Die Wärmebehandlung, insbesondere die Offline-Wärmebehandlung, ist weltweit verbreitet, und die Branche ist weitgehend ähnlich aufgebaut und bedient weltweit konsistent mehrere Sektoren. Die Wärmebehandlungsbranche ist ein wichtiges Glied in der globalen Lieferkette aller Sektoren. Die Unternehmen arbeiten auf Auftragsbasis und reagieren auf spezifische Wärmebehandlungsanfragen von größeren Unternehmen. Obwohl sie einzeln betrachtet in Bezug auf Anzahl und Umsatz eher klein sind, spielen sie insgesamt eine äußerst wichtige Rolle bei der Ergänzung der Stärken der größeren Produkthersteller, sei es in der Automobilproduktion, der Turbinenproduktion, der Herstellung großer Industriestrukturen oder anderen Bereichen.

Obwohl die meisten Wärmebehandlungsunternehmen eher klein sind, kann dies je nach Komplexität der Branchenlandschaft variieren. So produziert beispielsweise die Wärmebehandlungsindustrie in Deutschland schätzungsweise ~4,5 Mio. Tonnen pro Jahr an Eisenprodukten, darunter geschmiedete und andere Komponenten, die einer Wärmebehandlung bedürfen. Im Land gibt es ~900 Anlagen mit einer Kapazität von 5.000 Tonnen pro Jahr und Anlage. Dies unterstreicht den kleinen Umfang der Branche, in der KMU stark vertreten sind und 50 % der Anlagen 26 ktpa produzieren. Der Umfang der Betriebe variiert stark und reicht von 1,6 kt/Anlage bis 47 kt/Anlage. Der größere Umfang ist möglicherweise auf einige der Tier-1-/Tier-2-Zulieferer der Automobilindustrie und anderer Branchen zurückzuführen. Die Offline-Wärmebehandlungsindustrie verbraucht etwa 9 PJ/Jahr an Energie, wobei der Großteil dieser Energie wahrscheinlich in Form von fossilen Brennstoffen vorliegt, was zu einer enormen Kohlenstoffbelastung führt. Ähnliche Industrien, möglicherweise sogar in noch kleinerem Maßstab, gibt es auf der ganzen Welt, insbesondere in Indien und anderen Ländern. Angesichts des begrenzten Zugangs zu Kapital und Ressourcen könnte die Umstellung auf dekarbonisierte Wärmebehandlungsanlagen eine erhebliche Herausforderung darstellen. Darüber hinaus haben mehrere Unternehmen mit schwierigen wirtschaftlichen Bedingungen zu kämpfen, ganz zu schweigen von den hohen Energie- und Stromkosten. Die Wärmebehandlungsindustrie ist ein wichtiger Aspekt der verarbeitenden Industrie, da sie alle Sektoren umfasst und für die Erreichung der Dekarbonisierungsziele auf Produkt- und Unternehmensebene von entscheidender Bedeutung ist. Daher ist es unerlässlich, den Wärmebehandlungssektor genauer zu untersuchen, um die Probleme, mit denen der Sektor konfrontiert ist, zu verstehen und zu segmentieren. Obwohl die Akteure der Branche eher klein sind, sind die spezifischen Anforderungen, sei es in Bezug auf Kapital/Ressourcen oder Wettbewerbsvorteile, kaum einheitlich. Um den Sektor zu dekarbonisieren, ist es wichtig, Verbindungen zwischen den Unternehmen und den größeren OEMs, die sie beliefern, herzustellen, um einen optimalen Technologietransfer zu ermöglichen. Staatliche Anreize und politische Maßnahmen spielen eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung und Entwicklung dieser wichtigen Verbindungen. Zwar gibt es möglicherweise einige Anreize auf lokaler/regionaler Regierungsebene, doch reichen diese möglicherweise nicht aus, um die tief verwurzelten Herausforderungen in diesem Sektor zu bewältigen. Der Wärmebehandlungssektor ist mit der globalen Lieferkette aller Sektoren und insbesondere mit dem Automobilsektor verbunden. Daher ist es wichtig, internationale Standards festzulegen, die je nach Komplexität entweder auf Prozess- oder auf Komponentenebene formuliert werden können. Die so festgelegten Emissionsstandards sind wichtig, um eine Verlagerung von CO2-Emissionen zu verhindern. Die Standardisierung ermöglicht ein besseres Verständnis der Branche und spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Finanzinstrumenten, die den Sektor unterstützen und letztlich den Übergang zu kostengünstigen kohlenstoffarmen Prozessen ermöglichen.