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EAF steelmaking based on renewable electricity allows for low-CO2 steel production. However, the increased integration of volatile renewable energies into the energy system requires the provision of flexibility options. In view of the substantial oxygen consumption in the steel mill, flexible on-site generation and storage holds a significant potential for demand-side management. The utilization of by-product oxygen from an electrolysis plant not only contributes to load flexibility but also generates a climate-neutral fuel. In the present study, different process layouts are developed based on state-of-the-art technologies. The proposed supply systems for oxygen, hydrogen, and synthetic natural gas are subjected to design and operational optimization and assessed with respect to the overall demand-side flexibility, carbon dioxide emission reduction, and economic viability.

ZusammenfassungDie Stahlherstellung entlang der Elektrolichtbogenofenroute hat das Potenzial, einen wesentlichen Beitrag zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie zu leisten. Das Erschmelzen von Stahlschrott und direkt reduziertem Eisen im Elektrolichtbogenofen (EAF) stellt eine Alternative zur energie- und emissionsintensiven integrierten Stahlproduktion mittels Hochofen und Konverter dar. Entscheidend für die Herstellung von CO2-armen Stahl im sogenannten Elektrostahlwerk ist jedoch die Steigerung der Energieeffizienz sowie der Einsatz erneuerbarer Energie im Produktionsprozess. Im Rahmen der vorliegenden Studie beschreiben wir die Entwicklung eines vollständigen, energieträgerübergreifenden, zeitlich und technologisch aufgelösten Energiesystemmodells eines Elektrostahlwerkes, welches der Bewertung von Energieeffizienzmaßnahmen sowie der Integration erneuerbarer Energie dient.

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