Case Study : Digitaler Zwilling für grünen Stahl

Im chinesischen Zhangjiakou ist die weltweit erste technischen Anlage für Wasserstoffmetallurgie entstanden, bei der anstelle der traditionell bei der Verhüttung verwendeten Kohle als Reduktionsmittel Wasserstoff zum Einsatz kommt. Das 1,15 Milliarden CNY (rund 140 Millionen Euro) teure Projekt von MCC Capital Engineering & Research Incorporation Limited (CERI) setzt damit einen Meilenstein in der nachhaltigen Stahlproduktion. 

Die Anlage zeichnet sich durch verringerte Umweltauswirkungen aus und spart jährlich 800.000 Tonnen an CO₂-Emissionen ein – verglichen mit herkömmlichen Methoden sind das um 70 Prozent weniger. Für den Abschluss des Projekts wurde eine Software benötigt, die für mehr Effizienz in der Entwurfs- und Bauphase sorgt. Außerdem war einen Datenaustausch in Echtzeit notwendig, was eine Sicherheitsoptimierung und eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen den Disziplinen erforderte.

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Wie es bei Pilotprojekten üblich ist, mussten die Entwicklungs- und Bauteams für erste Anlage ihrer Art auch auf neue Technologien zurückgreifen. Hinzu kommt, dass sich das Projektgelände auf einer relativ kleinen Grundfläche befindet, weshalb MCC CERI leistungsstarke Maschinen mit minimaler räumlicher Kapazität entwickeln musste. 

Eine weitere technische Herausforderung: Für die Zertifizierung der Anlage als sicheren Arbeitsplatz musste das Team zudem Mechanismen entwickeln, die die sorgfältige Lagerung und Verteilung des wasserstoffreichen Gases sicherstellen. Insgesamt waren für die Fertigstellung des Projekts 29 Entwurfsdisziplinen erforderlich.

Zur Bewältigung dieser technischen Herausforderungen entschied sich MCC CERI für Anwendungen des Softwareexperten Bentley. Lösungen des Unternehmens kamen für den Live-Datenaustausch und die präzise Modellierung sowie die Implementierung verbesserter Sicherheitsstandards zur Anwendung – alles entscheidend, um die ehrgeizigen Ziele des Projekts innerhalb des engen Zeitrahmens erreichen zu können.

„Für das weltweit erste technische Pilotprojekt für Wasserstoffmetallurgie setzten wir Bentley-Technologie in den verschiedenen Phasen des Entwurfs, des Baus, des Betriebs und der Wartung ein“, wie Zhilong Zhao, Chief Expert bei MCC CERI, erklärt. Die Technologie helfe durch die Schaffung digitaler Zwillinge für Eisen- und Stahlunternehmen dabei, die Grundlage für den digitalen Wandel und die Modernisierung der Eisen- und Stahlindustrie zu schaffen.

Das Team setzte ProjectWise für den Aufbau einer offenen, vernetzten Datenumgebung ein, die Echtzeit-Updates und eine optimierte Zusammenarbeit zwischen den 29 Entwurfsdisziplinen ermöglichte. Dieser digitale Ansatz sorgte für weniger Unstimmigkeiten bei den Informationen und beschleunigte den Entwurfsprozess. Für die strukturellen Herausforderungen beim Entwurf des 120 Meter hohen Schachtofens, der extremen Temperaturen und hohen Belastungen standhalten muss, setzte das Team auf ProStructures, ProConcrete und STAAD.Pro.

Wie vorteilhaft die Einführung eines vollständig digitalen Workflows ist, zeigte sich bei MCC CERI durch Einsparungen bei den Kosten, ein effizienteres Zeitmanagement, eine Verringerung der Auswirkungen auf die Umwelt und operative Verbesserungen. Neben den verringerten CO₂-Emissionen durch das Wasserstoffmetallurgieverfahren reduzierte das Projekt auch den Wasser- und Energieverbrauch um mehr als 50 Prozent sowie die Emissionen von schädlichem Schwefeldioxid um 30 Prozent, von Stickoxiden um 70 Prozent und von Feinstaub um 80 Prozent.