Die Herstellung von Aluminium ist einer der energieaufwendigsten Industrieprozesse überhaupt. Allein die Firma TRIMET wandelt in ihren Werken etwa ein Prozent des deutschen Stroms um. Dabei stellt die konstante Energiezufuhr die Voraussetzung für einen effizienten Herstellungsprozess dar. Mit der flexiblen Aluminiumelektrolyse zeigt das Unternehmen nun, wie diese Prämisse überwunden und damit die Energie- und Ressourceneffizienz gesteigert sowie CO2-Emissionen gesenkt werden können.

Innovation: Steuerbare Wärmetauscher, Magnetfeldkompensation und digitale Prozesssteuerung

Die Flexibilisierung der Aluminiumherstellung wird im Wesentlichen durch drei technische Innovationen ermöglicht: Zum einen werden schwankende Energieeinträge mit Hilfe von steuerbaren Wärmetauschern in den Elektrolyseöfen ausgeglichen um eine stabile Prozesstemperatur zu gewährleisten. Des Weiteren wird das durch den Stromfluss entstehende Magnetfeld mittels Stromschienen, die den Ofen umlaufen, so kompensiert, dass die Aluminiumschmelze nicht negativ beeinträchtigt wird. Zudem wird für die flexible Produktion eine digitale Prozesssteuerung eingesetzt, die kontinuierlich große Mengen von Prozessdaten erfasst und auswertet. So kann beispielsweise zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden, in welcher Höhe netzdienliche Regelleistungen erbracht werden können.

„Wir haben den Elektrolyseprozess zur Produktion von Aluminium neu erfunden. Erstmals können wir die Energiezufuhr im laufenden Betrieb signifikant variieren. So reagieren wir auf einen zunehmenden Anteil schwankender Einspeisungen aus Wind- und Solarkraftwerken zum Vorteil der Netzstabilität und Versorgungssicherheit für alle Verbraucher in NRW und darüber hinaus.“

Philipp Schlüter, Vorstandsvorsitzender TRIMET

Effizienz: Optimale Anpassung an Bedingungen der Energiewende

Nach jahrelanger Forschung betreibt TRIMET seit Mai 2019 die flexible Aluminiumelektrolyse am Standort Essen. Dazu wurden 120 Öfen umgestellt, die nun bis zu 25 Prozent mehr oder weniger Strom abnehmen können. Bei einer Leistung von zirka 750 Kilowatt pro Ofen ergibt sich eine Leistungsflexibilität von +/– 23 Megawattund somit über eine Maximaldauer von zwei Tagen eine Pufferkapazität von über einer Gigawattstunde – zum Vergleich: die Speicherkapazität aller Pumpwasserspeicher in Deutschland beträgt zirka 40 Gigawattstunden. Außerdem stellt TRIMET mit der umgebauten Produktionslinie die Möglichkeit der 100-prozentigen Abschaltung über 90 Minuten zur Verfügung. Diese letzte Instanz der Stabilisierung des Stromnetzes wurde allein im Juni 2019 31 Mal an den TRIMET Standorten abgerufen. Das Unternehmen begegnet damit den Herausforderungen der Energiewende, um auch in Zukunft wettbewerbsstark zu sein. Zudem steigert die flexible Prozessführung ohne Dauerstrom aus Grundlastkraftwerken die Ressourceneffizienz und senkt so die CO2-Emissionen.

Effekt: Stromnetzstabilisation und Integration Erneuerbarer Energien

Durch ihre große Pufferkapazität kann die flexible Aluminiumelektrolyse Netzengpässe durch Über- oder Unterproduktion von Strom aus Erneuerbaren Energien ausgleichen. Damit trägt die Innovation zur Stabilität unseres Stromnetzes und so zum weiteren Ausbau Erneuerbarer Energien bei. Eine deutschlandweite Umrüstung aller Aluminiumhütten würde den jährlichen CO2-Ausstoß um mehr als 1.000.000 Tonnen mindern.