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Power-to-Aluminium - Lastverschiebung bei einer Aluminiumelektrolyse-Zelle

Eckdaten

Name des Projekts
Power-to-Aluminium - Lastverschiebung bei einer Aluminiumelektrolyse-Zelle
Projektkategorie
Lastmanagement und Speicher
Ausführender Partner
Förderzeitraum
01.12.2016 – 20.11.2020
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi.IIIC4)
Standort
Hamburg-Altenwerder

Kontaktdaten

Klaus Schweininger
Tel.: +49 (0)440 29 150 520
Klaus.Schweininger@trimet.de

Trimet Aluminium SE
Aluminiumstrasse
21129 Hamburg

Projektziele

Das Projekt ermöglicht es, die Stromnachfrage der energieintensiven Aluminiumelektrolyse signifikant zu flexibilisieren und trägt damit zu einem stabilen Netzbetrieb, auch bei einem hohen Anteil volatiler, erneuerbarer Energieerzeugung, bei. Die vorhandene Netzinfrastruktur der Metropolregion wird effizient genutzt und ein weiterer Ausbau wird vermieden.

Das Projekt „Power-to-Aluminium“ eröffnet die technische Möglichkeit, eine Aluminiumelektrolyse flexibel zu betreiben. Das TRIMET-Werk Hamburg wird damit in die Lage versetzt, gezielt‚ Demand Side Response‘ zu erbringen und leistet so einen merklichen Beitrag zur Sicherung der Energieversorgung der Metropolregion und den Zielen der Energiewende bzw. des Projektes SINTEG.

Durch eine gezielte Wärmeabfuhr bzw. Isolation der Zellhülle mittels spezieller Tauscher und Speicher (SHEX) soll eine Leistungsänderung der Zelle ohne nachteiligen Effekt auf die Energieeffizienz des Prozesses erreicht werden. Diese Flexibilisierung/Dynamisierung einer Aluminiumelektrolyse ermöglicht die gezielte Erbringung von positiver und negativer Regelenergie und erhebliche Speicherkapazität.

Die geplante max. Kapazität zur Lastverschiebung der Elektrolyse liegt bei 3.840 MWh.

Nach fast 2 Jahren Planung freut sich das ganze Team, daß unser Projekt bald begreifbar wird - die ersten Bauteile sind bestellt!

Klaus Schweininger, Trimet Aluminium SE

Im Fokus

  • Flexible Fahrweise einer Aluminiumelektrolyse durch gesteuerte Wärmeführung mit angepasster dynamischer Steuerung.
  • Flexibilisierung von Stromnachfrage
Projekthintergrund

Elektrolyseöfen sind historisch - und werden bis heute - für eine fixe Stromstärke und Energiezufuhr konstruiert. Bei Änderung der Stromstärke und Energiezufuhr ändert sich auch die sehr sensible Energiebilanz des Ofens. Wird dabei das Prozessfenster, für das der Ofen entworfen wurde, für mehr als einige Stunden verlassen, führt dies zu Effizienzverlusten, massiven Prozessstörungen oder sogar zum irreparabellen Ausfall der Öfen.

Gelingt es dagegen, diesen Prozess zu flexibilisieren, schafft man ein merkliches Potenzial für Lastverschiebungen. Die Flexibilisierung der Aluminiumproduktion führt daher ganz wesentlich über die bisher nicht mögliche gezielte Steuerung des Wärmehaushalts der einzelnen Elektrolysezellen. Hierzu werden steuerbare Wärmetauscher entwickelt, deren Aufgabe es ist, die Energiebilanz im Ofen bei unterschiedlichen, aus einer Veränderung der zugeführten elektrischen Energie resultierenden Belastungssituationen, aufrecht zu erhalten.

Projektschritte
  • Das Projekt soll in drei Phasen umgesetzt werden:
  • Konzeptphase: Überprüfung der Annahmen und Detaillierung der benötigten Elemente an einem Rechen- / Simulationsmodell
  • Testphase: Ausrüstung von 10 Testzellen und praktische Verifizierung der theoretischen Annahmen
  • Umsetzung: Schrittweise Ausrüstung von zuerst 90 und dann weiteren 180 Zellen
Erwartete Ergebnisse

TRIMET beabsichtigt, mittels steuerbarer Wärmetauscher, die Energiebilanz im Ofen bei unterschiedlichen Belastungssituationen aufrecht zu erhalten, die aus einer Veränderung der zugeführten elektrischen Energie resultieren. Bei einer vollständigen Umsetzung soll im Ergebnis eine Modulation der regulären Last von ca. 240 MW um + 40 MW für bis zu 48 h und – 20 MW für bis zu 96 h erreicht werden. Die geplante max. Kapazität zur Lastverschiebung der Elektrolyse liegt also bei 3.840 MWh.

Aktueller Stand

Die Simulation hat unsere Erwartungen bestätigt, das Projekt kann wie geplant fortgeführt werden.

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