Netzentlastung durch flexible Aluminiumelektrolyse

Leitung: TRIMET Aluminium SE

Standort: Aluminiumallee 1, 45356 Essen.

Flex-Elektrolyse

Die Herstellung von Aluminium benötigt viel elektrische Energie. Zunächst wird der Rohstoff Aluminiumoxid in schmelzflüssigem Kryolith, einem Aluminiumsalz, bei Temperaturen von rund 960°C gelöst. Anschließend gewinnt man durch Elektrolyse das reine Metall aus der Salzschmelze. Für diesen Prozess sind große Strommengen erforderlich.

Die Grundidee des Projekts ist es, die Produktion so zu flexibilisieren, dass die große Last der Aluminiumhütte genutzt werden kann, um gezielt entweder überschüssigen Strom aus regenerativer Erzeugung zu nutzen oder bei Erzeugungsmangel den knappen Strom durch Drosselung der Produktion den anderen Verbrauchern zu überlassen.

Das hat mehrere Vorteile.

  1. Windkraftanlagen und andere regenerative, witterungsabhängige Stromerzeuger können systemverträglich ins Netz integriert werden. Sie müssen nicht abgeschaltet werden, wenn die Erzeugung den Verbrauch übersteigt wie bei einer sogenannten Hellbrise.
  2. Bei einer Dunkelflaute, wenn die Erzeugung aus erneuerbaren Energien den Bedarf nicht deckt, müssen keine konventionellen Backup-Kraftwerke eingesetzt werden.
  3. Das Netz wird entlastet, da große Leistungsbilanzunterschiede ausgeglichen werden können. Die Leistung der Aluminium-Elektrolyse wird erhöht, wenn viel Strom aus erneuerbaren Energiequellen zur Verfügung steht; bei niedriger Erzeugungsleistung wird sie entsprechend reduziert. Die flexible Elektrolyse verhält sich damit wie ein Energiespeicher, obwohl sie keinen Strom speichert, sondern aus Strom ein physisches Produkt erzeugt. Daher wird sie als virtueller Speicher bezeichnet.
  4. Die Aluminiumhütte verbraucht insgesamt weniger Strom aus konventioneller Erzeugung, wodurch der Kohlendioxidausstoß gesenkt wird.

Ansprechpartner

Heribert Hauck
Leiter Energiewirtschaft
TRIMET Aluminium SE

Lastenverschiebekapazität von +/- 1.000 MWh.

Die Aluminium-Elektrolyse hat ein ursprüngliches Lastprofil von 90 MW über 8500 Volllaststunden. Durch die Flexibilisierung entsteht ein Lastprofil von 90 MW +/- 22,5 MW. Die Lastgrenzen können für bis zu 48 Stunden angefahren werden. Daraus entsteht eine symmetrische Lastverschiebekapazität von +/- 1.000 MWh.

Die Aluminium-FlexElektrolyse kann für ein breites Spektrum von Systemdienstleistungen genutzt werden: zum Beispiel auch als extrem schnelles Regelenergieprodukt oder als Momentanreserve (künstliche Trägheit).

Wirtschaftliche Bedeutung

Wenn durch flexible Produktionsprozesse Systemdienstleistungen erbracht werden, können ener­gieintensive Betriebe ein bewirtschaftbares Residualprofil realisieren. Das Residualprofil gibt im Energiemanagement eines Unternehmens den kalkulierten Energieverbrauch an, der noch nicht durch Zuteilungen des Energielieferanten gedeckt ist. Die Profilwerte im Zeitverlauf ergeben sich aus der Differenz zwischen der verfügbaren Energielieferung und dem geplanten Bedarf. Ein hohes Residualprofil ist durch Risikoaufschläge des Energieversorgers entsprechend teuer. Mit der FlexElektrolyse lässt es sich senken und wirtschaftlicher handhaben.

Eine weitere Vermarktung der Flexibilität auf dem Strommarkt, die für die wirtschaftliche Produktion von Aluminium in Deutschland und Europa von Nutzen sein kann, ist von geeigneten energiepolitischen Rahmenbedingungen abhängig.

Wissenschaftliche Bedeutung

Das Projekt erforscht das technische und wirtschaftlich optimale Zusammenspiel zwischen dem Regelenergie- und Strommarkt. Außerdem testet es die Bereitstellung bisher nicht verfügbarer Systemdienstleistungen wie Momentanreserve und Rampenglättung. Ihr praxiserprobter Einsatz ist bei einem weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien unverzichtbar.

Basisdaten

Flex-Elektrolyse

Nennleistung:

90 MW

Leistungsflexibilität:

+/- 22,5 MW

Max. Speicherlade- und -entladezeit:

48 h

Lastverschiebekapazität:

+/- 1.000 MWh

Regeldynamik:

22,5 MW/s

Einsatzmöglichkeiten:

Momentanreserve, Primärregelleistung, Sekundärregelleistung, Bilanzkreismanagement, direkte ‘Veredelung‘ volatiler Einspeiseprofile/

Beteiligte Partner

  • innogy SE
  • Amprion GmbH
  • Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH
  • Bergische Universität Wuppertal

Technische Inbetriebnahme

Juli 2018

Start DESIGNETZ-Anbindung

Ende 2017

Laufzeit

bis Projektende (Dezember 2020)

Standort
Route berechnen
Wetter vor Ort

Unsere Partner: