22 Juni 2017

Die mit der Sonne produzieren

Trimet passt Produktion an Verfügbarkeit erneuerbarer Energien an

Die mit der Sonne produzieren

Kann Svetlina Ilieva zaubern? Drei Büroklammern haften aneinander auf der Handfläche der jungen Ingenieurin – und zwar aufrecht. So stark ist das Magnetfeld in der Fabrikhalle, wo Ilievas Arbeitgeber Trimet durch Elektrolyse Aluminium aus Tonerde gewinnt, dass Uhren stehenbleiben und Büroklammern sich hochtürmen. Die graue Masse, chemisch Aluminiumoxid, wird in einem Chemikalienbad unter Strom gesetzt: Die Alu- und die Sauerstoff-Teilchen wandern zu den entgegengesetzten Polen. „Die Stromkräfte helfen, die feste Verbindung auseinander zu reißen“, erklärt Ilieva. Dabei entsteht das starke Magnetfeld.

Willkommen bei Trimet, dem größten Aluhersteller Deutschlands. Ihm gehören drei von insgesamt vier Aluhütten hierzulande. Allein die am Stammsitz Essen produziert jährlich 165 000 Tonnen des begehrten Leichtmetalls. Man braucht es für Autos, Flugzeuge, Hochspannungsleitungen und vieles mehr.

Elektrolyse-Öfen sollen Schwankungen im Stromnetz ausgleichen

Die Aluproduktion hat einen enormen Energiehunger. Trimets Werk braucht 2,5 Millionen Megawattstunden Strom pro Jahr – das ist so viel wie die Stadt Essen insgesamt verbraucht, einschließlich aller anderen Industriebetriebe. Eine stabile Versorgung ist das A und O. Aber in Deutschland wächst der Anteil der erneuerbaren Energien im Strommix – und sie fallen nicht beständig an, sondern mal mehr, mal weniger.

„Wir können den Netzbetreibern helfen, bei Schwankungen das Netz stabil zu halten – indem wir flexibel reagieren“, sagt Heribert Hauck, beim Essener Familienunternehmen verantwortlich für Energiewirtschaft. Und hier nimmt Trimet weltweit eine Vorreiterrolle ein: Der Betrieb will seine Elektrolyse-Öfen als Puffer nutzen.

„Virtuelle Batterie“ nennt sich das Projekt, an dem auch mehrere Partner aus der Wissenschaft arbeiten. Gespeichert wird hier allerdings keine Energie, die wieder ins Netz abgegeben wird. Sondern das Unternehmen fährt einen Teil seiner Produktion je nach Wetterlage hoch und runter.

Bei Sonne wird über Bedarf produziert

„Bei einer Hellbrise – wenn also die Sonne scheint und der Wind weht, entnehmen wir mehr Strom und produzieren Aluminium über Bedarf. Bei Dunkelflaute produzieren wir weniger und überlassen den Strom anderen Verbrauchern. Damit leisten wir unseren Beitrag zur Energiewende“, so Hauck. Mit dieser Strategie ließen sich teure Reserve-Kraftwerke einsparen, die Blackouts vermeiden sollen. Bis Mitte 2018 will das Unternehmen eine Produktionslinie mit 120 Elektrolyse-Zellen auf die flexible Fahrweise umrüsten: ein Drittel der Essener Kapazität.

Je nach Ökostrom-Angebot kann man bis zu 25 Prozent mehr oder weniger Alu erzeugen, so die Idee. „Die Produktion tanzen zu lassen“ – einfach ist das nicht. Denn die Aluelektrolyse verlangt eigentlich eine konstante Betriebstemperatur von 960 Grad Celsius. Schon 10 Grad drüber oder drunter können den Ofen beschädigen: Die Schmelze läuft aus oder erstarrt und ist nicht mehr leitfähig. Deshalb arbeiten alle Aluproduzenten weltweit mit einer unveränderlichen Energiezufuhr.

Bis zwei Tage reduzierter Energieverbrauch möglich

Trimet entwickelt sein Pionier-Verfahren seit zehn Jahren. „Jetzt können wir bis zu 48 Stunden am Stück die Energiezufuhr drosseln“, sagt Hauck. Ein Wärmetauscher umgibt die Öfen und hilft, die Temperatur konstant zu halten. Auch werden zusätzliche Stromschienen eingebaut, um den Einfluss des schwankenden Magnetfelds auf den Prozess auszugleichen.

„So wird der Ofen nicht zu unruhig“, erklärt Martin Frank. Er ist Bereichsmeister der Produktionslinie, die gerade umgerüstet wird: „Von außen sieht man nichts, aber ein spezielles Computerprogramm schickt uns eine Meldung aufs Handy, wenn die Zelle XY in Unruhe gerät. Dann müssen wir gucken, was los ist“.

Und man muss messen, messen, messen. Ein spezieller Messtrupp nimmt zig Proben am Tag, um zu prüfen, wie dick die Kruste und die Schmelze darunter sind. „Ein großes Reallabor“, sagt Frank, der einst aus dem Kohlebergbau zu Trimet gewechselt ist.

Produktion an Sonne und Wind ausrichten statt Gaskraftwerke bereithalten

Um bei „Hellbrise“ bis zu einem Viertel mehr produzieren zu können, muss auch die Infrastruktur eine Nummer größer werden. „Wir statten die elektrischen Schaltanlagen, die Abgasreinigung wie auch die Kompressoren, die die Tonerde in die Elektrolyse-Öfen über Druckluft befördern, mit mehr Leistung aus“, zählt Hauck auf. Weil nun jede Zelle einzeln geregelt werden muss, steigt auch der Arbeitsaufwand.

36 Millionen Euro nimmt der Mittelständler in die Hand, um zu zeigen, dass die „virtuelle Batterie“ technisch machbar ist. „Das geht nur in einem Familienunternehmen, das langfristig denkt“. Und weil Trimet mit seinen rund 3.000 Beschäftigten (750 in Essen) weiterhin in Deutschland produzieren will.

Einen Preis der NRW-Landesregierung hat das Unternehmen schon für seine Innovation bekommen. Aber nun sei die Bundespolitik am Zug: Das technisch Machbare muss sich auch wirtschaftlich lohnen. Hauck wirbt dafür, die vorhandenen Kapazitäten der Industrie zu nutzen statt Gas-Kraftwerke für die Netzstabilität bereitzuhalten: „Für die Gesellschaft ist das die günstigere Lösung mit dem höheren Wirkungsgrad“. Man müsse jedoch Anreize dafür schaffen, die Produktion nicht nur am Kundenbedarf, sondern auch an Sonne und Wind auszurichten.

Text: Matilda Jordanova-Duda; Fotos: Daniel Roth