Mit Energie in die Wende

Trimet passt Produktion an Erneuerbare und ihre Verfügbarkeit an

Erneuerbare Energien stellen das Herz der Wirtschaft in Deutschland vor neue Herausforderungen: Die Verfügbarkeit von Windenergie und Solarenergie schwankt stark. Ein Konzept, wie die Erneuerbaren in ein Gesamtsystem der Stromversorgung sinnvoll eingebunden werden können, steht in Deutschland weiter aus. M+E-Betriebe zeigen, wie es gehen kann: zum Beispiel mit einer „virtuellen Batterie“.

Kann Svetlina Ilieva-König zaubern? Drei Büroklammern haften aneinander auf der Handfläche der jungen Ingenieurin – und zwar aufrecht. So stark ist das Magnetfeld in der Fabrikhalle, wo ihr 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 auseinanderzureißen“, erklärt Ilieva-König. 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.

Die Metall- und Elektro-Industrie braucht eine stabile Energieversorgung

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.

Die Aluhütten sind so ausgerichtet, dass sie für einen kurzen Zeitraum abgeschaltet werden können, um das Stromnetz zu entlasten und beispielsweise Blackouts zu vermeiden. Die Netzbetreiber nutzen diese Möglichkeit immer häufiger.

Trimet geht indes noch weiter: Der Betrieb nutzt seine Elektrolyse-Öfen als Puffer. Im Mai 2019 startete der Probebetrieb mit 120 Öfen in der Essener Aluhütte. So können kurzfristig bis zu 2.000 Megawattstunden Strom geparkt werden – so viel wie in einem mittelgroßen Pumpspeicher.

„Virtuelle Batterie“ nennt sich das Projekt, an dem sich auch mehrere Partner aus der Wissenschaft beteiligen. Gespeichert wird hier allerdings keine Energie, die wieder ins Netz abgegeben wird. Sondern das Unternehmen fährt ein Drittel seiner Produktion in Essen je nach Wetterlage hoch und runter. Das Konzept ist auch als Power2X bekannt..

Produktionleistung nach Sonnenstand

„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 Stromausfälle verhindern sollen.

Je nach Ökostrom-Angebot kann die umgerüstete Produktionslinie mehr oder weniger Strom abnehmen – bis zu 25 Prozent plus oder minus. „Die Produktion tanzen zu lassen“ ist aber nicht einfach. 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.

Erneuerbare Energien werden dank M+E-Entwicklung besser nutzbar

Trimet entwickelt sein Pionier-Verfahren seit zwölf 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. „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.

Unternehmen investiert in Infrastruktur zur Nutzung von Energie

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

36 Millionen Euro hat der Mittelständler für die „virtuelle Batterie“ in die Hand genommen. „Das geht nur in einem Familienunternehmen, das langfristig denkt“. Und weil Trimet mit seinen rund 2.300 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. Angesichts des Kohleausstiegs wirbt Hauck 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.

Wir sind Deutschlands Fortschrittsmotor.
Wir sind die Unternehmen der Metall- und Elektro-Industrie.
Wir sind das Herz der Wirtschaft.

Fotos: Daniel Roth