Einführung

Die industrielle Aluminiumherstellung erfolgt durch die Schmelzflusselektrolyse nach dem Hall-Héroult-Verfahren. Auch nach jahrzehntelanger Optimierung besteht weiterhin Potential zur Effizienzsteigerung und der Minderung der Treibhausemissionen während der Aluminiumherstellung. Der Betrieb von Elektrolyseöfen außerhalb ihres optimalen Regelungsbereichs sowie lokale Prozessstörungen, wie beispielsweise Anodeneffekte oder Anodenansätze, führen zu einer schlechten Energieeffizienz und zu erhöhten Treibhausemissionen. 

Vorhaben

Der deutsche Aluminiumhersteller TRIMET Aluminium SE in Essen und der Lehrstuhl für Automatisierungstechnik/Informatik der Bergischen Universität Wuppertal streben daher innerhalb des Forschungsvorhabens EMPRO-Al die Entwicklung einer neuartigen und modularen Prozessregelung und -überwachung zur Effizienzsteigerung und der weiteren Reduktion von direkten und indirekten Treibhausemissionen an. Die Förderung des Vorhabens erfolgt durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) und wird einen Beitrag zum Thema Vermeidung von klimarelevanten Prozessemissionen in der Industrie (KlimPro-Industrie II) leisten.

Ziel

Das Vorhaben ist ab Oktober 2026 für eine Laufzeit von von drei Jahren angesetzt soll die jährlichen Treibhausemissionen am Standort Essen um geschätzt 12.326 t CO2_e reduzieren. Die neue Prozessregelung und -überwachung soll dabei den Herstellungsprozess auf mehreren Ebenen optimieren. Dazu zählt die Verringerung der Streuung der Badtemperatur der Elektrolyseöfen um den Sollwert, was unmittelbar zu einem geringeren Energieeinsatz sowie einer Verringerung von indirekten Treibhausemissionen führt. 

Gleichzeitig soll eine verbesserte Detektion von Prozessstörungen, wie Anodenansätze und Anodeneffekte, erzielt werden. Diese Störungen werden häufig erst mit zeitlicher Verzögerung erkannt, zu einem Zeitpunkt, an dem sie bereits zu erhöhten Emissionen und Energieverlusten geführt haben. Als Lösung wird innerhalb des Vorhabens daher nicht nur ein reaktives Regelungsverhalten verfolgt, sondern auch ein vorausschauender Regelungsansatz angestrebt, der durch ein innovatives Anodenstrommessverfahren gestützt werden soll.