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Supraleitender Magnetheizer: 30 % weniger Strom in der Aluminiumproduktion

Tausende von MWh kostet das Erwärmen von Metallen. Ein supraleitender Induktionsheizer würde zu extremen Energieeinsparungen führen.

Blick in die Fertigung von supraleitenden Magnetbändern von THEVA. Bildquelle: © THEVA

Blick in die Fertigung von supraleitenden Magnetbändern von THEVA.

Ungefähr die Hälfte der Energie geht in Induktionsheizern beim Erzeugen des Magnetfelds durch Kupferspulen und Wechselstrom verloren. Während die herkömmlichen Erwärmungsmethoden auf einen Wirkungsgrad von höchsten 50 Prozent kommen, erreichen neue supraleitende Magnetheizer 70 Prozent. Außerdem können sie robust und wartungsarm ausgelegt werden.

Einen solchen »RoWaMag« (robuster und wartungsarmer Magnetheizer) wollen THEVA, Bültmann, Beck Maschinenfabrik und das KIT/ Institut für Technische Physik (ITEP)  gemeinsam entwickeln. Das BMWi hat dem Projektantrag jetzt zugestimmt.

Konkret soll der RoWaMag in einem Bolzenofen Einsatz finden, der Teil einer Produktionslinie zur Herstellung von Strangpressprofilen ist. Im Magnetheizer werden eingebautem HTS-Magnete und HTS-Leiter der zweiten Generation arbeiten.

Durch seine kompakte Bauweise, ein langlebiges und robustes Kühlsystem sowie einen unterbrechungsfreien Betrieb bei Ausfall und Wartung eines Kühlers versprechen sich die Projektbeteiligten eine technisch und wirtschaftlich zukunftsweisende Lösung für den breiten Einsatz des Magnetheizers.

55.000 MWh Energieeinsparung

Ganz konkret könnten so allein die 160 Strangpressanlagen der deutschen Aluminiumindustrie pro Jahr bei der Verarbeitung von 800.000 Tonnen Aluminium 55.000 MWh Strom und somit 30 Prozent einsparen. Dies entspricht der jährlichen Stromzeugungskapazität von 14 mittelgroßen Windkraftanlagen. Der CO2-Ausstoß in diesem Sektor würde pro Jahr um über 30.000 Tonnen sinken.

Die Idee ist nicht neu: Bereits im Jahr 2009 hatten Petra Bültmann-Steffin und Dr. Carsten Bührer den deutschen Umweltpreis für ihren neuartigen Induktionsheizer auf Basis der Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) Technologie erhalten. Doch das Projekt kam ins Stocken und ein breiter Marktdurchbruch gelang nicht, weil die Firma Zenergy Power Insolvenz anmelden musste.

Nun nimmt das Projekt wieder Fahrt auf. »Durch unsere Erfahrung in der Serien-Herstellung von Hochtemperatur-Supraleitern (HTS) der zweiten Generation sind wir der Überzeugung, den damals aufgetretenen Problemen sehr gut begegnen zu können. Diese bestanden in einer zu geringen Magnetfeldstärke, Schwächen in der Spulenkonstruktion und Kühlung und daraus resultierende Stillstandzeiten. All dies gehört heute eigentlich der Vergangenheit an, wie wir bereits in verschiedenen Projekten beweisen konnten«, erklärt Dr. Werner Prusseit, Geschäftsführer von THEVA, die im Projekt für die Fertigung des Hochtemperatur-Supraleiters und die Entwicklung der Magnetspule verantwortlich ist.

Induktionsheizer kommen in der Industrie bei der Fertigung von Profilen und Rohren aus Aluminium, Kupfer, Kupferlegierungen und z.B. Titan und Magnesium zum Einsatz. Die Produkte werden u.a. für Karosserien in Leichtbauweise oder für Kupferleiter in der E-Mobilität eingesetzt. Die Temperaturerhöhung sorgt dafür, dass Werkstoffe weich und formbar gemacht werden. So können sie gezielt in die entsprechenden Bauteile umgeformt werden – mit deutlich geringerem Kraftaufwand. Die Induktion sorgt, im Gegensatz zu anderen Erhitzungsmethoden, für eine gleichmäßige Erwärmung und damit für bestmögliche Ergebnisse und schnellere Taktzeiten in der Produktion.