05.01.2021 SynErgie

100 Tage in Betrieb: Energieflexible Luftzerlegungsanlage läuft erfolgreich

Die erste kommerziell genutzte Luftzerlegungsanlage auf Basis des FlexASU-Konzepts hat im August ihren Betrieb aufgenommen – und produziert seit mehr als 100 Tagen energieflexibel erfolgreich Stickstoff, Sauerstoff und Argon. Ein wichtiger Schritt in Richtung Energiewende.

Das Bild zeigt die erste kommerziell genutzte Luftzerlegungsanlage im dänischen Vejle.
Von außen wie immer, von innen ganz neu: Die erste kommerziell genutzte Luftzerlegungsanlage im dänischen Vejle. Foto: SynErgie/ Linde

Raus aus der Forschung, rein in die Anwendung: Im August 2020 hat SynErgie-Projektpartner Linde eine energieflexible Luftzerlegungsanlage auf Basis des FlexASU-Konzepts am dänischen Standort Vejlein Betrieb genommen. Nach 100 Tagen fällt die erste Bilanz der FlexASU positiv aus. Zuvor wurden in Vejle kommerzialisierte Flexibilisierungsmaßnahmen an einer Luftzerlegungsanlage am Standort Röthenbach an der Pegnitz getestet und im Rahmen des Kopernikus Projektes SynErgie ausgewertet. Die Erkenntnisse aus der ersten Projektphase des SynErgie-Projekts waren nun maßgeblich für die Flexibilisierung der neuen Anlage.

Luftzerlegungsanlagen, sogenannte Air Separation Units (ASU), eignen sich aus zwei Gründen besonders gut für eine energieflexible Produktion: Erstens verbrauchen sie viel Energie – und haben damit ein hohes Flexibilitätspotenzial. Zweitens bietet der Prozess der Luftzerlegung hervorragende Möglichkeiten der Produktspeicherung: Wird die Produktion gesteigert, können gewonnene Flüssiggase in Tanks gelagert werden.

Die energieflexible Produktion bildet einen Schlüsselbaustein der Energiewende: Mit steigendem Anteil erneuerbarer Energie nehmen Schwankungen im Stromnetz deutlich zu. Industriebetriebe können diese Schwankungen durch Anpassung ihrer Stromnachfrage an das Angebot ausgleichen. Wegen des besonders hohen Strombedarfs bei der Luftzerlegung, ist der mögliche netzdienliche Effekt hier besonders groß.

Wie funktioniert kryogene Luftzerlegung?

Bei der kyrogenen Luftzerlegung wird zunächst die Umgebungsluft durch einen Filter angesaugt und verdichtet. Anschließend wird die Luft abgekühlt, unerwünschte Verunreinigungen wie Staub oder Kohlendioxid werden in Absorbern abgetrennt. Durch Wärmeaustausch und Expansion wird die Luft weiter abgekühlt, sodass sie einen Temperaturbereich von -170 C° bis -193 C° erreicht. Aufgrund verschiedener Druckniveaus und der extrem niedrigen Temperaturen ist es möglich, die unterschiedlichen Siedepunkte der Gase zu erreichen. So lassen sich die einzelnen Bestandteile der Luft verflüssigen und voneinander trennen. Je nach Art der Luftzerlegungsanlage werden die Endprodukte als Flüssiggase in Produkttanks oder als Gase per Pipeline zu den Kunden transportiert.

Das Foto zeigt die erste kommerziell genutzte Luftzerlegungsanlage in Dänemark.
Foto: SynErgie/ Linde

Um Luft in ihre Bestandteile zu zerlegen, müssen mit hohem energetischen Aufwand extrem niedrige Temperaturen erzeugt werden. So niedrig, dass sich die Umgebungsluft durch Rektifikation in seine Bestandteile zerlegen lässt: Hauptsächlich also Stickstoff (macht etwa 78 Prozent der Luft aus) und Sauerstoff (21 Prozent) – aber auch Argon (0,9 Prozent) und weitere Gase.

Warum ist Luftzerlegung wichtig?

Beispielsweise die Chemie- und die Stahlindustrie benötigen Gase wie Stickstoff und Sauerstoff für die Produktion. Diese in Reinform zu gewinnen ist allerdings extrem kompliziert. Die Luftzerlegung bietet eine Möglichkeit, große Mengen dieser Gase direkt aus der Luft zu entnehmen. Anschließend dient beispielsweise Stickstoff als industrielles Kältemittel und als Kühlmittel für tiefkalte Transporte.

Die neue FlexASU des Industriegase- und Engineering-Unternehmens Linde ist in der Lage, Teile dieses energieintensiven Prozesses zeitweise abzuschalten, ihren Energiebedarf dadurch zu flexibilisieren und damit an die Verfügbarkeit von regenerativ erzeugtem Strom anzupassen. Der erfolgreiche Betrieb der Anlage ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer energieflexiblen Industrie.