AlEnCycles – Aluminium-Redox-Cycles for the Production of Heat and Electricity for Buildings based on Renewable Energie

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: SI/502127

Description succincte (Anglais)

The project investigates the suitability of different raw materials for the production of electricity and heat from aluminium, and based on this, an energy storage cycle in which renewable energy is stored in aluminium and used to produce electricity and heat for buildings on demand.

Rapport final (Allemand)

Im Rahmen des Projekts AlEnCycles wurde die Verwendung von Aluminiumschrott aus Recyclingströmen für die Erzeugung von Wärme und Wasserstoff untersucht. Die Vorteile dieses Konzepts sind die hohe Energiespeicherdichte (23,6 MWh/m3) von Aluminium als Energieträger, die Möglichkeit, überall und jederzeit Wärme und Strom zu erzeugen, sowie eine potenziell kostengünstige Quelle für Aluminium. Wärme und Wasserstoff wurden aus sieben verschiedenen Aluminiumschrottquellen erzeugt. Die Umwandlungseffizienz lag bei sechs der Proben nahe bei 100 %. Die Analyse der erhaltenen festen Reaktionsprodukte ergab, dass diese aufgrund bestimmter metallischer Verunreinigungen nicht direkt zur Kalzinierung und Herstellung von elementarem Aluminium in einem herkömmlichen Schmelzflussverfahren verwendet werden können. Um eine ökologisch und ökonomisch sinnvolle Lösung zu finden, müssten die Reaktionsprodukte aufbereitet und gereinigt oder in - derzeit nicht existierenden - Schmelzöfen verwendet werden, die nur für die Herstellung von Aluminium für energetische Zwecke bestimmt sind. Wenn jedoch eine Lösung für dieses Problem gefunden werden kann, hat das Konzept das Potenzial für eine saisonale Energiespeicherung mit Kosten in der Größenordnung von 9 €-cts/kWh, wobei die Kosten für den Energieeinsatz und die Kosten für die Umwandlung der gespeicherten Energie in Wärme und Wasserstoff oder Elektrizität nicht berücksichtigt sind. Nach der in diesem Projekt durchgeführten LCA-Analyse reduziert die Bereitstellung von Wärme und Strom für Gebäude aus Al-to-Energy das damit verbundene GWP je nach verfügbarem (erneuerbarem) Strommix um 33 – 80 % gegenüber einem Mini BHKW auf der Basis von Erdgas. Die große Bandbreite dieser GWP-Werte ist das Ergebnis unterschiedlicher Umweltbelastungen, die mit verschiedenen Technologien und Datensätzen für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen verbunden sind.

Rapport final (Anglais)

Within the AlEnCycles project, the use aluminium scrap from recycling streams for the production of heat and hydrogen was investigated. Advantages of this concept are the high energy storage density (23.6 MWh/m3) of aluminium as an energy carrier, the possibility to produce heat and electricity anywhere, anytime, and a potential low-cost source of the aluminium. Heat and hydrogen was produced from seven different aluminium scrap sources. Conversion efficiency was close to 100 % for six of the samples. Analysis of the obtained solid reaction products showed that, due to the presence of certain metal impurities, the resulting reaction products cannot be used directly for calcination and production of elementary aluminium in a conventional smelter process. In order to reach an ecologically and economically viable solution, reaction products would have to be treated and purified or used in – currently not existing - smelters dedicated only for the production of aluminium for energetic purposes. However, if a solution for this problem can be found, the concept has the potential for seasonal energetic energy storage with cost in the range of 9 €-cts/kWh, excluding cost of energy input and cost for converting the stored energy into heat and hydrogen or electricity. According to the LCA analysis that was performed in this project, providing heat and electricity for buildings from Al-to-Energy units reduces GWP, depending on the available (renewable) electricity mix by 33-80% compared to a mini-CHP unit that is based on natural gas. The large range of these GWP value is a result of different environmental burdens associated with different technologies and datasets for renewable electricity production.

Documents annexés

• Final Report [PDF] 3'716 kB