Daniel Burton, Business Development Manager and electrification expert, KanthalDa die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen weiter in die Höhe schnellt, nimmt auch der weltweite Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien zu. Damit Batterietechnologie jedoch wirklich einen Beitrag zu einer Zukunft ohne fossile Brennstoffe leisten kann, müssen die Hersteller auch die Klimaauswirkungen ihrer eigenen Betriebe untersuchen.

Indem bei der Schwefelsäure-Röstung gasbefeuerte durch elektrische Heizsysteme ersetzt werden, können Lithiumhersteller erhebliche Kosten-, Effizienz- und Umweltvorteile erzielen. Aber was ist mit den möglichen Fallstricken? Wir haben die Kanthal-Experten Sachin Pimpalnerkar, Global Segment Manager for Renewables, und Daniel Burton, Experte für Elektrifizierung, nach ihrer Meinung gefragt, wie man die Vorteile eines Wechsels nutzen und die Hindernisse überwinden kann.

DIE VORTEILE

Elektrisches Heizen ist eine bewährte Technologie. Laut Daniel Burton besteht ein allgemeines Missverständnis, dass elektrisches Heizen eine unerprobte Technologie ist.

„Wir müssen uns bewusst machen, dass wir nicht den eigentlichen Prozess ändern, sondern nur die Art und Weise, wie die Wärme zugeführt wird“, sagt er. „Dafür verwenden wir unsere Standard-Heizelemente, die bereits in der Lithium-Ionen-Industrie eingesetzt werden und für die wir umfangreiche Referenzen haben.“

Thermischer Wirkungsgrad

Elektrische Heizsysteme bieten deutliche Effizienzvorteile gegenüber Gasheizungen. Der erste liegt im thermischen Wirkungsgrads.

„Beim Heizen mit Gas geht viel heiße Luft durch den Auslass verloren – und verlorene Wärme bedeutet Ineffizienz,“ sagt Burton. Er fügt hinzu, dass elektrische Heizsysteme unter anderem deswegen wesentlich effizienter sind, weil sie keinen Wärmeverlust durch Abgase haben.

Kosteneffizienz

Sachin Sachin Pimpalnerkar, Global Segment Manager for Renewables, KanthalEin erheblich verbesserter thermischer Wirkungsgrad führt direkt zu einer verbesserten Kosteneffizienz, da weniger Energie verbraucht wird.

Wie Sachin Pimpalnerkar erklärt, erfordert die Schwefelsäure-Röstung außerdem mehr Ausrüstung, wenn Gasheizer verwendet werden.

„Für diesen Prozess werden in der Regel eine Menge komplexer Verrohrung, Brenner, Durchflussregler, Klappen und Ventilatoren benötigt“, sagt er. „Elektrisches Heizen ist kostengünstiger, unkomplizierter und wartungsfreundlicher, da nicht ganz so viel zusätzliche Ausrüstung benötigt wird.“

Die elektrische Heizung ist auch weniger kostspielig, wenn es um Arbeitsstunden geht. Sie muss nicht ständig überwacht werden und kann sogar ferngesteuert betrieben werden.

Umweltleistung

Elektrisches Heizen belastet die Arbeitsumgebung nicht mit CO2, NOx, CO, SOx oder Lärm, unabhängig von der Energiequelle. Wenn der gesamte Prozess mit erneuerbarer Energie betrieben wird, werden außerdem keine Emissionen in die Umwelt freigesetzt.

Dies ist besonders relevant für den schnell wachsenden Elektrofahrzeug-Markt.

Wenn für den Kalzinierungsprozess keine fossilen Brennstoffe verwendet werden, wird der Kohlenstoff-Fußabdruck der Batterie erheblich reduziert

„Skeptiker stellen gerne in Frage, wie umweltfreundlich ein Elektrofahrzeug wirklich ist. Sie argumentieren, dass die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien viel Kohlenstoff ausstößt“, sagt Burton. „Wenn allerdings beim Kalzinierungsprozess keine fossilen Brennstoffe verwendet werden, verringert sich der CO2-Fußabdruck der Batterie erheblich.“

Produktionseffizienz

Da es sich beim elektrischen Heizen um einen kontrollierteren Erhitzungsprozess handelt, können die Temperaturen und Heizzonen fein abgestimmt werden, um die Qualität zu verbessern.

„Elektrische Heizsysteme ermöglichen eine hervorragende Temperatursteuerung, die den Ertrag und die Produktionsqualität beeinflusst“, sagt Pimpalnerkar. „Weniger Ausschuss entspricht direkt einer höheren Produktionseffizienz.“

Installation und Wartung

Elektrische Heizsysteme sind einfacher zu installieren. Sie benötigen nur Strom, der in allen Einrichtungen vorhanden ist, auch in solchen, in denen es möglicherweise keinen Zugang zu Gas gibt.

„Der Wegfall von komplexen Verrohrung und zusätzlicher Ausrüstung erleichtert die Installation“, sagt Pimpalnerkar.

„Außerdem gilt: Je weniger Ausrüstung man hat, desto weniger muss gewartet werden.“ „In diesem Fall stellt man einfach elektrische Heizelemente in einen Ofen und schaltet ihn ein.“

Während Gasbrenner regelmäßig neu kalibriert werden müssen, erledigt das elektrische System dies automatisch, wodurch der Wartungsbedarf weiter reduziert wird.

MÖGLICHE FALLSTRICKE

Wenn Sie seit vielen Jahren mit einer Gasheizung arbeiten, haben Sie möglicherweise Bedenken, auf eine Elektroheizung umzusteigen. Pimpalnerkar und Burton halten diese Bedenken jedoch für weitgehend unbegründet, da Strom den Betrieb einfacher, sicherer und langfristig rentabler macht.

Werksaufbau

Ein elektrisches Heizsystem kann überall dort platziert werden, wo Sie einen Gasbrenner verwenden würden.

„Sie können denselben Ofen verwenden: Nehmen Sie einfach die Gasbrenner und die zugehörige Ausrüstung heraus und setzen Sie das elektrische Heizsystem ein“, sagt Burton.

„Vielleicht müssen Sie in Ihre eingehende Stromversorgung investieren“, räumt er ein. „Der Kapazitätsbedarf könnte aber aufgrund der verbesserten thermischen Effizienz geringer sein als erwartet.“

Installation

Eine elektrische Heizung ist genauso einfach – oder sogar einfacher – zu installieren wie eine Gasheizung.

„Die Einrichtung ist viel einfacher – Sie schalten einfach die Stromversorgung ein und die Steuerung kümmert sich um die nächsten Schritte“, sagt Pimpalnerkar. „Sie brauchen keine Gasleitungen oder Abgasentlüftung.“

Gleiches gilt für die Wartung, die praktisch komplett entfällt.

„Die Heizelemente müssen alle paar Jahre ausgetauscht werden, was problemlos von einem Elektriker vor Ort durchgeführt werden kann“, fügt er hinzu.

Zugang zu Ökostrom

Es versteht sich von selbst, dass der Umstieg auf Strom in Ländern wie Kanada und Skandinavien sinnvoller ist, denn dort ist erschwinglicher, erneuerbarer Strom leicht verfügbar. Allerdings erweitert sich der Zugang auch andernorts, unter anderem auch in Deutschland, wo Ökostrom-Cluster gegründet werden, um solche Projekte zu unterstützen.

Auch in Märkten, in denen der Zugang zu Ökostrom noch nicht so weit verbreitet ist, sei der Umstieg eine Überlegung wert, betont Daniel Burton – zumal viele in den kommenden Jahren den Zugang zu erneuerbaren Energien ausbauen werden.

„Angesichts der aktuellen politischen Lage ist Gas sehr volatil geworden, sowohl was die Kosten als auch die Versorgung betrifft. Viele Unternehmen möchten weniger darauf angewiesen sein“, sagt er.

Kosten im Vergleich zu Gas

Während die Stromkosten von Land zu Land unterschiedlich sein können, glaubt Burton dennoch, dass wir eine globale Verschiebung zugunsten von Elektrizität erleben werden.

„Dies wird umso deutlicher werden, je mehr erneuerbare Energien zum Einsatz kommen“, sagt er. „Während die Kosten für alle Arten von Energie gestiegen sind, ist Gas am teuersten geworden.“

Investitionskosten und ROI

Bei der Umstellung von Gas auf elektrisch hängt die Investitionsrentabilität von den Kosten für Strom im Vergleich zu Gas und dem Standort der Fabrik ab. So wird beispielsweise in Ländern mit hohen Strafen für CO2-Emissionen die Umstellung auf eine CO2-neutrale Produktion immer zwingender.

Während die Nachrüstung eines bestehenden Systems anfangs ziemlich kostspielig sein kann, sollte sich die Amortisation in den meisten Fällen recht schnell einstellen, erklärt Burton.

„Für alle Kunden, die an einer Umstellung von Gas auf Strom interessiert sind, können wir die Amortisationszeit bewerten und bei der ROI-Berechnung helfen“, sagt er.

Schulung und Produktionswissen

Für Fabrikbetreiber hat die Umstellung von Gas auf Elektrik keine negativen Auswirkungen.

„Einmal in Betrieb genommen, funktioniert der Elektroofen genauso wie ein Gasofen“, sagt Pimpalnerkar. „Die Schnittstelle ist fast identisch und die Produktionsmethoden ändern sich nicht. Der einzige wichtige Unterschied, den die Bediener bemerken werden, ist dieser: kein schädliches Gas, kein Lärm und keine Sicherheitsbedenken in Bezug auf Gas in der Produktionsstätte.“