铝冶炼似是一个连续的电解过程,需要大量的电能。
铝具有很高的反应性,与氧具有很强的化学结合力。因此需要很大的能量才能将氧化铝(Al2O3)中的氧和铝元素分离。一般情况下,生产一吨铝水需要13-15兆瓦时直流电。
因此,电解铝厂的附近必须具有经济、可靠,而且长期丰富的电力资源。水电在铝工业的能源消耗中具有举足轻重的地位,占据了全球铝工业能源消耗的大约40%。
电解铝厂可以从本地、地区或者国家的电力供应商处购电,可以是单电源或者多电源,也可以自己发电。一般情况下,都是单电源供电。铝工业的电力消耗中,大约30%是铝厂自备电厂提供的。
发电厂
在热电厂,燃料中的化学能通过燃烧转化成热能(或者直接利用热能,比如地热能)。热能(通常是以水蒸汽的形式)通过涡轮转化成机械/旋转能,然后再通过发动机转化成电能。
蒸汽涡轮机的效率受制于所产生的蒸汽的最高温度,与所用的燃料没有直接关系。在同样的蒸汽状态下,所有的热电厂都有同样的热效率。总体来说,如果一个系统在稳定状态(基本载荷)下工作,其效率要高于在不稳定状态(峰值载荷)下工作的系统。电解铝厂需要稳定的电源,在维持基本负载方面起着重要的作用。电解铝厂还可以在一定程度上调节自身的电力需求,为发电机和配电器提供基本载荷,使其可以满足其它用户、城市以及其它工业的峰值需求。
水电厂是通过一个或者多个水轮机将蕴藏在水体中的能量释放出来(机械能),水轮机和发电机连接,从而产生电能。尽管水力发电的成本相对较低,使其成为一种具有竞争力的可再生电力资源,但水电厂需要建造大坝,这方面需要巨大的投入。由于电解铝厂可以保障稳定的基本载荷,所以电解铝厂的加入,或者二者的共同开发,对于发电厂和当地社区都有好处,可以确保可靠、低排放以及安全的电力供应。
整流和使用
发电厂发的电是交流电(AC),而霍尔-埃鲁法需要的是直流电(DC);因此,电解铝厂需要通过位于厂内的整流变压器将交流电整流为直流电,供电解铝厂使用。电解铝厂的其它生产过程或者辅助设施(比如烟气处理、加热或者照明)会用到部分交流电,每个厂的交流电用量都不一样。