FOREnergy - Die energieflexible Fabrik

Die Flexibilität im Stromverbrauch einer Fabrik ist durch verschiedene Rahmenbedingungen, wie z. B. maximale Stillstandszeiten oder eine zu produzierende Mindeststückzahl, begrenzt. Durch den Einsatz von zusätzlichen Energiespeichern oder dezentralen Erzeugern innerhalb einer Fabrik sollen weitere Potenziale zur Flexibilisierung des Strombezugs einer Fabrik geschaffen werden.

Je nach Anforderung der Fabrik sollen Speicher und Erzeuger abhängig von energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen ausgewählt und dimensioniert werden. Dazu soll ein Software Tool entwickelt werden, das auf Basis von fabrikspezifischen Eingangsdaten Empfehlungen zum Einsatz von Speichern und dezentralen Erzeugern in Unternehmen liefern und als Umsetzungsleitfaden für die ermittelten Ergebnisse dienen.

Neben theoretischen energiewirtschaftlichen Untersuchungen von Speichern und Erzeugern soll eine Versuchsanlage am Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik der TUM aufgebaut werden. Dabei wird die in der Industrie weit verbreitete Querschnittstechnologie Druckluft bezügliche ihrer Flexibilität untersucht. Ziel ist es, neue Konzepte für die Nutzung vorhandener oder zusätzlicher Druckluftspeicher zur Steuerung des Stromverbrauchs bzw. zur Stromer-zeugung zu entwickeln und den Einfluss auf die Flexibilität zu bewerten. Dabei ist ein intelligentes Speichermanagement ebenso im Fokus wie die Entwicklung innovativer Regelalgorithmen.

Um die theoretisch und am Prüfstand ermittelten Ergebnisse zu validieren, soll in einem Pilotversuch ein Speicher oder dezentraler Erzeuger für eine reale Anwendung ausgewählt, dimensioniert und schließlich in die Produktionsumgebung integriert werden. Im Betrieb werden anschließend erste reale Messdaten erfasst und analysiert und die Betriebsweise hinsichtlich der Energieflexibilität der Fabrik optimiert.

Um Stromangebot und -nachfrage auch bei sehr hohen Anteilen erneuerbarer Energien noch in Einklang bringen zu können, werden als mögliche Flexibilisierungstechnologien der Ausbau des Stromnetzes sowie die Installation zentraler und dezentraler Energiespeicher diskutiert. Eine weitere Möglichkeit bietet die flexible Anpassung der Stromnachfrage an das aktuelle Energieangebot. Neben Haushalten verspricht insbesondere die Integration produzierender Unternehmen als Mikroversorger in den Strommarkt große Potenziale.

Während produzierende Betriebe und Fabriken ihren Strombezug heute häufig entweder gar nicht planen oder im Rahmen eines Spitzenlastmanagements lediglich betriebswirtschaftlich optimieren, könnte in Zukunft eine übergeordnete, energiewirtschaftlich optimierte Steuerung des Strombezugs im Rahmen prozesstechnisch und betriebswirtschaftlich vertretbarer Grenzen zur verbesserten Integration erneuerbarer Energien beitragen. Eine gesamtwirtschaftlich optimale und effiziente Form der Abstimmung von Stromangebot und -nachfrage lässt sich über die Nutzung von Marktmechanismen erreichen.

Eine gesamtwirtschaftlich optimale und effiziente Form der Abstimmung von Stromangebot und -nachfrage lässt sich über die Nutzung von Marktmechanismen erreichen. Die heutigen Marktstrukturen und -regeln wurden jedoch nicht auf eine solche Teilnahme flexibler Verbraucher ausgelegt, so dass technische, regulatorische und wirtschaftliche Hindernisse einer Umsetzung verbraucherseitiger Flexibilisierungsmaßnahmen derzeit noch im Wege stehen. Es müssen also erst Preisfunktionen bzw. Marktstrukturen abgeleitet werden, die Anreize für produzierende Unternehmen bieten, ihren Strombedarf für den Energieversorger vorteilhaft zu steuern. Weiterhin müssen Konzepte zur technischen Integration der Unternehmen in das Stromnetz entwickelt werden. Diese Forschungsaufgaben sollen im Rahmen des Teilprojekts Energieversorgung durchgeführt werden.