Wie ge­lingt die Ener­gie­wen­de für die pro­du­zie­ren­de In­dus­trie?

Das SynErgie-Konsortium (1. Reihe v. l. n. r.): Stefan Seifermann (Leiter SynErgie-Geschäftsstelle), Prof. Eberhard Abele (Projektsprecher), Heribert Hauck (Trimet Aluminium), Prof. Alexander Sauer (Uni Stuttgart), Prof. Hans Ulrich Buhl (Uni Augsburg), Professor Matthias Putz (Fraunhofer IWU; Bild: TU Darmstadt)

Die Energiewende bringt Bewegung in den Strommarkt. Je höher die Anteile von Wind- und Sonnenstrom sind, desto stärker schwankt das Angebot an elektrischer Energie und damit ihr Preis. Die Industrie sucht deshalb nach Möglich­keiten, wie sie ihren Strombedarf daran anpassen kann. Das vom Bundes­ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Konsortial­projekt SynErgie untersucht, wie vor allem energieintensive Produktionsprozesse ihren Stromverbrauch zeitlich flexibler gestalten können. An dem Projekt beteiligt sind Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Sie erforschen, wie sich die Versorgung der Produktion mit Druckluft und technischen Gasen für diese Flexibili­sierung nutzen lässt.

„Druckluft und technische Gase wie Stickstoff lassen sich gut speichern. Es bietet sich an, sie dann zu produzieren, wenn der Strompreis gerade günstig ist“, erklärt Jörg Franke, Leiter des Lehrstuhls Fertigungs­automatisierung und Produktions­systematik „Die Bereitstellung von Druckluft ist eine durchaus relevante Stell­schraube. In Deutschland wenden Industrie­betriebe dafür etwa sieben Prozent ihres Strombedarfs auf“, ergänzt der Wirtschafts­ingenieur Ralf Böhm, der das Projekt am Lehrstuhl koordiniert. Bisher halten die Kompressoren meist die Druckluft­speicher auf einem bestimmten Niveau. Künftig sollen die Anlagen automatisch anhand des prognos­tizierten Bedarfs an Druckluft und der Vorhersagen für die Strompreise der nächsten Stunden oder Tage gesteuert werden. Ein ähnliches Vorgehen bietet sich für Stickstoff an. Das Gas ist in großen Mengen in der Umgebungsluft enthalten, weshalb es viele Betriebe aus Druckluft herstellen.

Grundlage für ein solches Konzept ist ein Industriebetrieb 4.0, der seine Produktions­abläufe anhand von Produktion­splanung, Zustands­daten aller Anlagen, Strompreis­entwicklung und vieler anderer Kenngrößen automatisch steuert.

Die erste Projektphase soll unter anderem klären, welche Messdaten für eine automatisierte Steuerung der Druckluft- und Stickstoff­produktion nötig sind. Die FAU-Forscher untersuchen dazu die Versorgungs­anlagen und messen an allen Anlagen-Komponenten Stromverbrauch, Gas- bzw. Luftproduktion und verschiedene Zustands­größen. Eine Frage ist unter anderem, welche Messgrößen an welchen Stellen der Anlage und in welch zeitlicher Auflösung erhoben werden müssen. Außerdem wollen sie weitere Ansatzpunkte ausleuchten und beispielsweise klären, ob und wann eine zusätzliche Speicherung der Gase ökonomisch sinnvoll ist.

Der zweite Punkt ist die Erstellung von Bedarfs­prognosen für Stickstoff oder Druckluft. Dafür braucht man eine Datenbasis, anhand der für bestimmte Prozess­schritte oder Produktions­aufgaben der Druckluftbedarf vorhergesagt werden kann. Die Forscher wollen unter anderem für beispiel­hafte Produktions­anlagen klären, welche Art von Messungen nötig sind, sowie an welchen Stellen der Anlage und wie oft diese erhoben werden müssen.

Industriebetriebe, die ihren Strombedarf flexibel steuern können, sind ein wichtiger Bestand­teil für die intelli­genten Strom­netze der Zukunft. Diese Smart Grids sollen künftig Strom­angebot und Bedarf in der Balance halten, indem sie Verbraucher, Speicher und Erzeuger automatisch aussteuern und dafür zum Beispiel auch die Prognosen der Industrie über ihren Strombedarf für die nächsten Minuten und Stunden heranziehen.

SynErgie – kurz für Synchronisierte und energie­adaptive Produktions­technik zur flexiblen Ausrichtung von Industrie­prozessen – ist eines von vier „Kopernikus-Projekten für die Energiewende“, die das BMBF über die nächsten zehn Jahre fördert. Bis 2018 stellt das BMBF bis zu 120 Millionen Euro für die vier Projekte bereit. Unter Leitung des Instituts für Produktions­management, Technologie und Werkzeug­maschinen der TU Darmstadt haben sich insgesamt 84 Partner aus Industrie und Forschung in SynErgie zusammen­geschlossen. (Quelle: FAU)

Links: Kopernikus-Projekt SynErgie, Bundesministerium für Bildung und Forschung, Grundlagen­forschung Energie, Bonn

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