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Teilprojekt 2: Anlagenbau

Ausgangssituation und Zielsetzung

Der Stromverbrauch eines Produktionsbetriebs setzt sich aus den Einzelverbräuchen der technischen Geräte und Anlagen zusammen, welche in einer Fabrik integriert sind. Die Einzelverbräuche der Anlagen variieren je nach Betriebszustand und weisen aufgrund von Einschaltvorgängen, Warmlaufphasen oder Prozesswechseln Lastspitzen auf. Durch zufällige ungünstige Überlagerung können diese Einzelstromverbräuche sich zu ungewollten, höheren Lastspitzen auf Fabrikebene aufsummieren. Diese Lastspitzen sind jedoch energiewirtschaftlich ungünstig, da diese von der Energieangebotsseite ebenfalls erbracht werden müssen.

Das Ziel des Teilprojekts 2 ist es, Möglichkeiten zu schaffen, Lastspitzen von technischen Anlagen zu vermeiden und den Energiebedarf von Anlagen ohne Einschränkung der Funktionsfähigkeit und Verfügbarkeit steuerbar zu gestalten. Am Beispiel einer typischen Fertigungsanlage wie einer Werkzeugmaschine und ausgewählten Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung werden Strategien dafür erarbeitet und prototypisch umgesetzt. Es werden zum einen Strategien zur geschickten Ansteuerung der Teilaggregate entwickelt und zum anderen technische Möglichkeiten untersucht, um Kurzzeitspeicher sowie Alternativkomponenten einzusetzen.

Vorgehensweise

Zur Steigerung der technischen Energieflexibilität wird in mehreren Schritten vorgegangen. Eine umfassende Datenaufnahme bei Referenzanlagen dient zur Orientierung und zum Verständnis des Gesamtsystems. Mithilfe von Messdaten werden die Möglichkeiten der Flexibilisierung systematisch erfasst. Sobald der Flexibilitätsgrad bestimmt worden ist, wird durch ein geschicktes Lastmanagement der Energiebedarf gleichmäßig zeitlich verteilt, um das Ziel der Reduzierung von Lastspitzen ohne Einschränkung der Verfügbarkeit und Prozesssicherheit der Anlagen zu erreichen. Für die Fälle in denen eine flexible Ansteuerung ohne Einschränkung nicht möglich ist werden die Anforderungen an die Anlagen sowie an die einzelnen Komponenten erfasst, um diese entsprechend zu optimieren. Für Lastspitzen, welche nicht durch ein geeignetes Lastmanagement ausgeglichen werden können, werden Alternativkonzepte erarbeitet. Diese Konzepte werden sowohl auf Anlagenebene als auch auf übergeordneter Systemebene erarbeitet. Wenn die Möglichkeiten zur Flexibilisierung der Energieverbräuche erarbeitet worden sind, gilt es die entsprechenden Möglichkeiten in einem Befehlsportfolio aufzuführen und einem übergeordneten Leitsystem zur Verfügung zu stellen. Durch die Definition von geeigneten Kommunikationsschnittstellen zwischen den Anlagen und dem Leitsystem wird die übergeordnete Steuerung ermöglicht.

Ansprechpartner

Julian Buderus

M.Eng.
Julian Buderus

Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm
ieg - Institut für Energie und Gebäude
Keßlerplatz 12
90489 Nürnberg

Tel.: +49 (0)911 5880-1830
Fax: +49 (0)911 5880-5846
Julian.Buderus(at)th-nuernberg.de
www.ieg.th-nuernberg.de

Richard Popp

Dipl.-Ing. (Univ.)
Richard Popp

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)
Technische Universität München
Boltzmannstraße 15
85748 Garching

Tel.: +49 (0)89 289-15588
Fax: +49 (0)89 289-15555
Richard.Popp(at)iwb.tum.de
www.iwb.tum.de