Factories4Renewables Optimierung von industriellen Produktionsprozessen für eine Versorgung mit 100% erneuerbaren Energien

Ziel des Projekts ist die Erforschung von Methoden, die industriellen Produktionsanlagen erlauben, die Planung ihrer Fertigungsschritte so an die Verfügbarkeit von (elektrischer) Energie anzupassen, dass ein netzseitig verfügbares Energieerzeugungsprofil zu mehr als 95% eingehalten wird und es zu keinen Lastspitzen kommt. Die besondere Herausforderung liegt dabei in der Berücksichtigung der mit zunehmendem Planungshorizont steigenden Prognoseunsicherheit der verfügbaren Energieprofile. Die Methoden werden simulationsgestützt und experimentell an einem Use Case aus der Automobilindustrie getestet. Letztlich macht das Projekt industrielle Prozesse zu planbaren (elektrischen) Lasten, die das netzdienliche Verhalten verbessern und die Stabilität des Energienetzes sichern, und es hilft die Vision einer vollständigen Versorgung mit erneuerbaren Energien umzusetzen.

Ausgangssituation

Die Planung industrieller Fertigung ist heute primär vom Ziel einer optimalen Auslastung der Produktionsanlagen unter Berücksichtigung der zeitlichen Vorgaben für die einzelnen Aufträge getrieben. Überlegungen zum optimierten Einsatz von Energie spielen dabei, wenn überhaupt, z.B. in der Vermeidung von Lastspitzen, nur eine untergeordnete Rolle.
Das ehrgeizige Ziel einer 100%-Versorgung aus erneuerbarer Energie (#mission 2030) ändert jedoch die Erzeugungsstruktur wesentlich. Durch die Neuausrichtung der Energieversorgung tritt der Energieträger Strom immer stärker in den Vordergrund. Viele Bereiche, die derzeit mit fossilen Energieträgern betrieben werden, werden schrittweise auf Strom umgestellt. Dies reicht von Heizungssystemen über Prozesswärme bis hin zur Mobilität. Bei einem höheren Strombedarf bedeutet die Volatilität von erneuerbarer Energie für industrielle Anlagen, dass eine Produktionsplanung zwingend die Verfügbarkeit von Energie berücksichtigen muss, damit die übergeordneten Ziele der #mission 2030 erreichbar sind. Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien geht der Grundlastanteil der Kraftwerkskapazitäten zurück, und die Energieerzeugung wird zunehmend volatil. Ein fixes Lastprofil ist unter diesen Umständen oft nicht mehr realistisch, vielmehr sollte die Last an die verfügbare Energie angepasst werden.