FOREnergy die energieflexible Fabrik

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1 FOREnergy die energieflexible Fabrik 4. A³ Wissenschaftsdialog Energie "Virtuelle Kraftwerke - Intelligente Netze - Energiespeicherung" 23. November 2012, Universität Augsburg Peter Tzscheutschler Technische Universität München Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik 1

2 FOREnergy die energieflexible Fabrik Motivation und Zielsetzung des Forschungsverbundes 1. Reduktion des Energieverbrauchs und Ausgleich von Lastspitzen produzierender Unternehmen 2. Synchronisation von Energieangebot und -nachfrage durch Produktionsplanung und -steuerung Energieangebot Energienachfrage 3. Kurzfristige Lastverschiebungen durch produzierende Unternehmen zur Stabilisierung der Stromnetze 2

3 Struktur des Forschungsverbundes TP 6: Energieversorgung Planung Technik TP 3: Energiespeicherung und dez. Erzeugung TP 5: Produktions- -planung und -steuerung TP 4: Leitsystem TP 2: Anlagenbau TP 7: Bewertung TP 1: Transparenz TP 8: Demonstrator 3

4 Globalinformationen zum Forschungsverbund TP 6: Energieversorgung TP 5: Produktions -planung und -steuerung Förderung durch die Bayerische Forschungsstiftung Verbundleiter: Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart (TUM) Projektdauer: 3 Jahre Finanzvolumen: ca. 4 Mio. TP 3: Energiespeicherung TP 1: Transparenz TP 8: Demonstrator TP 4: Leitsystem TP 2: Anlagenbau TP 7: Bewertung Förderquote: ca. 50% 4

5 Struktur des Forschungsverbundes TP 6: Energieversorgung Planung Technik TP 3: Energiespeicherung und dez. Erzeugung TP 5: Produktions- -planung und -steuerung TP 4: Leitsystem TP 2: Anlagenbau TP 7: Bewertung TP 1: Transparenz TP 8: Demonstrator 5

6 TP3 Energiespeicherung und dezentrale Erzeugung Übersicht Analyse möglicher Speicher- und Erzeugertechnologien zur Erhöhung der Flexibilität des Strombezugs einer Fabrik. Projektteam: Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik, TUM, München BMW Group, München Franken Guss GmbH & Co. KG, Kitzingen Kaeser Kompressoren AG, Coburg Lech-Stahlwerke GmbH, Meitingen 6

7 TP3 Energiespeicherung und dezentrale Erzeugung Ausgangssituation Energiespeicher derzeit in Produktionsumgebungen kaum eingesetzt Betriebsweise vorhandener Speicher und nicht mit dem Ziel der Flexibilisierung Zielsetzung Flexibilisierung des Strombezugs einer Fabrik durch den Einsatz von Speichern und dezentralen Erzeugern 7

8 TP3 Energiespeicherung und dezentrale Erzeugung Arbeitspaketbeschreibung AP1: Theoretisches Potenzial Ermittlung theoretischer Potenziale von Energiespeichern und -erzeugern AP2: Technisches Potenzial Analyse der Anforderungen an die Integration von Speichern in das Produktionsumfeld AP3: Prüfstandsversuch Prüfstandsuntersuchungen anhand einer ausgewählten Speichertechnologie Definition der Anbindung des Energiespeichers an das Leitsystem 8

9 TP3 Energiespeicherung und dezentrale Erzeugung Arbeitspaketbeschreibung AP4: Realisierung im Pilotprojekt Identifikation geeigneter Fabriken/Prozesse Auswahl geeigneter Technologie Planung, Integration und Optimierung eines Speichers in einem realen Produktionsumfeld AP5: Umsetzungsleitfaden Zusammenfassung der bisherigen Ergebnisse Entwicklung eines Umsetzungsleitfadens für die Integration von Speichern und dezentralen Erzeugern in Fabriken 9

10 Struktur des Forschungsverbundes TP 6: Energieversorgung Planung Technik TP 3: Energiespeicherung und dez. Erzeugung TP 5: Produktions- -planung und -steuerung TP 4: Leitsystem TP 2: Anlagenbau TP 7: Bewertung TP 1: Transparenz TP 8: Demonstrator 10

11 TP6 Energieversorgung Übersicht Das Teilprojekt Energieversorgung soll Maßnahmen in der Industrie ermitteln, die einen Beitrag zur Deckung des Flexibilisierungsbedarfs im Stromsystem der Zukunft liefern. Die für die Umsetzung der Maßnahmen notwendigen Marktbedingungen werden ebenso identifiziert. Projektteam: Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik, TUM, München Lechwerke AG, Augsburg VWEW GmbH, Kaufbeuren Molkerei Gropper GmbH & Co. KG, Bissingen 11

12 TP6 Energieversorgung Ausgangssituation Herausforderungen durch den Wandel in der Energiewirtschaft Zunehmender Anteil erneuerbarer Energien in der Stromerzeugung Keine oder rein betriebswirtschaftliche Optimierung des Strombezugs produzierender Betriebe durch Spitzenlastmanagement Keine optimierte Einbindung flexibler Verbraucher durch heutige Marktstrukturen und -regeln möglich Leistung in GW Jahresdauerlinie der Residuallast Basisszenario Bayern TUM IfE D12 Residuallast = Netzlast abzüglich Einspeisung aus PV, Wind- und Wasserkraft Stunde Zielsetzung: Bestimmung des Flexibilisierungspotenzials von Industrieprozessen und Entwicklung eines Umfelds zur Schaffung von Flexibilisierungsanreizen. 12

13 TP6 Energieversorgung Arbeitspaketbeschreibung AP1: Bestimmung des Flexibilisierungsbedarfs im Stromsystem Analyse von Zeitreihen Anwendung eines Optimierungsmodells für die Erschließung von Lastmanagementmaßnahmen Simulation zur Ermittlung des wirtschaftlichen Potenzials an Lastmanagement 80/minus15 (Basis) Elektromobilität mit V2G 2,9 4,8 AP2: Beitrag unterschiedlicher Unternehmenstypen zur Deckung des Flexibilisierungsbedarfs Ermittlung des technischen Potenzials an Lastmanagementmaßnahmen Bestimmung von wirtschaftlich und technisch sinnvollen Bereichen für Lastmanagement DSM- Kühlschränke DSM- Speicherheizungen 1,6 4, B Neubauspeicherkapazität im Jahr 2050 in TWh 13

14 TP6 Energieversorgung Arbeitspaketbeschreibung AP3: Neue Marktstrukturen zur verbesserten Umsetzung des Flexibilisierungspotenzials Analyse der Hemmnisse im aktuellen Markt Identifikation der notwendigen Strukturen eines Flexibilitätsmarktes Entwicklung eines Multi-Agenten-Modells zur Marktabbildung AP4: Vorbereitung der technischen Integration flexibler Teilnehmer ins Stromsystem Beschreibung von Topologie und Eigenschaften der Kommunikationskanäle Untersuchung von Strategien zur Absicherung von Risiken Prototypische Umsetzung in der Modellfabrik 14

15 Partner im Forschungsverbund

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