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Energieversorgung: Flexible Energie in Fabriken

Anpassung erneuerbare Energieversorgung an Industrieprozesse
Flexible Energie in Fabriken

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Für produzierende Unternehmen lohnt es sich künftig, über Flexibilitätsmaßnahmen ihrer Fabrik hinsichtlich der Verfügbarkeit erneuerbarer Energien nachzudenken. Bild: NicoElNino/stock.adobe.com
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Steigert ein Unternehmen seine Energieeffizienz, kann sich das positiv auf die Flexibilität seiner energieintensiven Prozesse auswirken, wenn diese an die schwankende Verfügbarkeit erneuerbarer Energien angepasst sind. Dieser Aufgabe hat sich das Kopernikus-Forschungsprojekt SynErgie verschrieben und treibt das „Demand Side Management“ mit Blick auf die forcierte Energiewende voran.

Wind und Sonne liefern Strom nicht regelmäßig, sondern schwankend. Mal steht mehr Strom zur Verfügung als tatsächlich gebraucht wird, mal zu wenig. Soll bis 2050 der Strom in Deutschland vollständig aus erneuerbaren Quellen stammen, müssen diese Schwankungen ausgeglichen sein. Nur so können an das Stromnetz angeschlossene Maschinen kontinuierlich ihre Leistung erbringen.

Hier setzt das Kopernikus-Projekt SynErgie an, eine der größten deutschen Forschungsiniativen zum Thema Energiewende, das vom Bundesforschungsministerium gefördert wird. Die beteiligten Partner um die Projektkoordinatoren Prof. Eberhard Abele von der TU Darmstadt und Prof. Alexander Sauer von der Uni Stuttgart untersuchen, wie die Industrie helfen kann, diese Schwankungen auszugleichen, indem sie ihre Nachfrage flexibel an das Stromangebot anpasst – ihren Stromverbrauch also bewusst steigert oder senkt – ohne, dass die Qualität der Produkte darunter leidet.

Industrie hat Potenzial, Schwankungen im Stromnetz signifikant auszugleichen

Allein die Industrie verbraucht in Deutschland rund 40 % des Stroms und ein Viertel der Wärme. Damit hat dieser Wirtschaftssektor das Potenzial, Schwankungen im Stromnetz signifikant auszugleichen. Wenn Wind und Sonne zu wenig Energie liefern, kann die Industrie ihre Strom- und Wärme-Nachfrage anpassen und so lange den Stromverbrauch reduzieren, bis wieder mehr Strom zur Verfügung steht. Auch das Gegenteil ist möglich: Wenn für kurze Zeit mehr Strom erzeugt als tatsächlich benötigt wird, können Unternehmen ihren Stromverbrauch bewusst erhöhen, um Stromschwankungen auszugleichen. Wissenschaftler nennen diese Anpassung „Demand Side Management“, zu Deutsch: „Anpassung auf der Strom-Nachfrage-Seite“. Für eine gelingende Energiewende ist das Demand Side Management deshalb so zentral, weil im Stromnetz zu jeder Zeit die Nachfrage genauso hoch sein muss wie das Angebot – sonst bricht das Stromnetz zusammen.

Damit energieintensive Prozesse auch mit weniger oder mehr Stromverbrauch funktionieren

Im Kopernikus-Projekt SynErgie soll die Industrie diese Anpassungen leisten:

  • Zuerst wurden Branchen herausgesucht, die besonders viel Strom und Wärme verbrauchen: Die Metall- und Aluminiumindustrie sowie die Papier- und Chemieindustrie. Für diese werden Lösungen entwickelt, um die besonders energieintensiven Prozessschritte energieflexibel zu machen, also so zu gestalten, dass sie auch mit weniger oder mehr Stromverbrauch funktionieren.
  • Zudem untersucht SynErgie für einzelne Branchen auch Lösungen für die gesamte Produktionsinfrastruktur, die sich prinzipiell auf vielzählige Branchen übertragen lassen. Auch hier konzentriert sich das Projekt nur auf die Bereiche, in denen besonders hohe Energiereduzierung und -erhöhungen möglich sind. Das ist etwa bei Klimaanlagen, Kühlhäusern und der Wärmebereitstellung, für Produktionsprozesse oder die Gebäudetechnik der Fall. Weil energieflexible Umbauten in Fabriken häufig sehr teuer sind, haben die Partner von SynErgie zudem eine Lösung entworfen, um bei Fabrikneubauten die Energieflexibilität von Beginn an mit einzuplanen.
  • Damit die Produktionstechnologien von SynErgie tatsächlich wirtschaftlich zum Einsatz kommen können, arbeiten die IT-Partner des Projekts daran, eine Softwareplattform zu entwickeln, die analysiert: Wie ist das derzeitige Stromangebot auf dem Markt – gibt es Mängel oder Überschüsse? Wie lange und wie schnell muss reagiert werden? Und: Welches Unternehmen kann gerade einspringen, um diesen Mangel oder Überschuss auszugleichen? Für diesen Abgleich zwischen Flexibilitätsangebot und -nachfrage ist eine intelligente Steuerung notwendig. Überdies analysieren die Forscher, wie Strommärkte zukünftig gestaltet sein sollen, um Unternehmen zu einem Mehr an Flexibilitätsbereitstellung zu animieren.

Modellregion Augsburg testet lokalen Ausgleich von Stromschwankungen

Damit Unternehmen Anreize haben, sich so umzubauen, dass sie gezielt mehr oder weniger Strom verbrauchen können, will das Projekt zudem zeigen, dass die entwickelten Technologien auch in der Breite effizient funktionieren. In der Energieflexiblen Modellregion Augsburg testet es daher, wie ein lokaler Ausgleich von Stromschwankungen aussehen kann – zusammen mit Energieversorgern, Netzbetreibern, Industrieunternehmen, Forschungseinrichtungen, Bürgerinitiativen und der Politik vor Ort.

Parallel dazu arbeiten SynErgie-Wissenschaftler heraus, wie groß die Potenziale der industriellen Nachfrageanpassung in Zukunft sein könnten: Um wie viel können Unternehmen ihre Nachfrage für wie lange erhöhen oder senken? Und zwar regional, deutschlandweit und international?

Bereits jetzt vielversprechende Ergebnisse

Schon jetzt sind die Ergebnisse von SynErgie vielversprechend, heißt es. Trotzdem gibt es derzeit noch kaum Anreize für Unternehmen, in einen energieflexiblen Umbau zu investieren. Denn noch bestraft die Gesetzgebung Unternehmen mit schwankendem Stromverbrauch – statt sie dafür zu belohnen. Die SynErgie-Partner arbeiten deshalb Konzepte aus, wie die Gesetzgebung künftig aussehen müsste, damit Unternehmen Anreize haben, sich so zu verhalten, dass sie dem Stromnetz dienen. Dazu braucht es auch Geschäftsmodelle, wie Unternehmen dafür entlohnt werden können, dass sie dem Stromnetz kurzzeitig aushelfen. Denn energieflexible Umbauten sind nicht nur teuer, häufig senken sie auch die Lebensdauer der Anlagen, in denen sie umgesetzt werden. Entsprechend arbeiten in SynErgie Energieversorger, Netzbetreiber, Industrieunternehmen, Wissenschaftler und Bürgerinitiativen zusammen daran, Umsetzungsmöglichkeiten für Demand Side Management zu entwickeln, die am Ende allen nutzen. (dk)

Kontakt:

Forschungszentrum Jülich
Kopernikus-Geschäftsstelle,
Pascal Noël
Wilhelm-Johnen-Straße
52428 Jülich
Tel. +49 2461 61 96491
www.kopernikus-projekte.de

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