Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPAEEP-Projekt hilft, das Stromsystem zu stabilisieren
Der steigende Anteil der regenerativen Energie, die nicht jederzeit an jedem Ort gleichermaßen verfügbar ist, macht die flexible Erzeugung von Strom aus KWK-Anlagen unverzichtbar. Im Projekt »Galvanoflex«, gefördert vom Umweltministerium Baden-Württemberg, erforschen das EEP der Universität Stuttgart und das Fraunhofer IPA gemeinsam mit dem Reutlinger Energiezentrum (REZ) der Hochschule Reutlingen und anderen Partnern, wie KWK-Anlagen gesteuert und residuallastangepasst und damit netzdienlich betrieben werden können.
Kraft-Wärme-Kopplungs-(KWK-)Anlagen leisten bereits jetzt einen enorm wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energiewende. Der besonders hohe Wirkungsgrad von Energieinput zu Energieoutput und die zeitgleiche Produktion von Wärme und Strom zeichnen diese Technologie aus. Doch gerade die simultane Produktion von Wärme und Strom ist manchmal problematisch, weil nicht immer beide Energien zeitgleich benötigt werden. In der Regel werden KWK-Anlagen wärmegeführt betrieben, unabhängig von der elektrischen Notwendigkeit in der Produktion oder einem Stromüberschuss im Netz – geeigneter wäre eine unabhängige Produktion von Strom und Wärme.
Entkopplung von Strom- und Wärmeproduktion
Mit dem Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. Dabei wird das Institut für Energieeffizienz in der Produktion der Universität Stuttgart EEP gemeinsam mit dem REZ, dem Fraunhofer IPA und Partnern aus der Industrie Betriebsstrategien und Strukturen für eine optimierte Fahrweise von KWK-Anlagen entwickeln. Über die Einbindung von Speichertechnologien werden sie erproben, wie zukünftige Betriebsfahrpläne ausgestaltet werden sollten.
»Eine genaue Prognose der Energieverbräuche von Maschinen und die Voraussage der Stromspitzen in der Produktion sind unabdingbar, wenn wir ein nachhaltiges flexibles Energiesystem etablieren wollen«, so Professor Sauer, der Leiter des Instituts für Energieeffizienz in der Produktion EEP.
Auf Basis von zuvor erhobenen Produktionsdaten der Industriepartner erstellt das EEP in diesem Projekt eine Simulation und prüft im Anschluss, ob die vom REZ entwickelten Steueralgorithmen zutreffend sind. Zunächst wird die stromgeführte KWK in der Galvanikbranche – wegen des hohen Bedarfs an Wärme und Strom – erforscht. Die Ergebnisse werden anschließend in der Druckgussbranche validiert. Dieser Schritt ist notwendig, um die Resultate später bei geänderten Rahmenbedingungen auf andere Branchen schneller übertragen zu können.
Darüber hinaus wird im Rahmen des Projekts eine sozialwissenschaftliche Begleitforschung zu den Umsetzungsmöglichkeiten durchgeführt. Dahinter steht die Erkenntnis, dass die Energieeinsparpotenziale produzierender Unternehmen zwar zwischen 10 Prozent und über 50 Prozent liegen, aber trotz zahlreicher Förderprogramme und gesetzlicher Regelungen bislang nur unzureichend ausgeschöpft werden. »Unser Ziel in diesem Projekt ist es auch, die Energieeffizienz in Galvanikbetrieben zu bewerten und nichtgehobene Potenziale aufzudecken, um somit die Deckungsrate des produzierten Eigenstroms zu erhöhen«, so EEP-Leiter Sauer. Mit dem Aufbau eines Reallabors – in dem die Erkenntnisse in einer Wissensplattform abgelegt und in einer Branchenplattform vorgestellt werden – soll der Transfer in alle Branchen ermöglicht werden.
Partner des Forschungsprojekts Galvanoflex
Die 8 Verbundpartner EEP, REZ, Fraunhofer IPA, eiffo eG, C&C Bark GmbH, Hartchrom GmbH, NovoPlan GmbH und Plating electronics arbeiten gemeinsam mit den beiden assoziierten Partnern Sales and Solutions GmbH und DiTEC GmbH an mehr Energieflexibilität und einer residuallast angepasster KWK-Anlage. Das Projekt wird vom Umweltministerium Baden-Württemberg mit rund 620 000 Euro über einen Zeitraum von 30 Monaten gefördert.