Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Effiziente Wärmeversorgung in der Automobilindustrie: Fraunhofer IPA bewertet Wärmepumpenintegration
In Kürze
Die Mercedes-Benz AG ist weltweit erfolgreich und zählt zu den führenden Anbietern von Premium-Pkw und Vans. Für den Untertürkheimer Werkteil Bad Cannstatt sollte ein elektrifiziertes Wärmeversorgungssystem konzeptioniert werden. Im Fokus stand die Analyse der Wärmeversorgung und die Bewertung eines Konzepts zur Wärmepumpenintegration. Das Fraunhofer IPA agierte dabei als Systemintegrator und erstellte ein Simulationsmodell, um das dynamische Betriebsverhalten zu analysieren. Durch die Bewertung des Integrationskonzepts konnte das Fraunhofer IPA einen wertvollen Beitrag zur Planung zukünftiger Energieversorgungskonzepte leisten und das Planungsrisiko reduzieren.
Im Detail
Dieses Projekt wurde als unterstützende Tätigkeit zur Analyse der bestehenden Wärmeversorgung im Werk Bad Cannstatt durchgeführt und diente der Bewertung eines Konzepts zur Integration einer Wärmepumpe in die bestehende Infrastruktur.
In Zuge dessen forschte das Fraunhofer IPA an innovativen industriellen Energieversorgungskonzepten der Zukunft im Brown- und im Greenfield. Neben Fragestellungen zur Dekarbonisierung industrieller Energieversorgung, standen hierbei vor allem die sichere und wirtschaftliche Integration erneuerbarer Energien im Fokus. Das Fraunhofer IPA agierte als Systemintegrator, mit technologie- und energieträgerübergreifender Expertise wurde Wissen aus mehreren Fachgebieten gebündelt und in die Anwendung überführt. In Kombination mit simulativen Werkzeugen wurden energieträgerübergreifende und anwendungsbezogene Analysen des Systemverhaltens durchgeführt. Darüber hinaus forscht das Fraunhofer IPA an optimalen industriellen Integrations- und Betriebskonzepten erneuerbarer Energien im Zusammenspiel mit Energiespeichern, innovativen Energiewandlern (z.B. Hochtemperaturwärmepumpen) und Energiemanagementlösungen und verfügt über umfangreiche Erfahrungen und ein breites Wissen zu Einsatzmöglichkeiten und wirtschaftlichen Potenzialen innovativer Technologien wie beispielsweise Hochtemperaturwärmepumpen.
Das Ziel dieses Projekts lag in der Bewertung eines Integrationskonzepts zur Einbindung einer Hochtemperaturwärmepumpe in die bestehende Wärmeversorgung einer Produktionshalle. Dabei wurde ein Simulationsmodell erstellt, welches das dynamische Betriebsverhalten der Hochtemperaturwärmepumpe und der Peripherie abbildet. Mit Hilfe einer Parametervariation und unter Berücksichtigung verschiedener Betriebspunkte wurden so charakteristische Profile abgebildet und analysiert. Dabei wurden die technisch vielversprechendsten Betriebspunkte identifiziert, Aussagen zur Emissionsreduktion im Vergleich zum Ist-Zustand getroffen und das Integrationskonzept hinsichtlich zukünftiger Szenarien eingeordnet.
Innerhalb des Projektes wurden das Integrationskonzept einer Hochtemperaturwärmepumpe in die bestehende Infrastruktur vom Fraunhofer IPA hinsichtlich ihrer technischen Machbarkeit und ihres Energieeinsparpotenzial bewertet. Essenzielle Komponenten waren neben der Hochtemperaturwärmepumpe, Steuerungs- und Regelungsmechanismen, welche innerhalb des Simulationsmodells eingebunden wurden. Durch die Bewertung des Integrationskonzepts konnte das Fraunhofer IPA einen effektiven Beitrag für die Planung zukünftiger Energieversorgungskonzepte im Werk Bad-Cannstatt leisten und das Planungsrisiko somit verringern.