Druckluft und technische Gase als Flexibilitätsoption für die Industrie

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Wie vor allem energieintensive Produktionsprozesse ihren Stromverbrauch zeitlich flexibler gestalten können untersucht die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) in dem neuen Kopernikus-Projekt SynErgie. Es geht darum, wie sich die Versorgung der Produktion mit Druckluft und technischen Gasen für die Flexibilisierung nutzen lässt. Industriebetriebe, die ihren Strombedarf flexibel steuern können, sind, so die FAU, ein wichtiger Bestandteil von Smart Grids. „Druckluft und technische Gase wie Stickstoff lassen sich gut speichern. Es bietet sich an, sie dann zu produzieren, wenn der Strompreis gerade günstig ist“, erklärt Prof. Jörg Franke, der Leiter des Lehrstuhls Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik. Die Bereitstellung von Druckluft sei eine durchaus relevante Stellschraube. In Deutschland wendeten Industriebetriebe dafür etwa sieben Prozent ihres Strombedarfs auf, ergänzt Ralf Böhm, der das Projekt am Lehrstuhl koordiniert. Bisher hielten die Kompressoren meist die Druckluftspeicher auf einem bestimmten Niveau. Künftig sollen die Anlagen automatisch anhand des prognostizierten Bedarfs an Druckluft und der Vorhersagen für die Strompreise der nächsten Stunden oder Tage gesteuert werden. Ein ähnliches Vorgehen biete sich für Stickstoff an. Das Gas sei in großen Mengen in der Umgebungsluft enthalten, weshalb es viele Betriebe aus Druckluft herstellen. Grundlage für ein solches Konzept sei ein Industriebetrieb 4.0, der seine Produktionsabläufe anhand von Produktionsplanung, Zustandsdaten aller Anlagen, Strompreisentwicklung und vieler anderer Kenngrößen automatisch steuert. In der ersten Projektphase soll unter anderem geklärt werden, welche Messdaten für eine automatisierte Steuerung der Druckluft- und Stickstoffproduktion nötig sind. Die Forscher untersuchen dazu die Versorgungsanlagen und messen an allen Anlagen-Komponenten Stromverbrauch, Gas- bzw. Luftproduktion und verschiedene Zustandsgrößen. Eine Frage sei unter anderem, welche Messgrößen an welchen Stellen der Anlage und in welch zeitlicher Auflösung erhoben werden müssen. Außerdem wollen sie weitere Ansatzpunkte ausleuchten und beispielsweise klären, ob und wann eine zusätzliche Speicherung der Gase ökonomisch sinnvoll ist. Der zweite Punkt ist die Erstellung von Bedarfsprognosen. Dafür brauche man eine Datenbasis, anhand der für bestimmte Prozessschritte oder Produktionsaufgaben der Druckluft- oder Stickstoffbedarf vorhergesagt werden könne. Die Forscher wollen unter anderem für beispielhafte Produktionsanlagen klären, welche Art von Messungen nötig sind, und an welchen Stellen der Anlage und wie oft sie erhoben werden müssen.

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