Die Industrie gehört zu den größten Endenergieverbrauchern in Österreich. Damit der Betrieb dieser Anlagen verbessert werden kann, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Eine davon ist das Demand Side Management (DSM), das sich mit der Steuerung der Nachfrage nach netzgebundenen Dienstleistungen beschäftigt. DSM kann Unternehmen dabei unterstützen, Flexibilitätspotenziale aufzudecken, um damit erneuerbare Energien besser in ihre Produktionsprozesse zu integrieren und die Energieinfrastruktur durch die optimale Planung von Energieerzeugungseinheiten und Verbrauchern zu entlasten. Dadurch werden notwendige Speicherkapazitäten reduziert und die Effizienz des Gesamtsystems gesteigert.

Entwicklung der DSM-Toolbox

Im Rahmen des NEFI-Projekts „DSM_OPT“¹ wird eine DSS-Toolbox (Decision Support System) entwickelt, die den Einsatz verschiedener Demand Side Management-Anwendungen umfasst. Dazu zählen Energieeffizienz (EE), zeitabhängige Tarife („time of use“, TOU) und die Einbindung von sich ändernden Marktbedingungen („market demand response“). Das Projekt wird vom Lehrstuhl der Energieverbundtechnik an der Montanuniversität Leoben geleitet. Projektpartner sind die Forschungseinrichtung AEE INTEC, die Software-Entwicklungsfirma ENEXSA GmbH, die Stahl- und Walzwerk Marienhütte GmbH und die Bäckerei Albin Sorger „zum Weinrebenbäcker“ GmbH. Je nach Prozessdesign und Kundenanforderungen werden die Problemstellungen mit unterschiedlichen Methoden gelöst. Für einfache Prozesslayouts und manuelle, interaktive Produktionsplanungen eignen sich z.B. sogenannte „What-If-Tools“, die vorrangig die Bereiche Energieeffizienz und zeitabhängige Tarife abdecken. Bei komplexen Anlagen und Märkten werden Optimierungsmethoden eingesetzt, die automatische Prozessplanungen unterstützen.

Praxistest an zwei Industriestandorten

Im Rahmen von Case-Studies wird die Benutzerfreundlichkeit der Toolbox an den Standorten der beiden industriellen Projektpartner (Stahl- und Walzwerk, Bäckerei) in der Steiermark getestet. Kurzfristig sollen in der Marienhütte grundsätzlich Kosteneinsparungen von 2-5 % pro Tonne Stahl erzielt werden. Langfristiges Ziel ist es, die Energieeffizienz um 10 % zu steigern. Die Bäckerei Sorger plant, die Stromkosten um 15 bis 20 % zu senken und die Energieeffizienz ebenfalls um 10 % zu erhöhen.

Projektverlauf

Im ersten Projektjahr stand die Digitalisierung der beiden industriellen Standorte im Vordergrund. Die Digitalisierung der Marienhütte beinhaltete eine grundlegende Prozessanalyse sowie die Extraktion, Aufbereitung und Analyse der Daten. Vorhandene Datenlücken wurden durch die Installation neuer Messgeräte geschlossen. Am Industriestandort der Bäckerei Sorger konnten die relevanten Messstellen bzw. Prozessparameter identifiziert werden, auf denen die Modellierung aufbauen wird. Die Lastprofile der Hauptaggregate in der Bäckerei sind verfügbar und können für weitere Prozessanalysen herangezogen werden. Darüber hinaus wurde ein Optimierungsframework entwickelt, das die Modellierung der Prozesse und die nachfolgende Einbettung in eine Optimierungsroutine umfasst. Aktuell startet die Umsetzungsphase, bei der die Prozessmodellierung an beiden Industriestandorten im Fokus steht. Darauf aufbauend werden das „What If-Tool“ für „time of use“-Anwendungen und die Optimierungsroutine für „market demand response“-Anwendungen entwickelt.
 
Meilensteine des Projekts
> Entwicklung einer zuverlässigen Methode zur Vorhersage des Energieverbrauchs an den industriellen Standorten für einen bestimmten Zeithorizont
> Entwicklung eines Optimierungsframeworks zur Implementierung der DSM-Tools im Sinne einer Betriebsoptimierung
> Entwicklung von unterschiedlichen DSM-Tools (Energieeffizienz, „time of use“, „market demand response“)
> Implementierung und Testung der DSM DSS Toolbox an zwei industriellen Standorten
 https://www.nefi.at/dsm_opt/