Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung

 

Mit dem Energiekonzept 2050 formuliert die Bundesregierung die Leitlinien für eine zuverlässige, umweltschonende und bezahlbare Energieversorgung in Deutschland. Diese beinhaltet unter anderem die Erhöhung des Anteils erneuerbarere Energien auf 80 % des Bruttostromverbrauchs. Diese Erhöhung bringt neue Herausfoderungen mit sich: Ein hoher Anteil an Wind- und Solarstrom führt dazu, dass Erzeugung und Verbrauch zeitlich in Einklang gebracht werden müssen. Hierzu können zum einen Speicher dienen, zum anderen eine Flexibilisierung des Verbrauchs (sogenanntes Demand Side Management – DSM). Energieintensive Industrieprozesse, die an das zukünftige Energiesystem mit einem höheren Anteil fluktuierender Stromerzeugung optimal angepasst sind, müssen daher nach anderen Grundsätzen konzipiert werden als bisher üblich. Dafür sind an das Energiesystem der Zukunft angepasste Technologien für die industriellen Schlüsselprozesse wichtig.

Das Projekt SynErgie verfolgt den Ansatz, Produktionssysteme energieflexibel zu gestalten. Systeme sollen befähigt werden mit dem Energiemarkt zu interagieren und auf das volatile Energieangebot zu reagieren. In der Abteilung Steuerungstechnik und Automatisierung erforscht die Möglichkeiten Leitsysteme zu einer energieflexiblen Feinplanung im Maschinen- und Anlagenbau zu befähigen. Neben den Planungsalgorithmen, die außer den bekannten Zielgrößen auch den Energieumsatz jedes Fertigungsschrittes berücksichtigen müssen, sind zunächst Grundlagen zu schaffen. Für eine individualisierte Fertigung muss der Energiebedarf der Produktion möglichst genau als zeitlicher Verlauf abgeschätzt werden. Eine weitere Herausforderung stellt die Temperaturabhängigkeit vieler Prozesse dar. Stillstandszeiten und Aufwärmphasen müssen als Randbedingungen berücksichtigt oder als weitere Optimierungspotential aufgefasst und energieflexibel geplant werden.