SMART CONSUMER INTELLIGENTE INDUSTRIEVERBRAUCHER ALS ZENTRALES ELEMENT DER ENERGIEWENDE Dr.‐Ing. Mark Junge Prof. Dr.‐Ing. Jens Hesselbach
Limón GmbH Universität Kassel
Dr.‐Ing. Mark Junge
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Ganzheitliche Kundenbetrachtung durch Limón
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Unsere Erfolgsgeschichte 2016
Award for excellence:
>50 >150 >800
Energiemonitoring‐Installationen
erfolgreiche EnMS‐Standortzertifizierungen
durchgeführte Energieeffizienzprojekte
2007
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Notwendigkeit eines Smart (Industrial) Consumer • Energiewende erfordert 4 grundlegende Veränderungen – – – –
Reduzierung des Verbrauches Umstellung von fossiler auf regenerative Erzeugung Zunehmender Anteil an dezentraler Erzeugung Bidirektionaler Energiefluss (Prosumer)
• Intelligente Verbraucher sind Eckpfeiler des Smart Grids
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Was ist ein Smart Consumer ? • Kenntnis aller relevanten Energieströme zu jedem Zeitpunkt. • Bewertung der Energieströme über geeignete Kennzahlen. • Prognose der Energieströme in Abhängigkeit von Produktionsprogramm und Umgebungsbedingungen (Wetter). • Eingriffsmöglichkeit über vorausschauende Steuer‐ und Regeltechnik „Smart Consumer Control“ (SCC) zur kosten‐ und verbrauchsoptimierten Betriebsweise innerhalb definierter Korridore.
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Smart Consumer ‐ Zielsetzung • Nach außen gerichtet – Möglichkeit zur kostengünstigen Energiebeschaffung – Teilnahme am Regelenergiemarkt (positiv und negativ) – Lastmanagement für Verteilnetze
• Nach innen gerichtet – Verbrauchsreduzierung – Möglichst flexible Wahl der kostengünstigsten Energieträger – Kostensenkung
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Konsortium •
Energieeffizienz durch systemische Kopplung von Energieströmen mittels intelligenter Mess-, Steuer- und Regeltechnik
•
Laufzeit: 01.07.2014 – 31.12.2017
•
Gesamtvolumen: ca. 10 Mio. €
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Simulationsgestützte übergeordnete Steuerung und Informationsfluss
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Smart Consumer – Teilprojekt Smart Klima Problemstellung und Ausgangssituation Hoher Energieverbrauch durch die Hallenklimatisierung in Verpackungsbereichen und schlechte Auslastung der Gas‐Turbinen.
Lösungsansätze und zu erreichende Ziele (Top‐Down) •
Energieeffizienzsteigerung durch Kombination von lokaler Klimatisierung und intelligenter MSR‐Technik in Produktion und Gebäudetechnik
•
Bessere Auslastung der Gas‐Turbinen durch Stromeinsparung (neue Klimatisierungskonzepte und Standby‐Betrieb) durch das Ausnutzen von neuen Wärme‐/Dampfsenken (Integration von Absorptionskältemaschine)
•
Übertragung des Konzeptes auf weitere Produktionslinien Dr.‐Ing. Mark Junge
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Smart Consumer – Teilprojekt Smart Klima Gasturbinenauslastung und Verbesserung des Betriebspunktes
elektrischer Betriebspunkt in %
Gasturbinen des Produktionstandorts 100 80 60 40 20 0 0
1000
2000
3000
4000 5000 Zeit in Stunden
6000
7000
8000
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Smart Consumer – Teilprojekt Smart Klima
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Smart Consumer – Teilprojekt Smart Klima Energiebereitstellung Status quo Strom
KWK
KKM
Wasser / Dampf
KS Transportband
RLT‐Anlage
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Smart Consumer – Teilprojekt Smart Klima SCC Strom
KWK
Energiebereitstellung Projektziele
KKM
Wasser / Dampf AKM
Transportband
KS Lokales Klimatisierungskonzept RLT‐Anlage
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Smart Consumer – Teilprojekt Smart Klima Szenarien für lokale Klimatisierung ‐ Energiebedarfe Jahresenergiebedarf in MWh/a
1.800
Referenz
Pel_Ventilator Eel,Ventilator
1.600
QTrocknen Q_Trocknen
1.400
QBefeuchten Q_Befeuchten
1.200
Q_Heizen QHeizen
QKühlen Q_Kuehlen
1.000
‐53 %
800 600
‐63 %
‐62 %
‐64 %
L1‐BA
L2
L2‐BA
400 200 0
G1
L1
Ausgangsszenario (G1): „Lokales Klima“‐Szenario 1 (L1): „Lokales Klima“‐Szenario 2 (L2): Bedarfsabschaltung (BA): 18 ° 18 … 21 ° 18 … 26 ° 15 … 28 ° • • • • , , , , • 50 % • • • 40 … 60 % 35 … 65 % 35 … 65 % , , , , • • 18 ° 18 ° , , • • 50 % 50 % , , Dr.‐Ing. Mark Junge
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Smart Consumer – Teilprojekt Smart KWK Anpassung von Produktionsmaschinen zur Lastflexibilisierung Hybridtemperierung eines Plastifizierzylinders Umrüstung der bestehenden rein elektrischen Temperierung auf thermoölbasierte Beheizung => Beheizung über Gas / Strom /KWK‐Wärme
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Flexibilisierung eines Kunststoffbetriebs
Kunststoff‐ produkte
Strom Thermoöl
unflexibel
flexibel
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Informationsfluss und Prognostizierbarkeit
Abweichung Day‐Ahead Forecast und tatsächlicher Lastverlauf
dt_info
Netzfrequenzverlauf eines Tages 50,100
Day‐Ahead Forecast
50,080 75
50,060
70
50,040
65
50,020
Last in GW
50,000 49,980
60 55
49,960
50
49,940
45
49,920
40
ca. 2 Kernkraftwerke
00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
Netzfrequenz in Hz
Tatsächliche Last
49,900
Zeitverlauf 29.06.2015
Quelle: Netzfrequnzemessung.de
Quelle: entsoe.eu
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Problemstellung der Flexibilisierung Mischungsherstellung von Kautschuk Batchprozess
• Lastmanagement – KWK‐Fahrplan – Elektrische Erzeuger – Produktionsprogramm Batchprozesse – Thermischer Umweg Lastverlauf Kunststoffverarbeiter
flexibel
Elektrische Leistung in kW
700 600 500 400 300 200 100 0 16.2.16 0:00
16.2.16 18:45
17.2.16 13:30
18.2.16 8:15
19.2.16 3:00
19.2.16 21:45
Dr.‐Ing. Mark Junge
unflexibel
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Fazit • Integration einer Smart Consumer Control • Anpassung der Produktionsmaschinen • Flexibilisierung der Energieversorgung Unternehmen wird zum Smart Consumer und aktivem Teilnehmer im Smart Grid
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