Kurzbeschreibung des Teilprojektes

• Im Rahmen der Anforderungs- und Strukturanalyse arbeitet das FIR als Hauptverantwortlicher an der Erstellung der Anforderungs- und Strukturanalyse
• In der Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Verbrauchsprognose für Smart Industrial Customer liegt der Schwerpunkt des FIR zunächst in dem Aufbau eines Klassifikationssystems sowie eines Klassierungsverfahrens zur Bewertung von Flexibilitätspotenzialen der Unternehmen (energetischer Fingerabdruck). Anschließend erfolgt der Aufbau von geeigneten Prognosemodellen und –verfahren (Lastprognose) und der damit verbundenen Identifikation verfügbarer Kapazitäten (Elektrofahrzeuge, Produktionsmaschinen, Kühl- und Wärmeprozesse etc.) für Lastmanagementmaßnahmen
• In der Konzeptionierung lokaler Erzeugungscluster beabsichtigt das FIR die Identifikation relevanter Flexibilitätsmerkmale und Ausprägungen auf Unternehmens- und Clusterebene durchzuführen
• In der Konzeptionierung der FlAixEnergy-Plattform zielen die Arbeiten des FIR darauf ab, das Fundament für die spätere Realisierung der FlAixEnergy-Plattform zu legen
• In der Konzeptionierung und Entwicklung von Smart Services und Systemdienstleistungen steht die Konzeptionierung und Entwicklung der Schnittstelle ERP/MES zur FlAixEnergy-Plattform im Fokus der Arbeiten des FIR
• In der Integrationskonzeption der FlAixEnergy-Plattform wird das FIR bei der Definition von Funktionsmodulen zur Messstellenanbindung an die Cloud-Plattform unterstützen
• In der Entwicklung von Erweiterungen der Optimierung im Rahmen der Smart Services verfolgt das FIR das Ziel, die Bereitstellung von Schnittstellen zur Anbindung der Smart Services zu unterstützen und diese in technische Spezifikationen zu überführen
• In der Konzeptionierung und Entwicklung von Lösungen zur Energieverteilung unterstützt das FIR die Zielerreichung des Arbeitspakets und leistet Unterstützung bei der Untersuchung zur Notwendigkeit und Umfang von Infrastrukturmaßnahmen für Bereitstellung eines Energieflexibilitätsnetzwerkes
• In der mehrstufigen Entwicklung von Demonstratoren beabsichtigt das FIR mit Hilfe der Analyse der Energieprofile eine Zuordnung zu Produkten durchzuführen, um so die Qualität der Datenbasis gewährleisten zu können
• In der Evaluation organisiert und moderiert das FIR mit dem projektbegleitenden Ausschuss (PA) ein Steuerungs- und Beratungsgremium zur Evaluation der Ergebnisse, das die Belange der Praxis, insbesondere die der KMU, von der Planung und Bearbeitung eines Vorhabens bis zur Darstellung der Ergebnisse immer wieder in den Mittelpunkt stellt und auf diese Weise durch die Praxis validierte Ergebnisse sicherstellt
• In der Standardisierung verfolgt das FIR das Teilziel, das DIN bei der Erhebung von relevanten Informationen für die Normungs- und Standardisierungsrecherche zu unterstützen
• n der Dissemination stellt das FIR die Verbreitung und den Transfer der Ergebnisse in die Forschung, Industrie und Öffentlichkeit sicher

Ausführliche Beschreibung des Teilprojektes

Herausforderungen und Ziele

Das Teilvorhaben des FIR liefert Informations- und Produktionsmanagementkonzepte zur Synchronisation und Vermarktung der industriellen Energieflexibilität und schafft somit die Grundlagen für die Arbeiten des Gesamtvorhabens. Aus Sicht der industriellen Forschung liefert der im Teilvorhaben gewählte Lösungsansatz mithilfe der durchgeführten Analysen neue Methoden und Gestaltungsempfehlungen, um den aktuellen Herausforderungen des volatilen Strommarkts besser begegnen zu können. Auf diese Weise liefert das Teilprojekt fundamentale Erkenntnisse, die einen erheblichen Beitrag zur zukünftigen Aufrechterhaltung des Zieldreiecks der Energiepolitik erbringen.

Hierbei kann über den kollaborativen Charakter der FlAixEnergy-Plattform zum einen die allgemeine Versorgungssicherheit durch den regionalen Ausgleich zwischen Energieangebot und -nachfrage gesteigert werden. Zum anderen bietet die Plattform auch eine weitere Option, um die Wirtschaftlichkeit für Industrieunternehmen zu steigern um soetwa durch zusätzliche Erlöse den Preisnachteil im Strombezug gegenüber dem EU-Durchschnitt abzumildern und die Wettbewerbsfähigkeit des Standort Deutschland zu sichern.

Außerdem unterstützt das Vorhaben die Umweltverträglichkeit der Energieerzeugung, indem sie insbesondere ein Instrument zur Integration der erneuerbaren Energien darstellt und somit einen Beitrag zur Emissionsreduktion liefert. Darüber hinaus reduziert der priorisierte regionale Ausgleichsmechanismus des Vorhabens den Bedarf nach weiterer Übertragungsnetztrassen und schafft so vor allem bei der breiten Öffentlichkeit eine höhere Akzeptanz für die einsetzende Energiewende in Deutschland aufgrund der so vermiedenen Ausbautätigkeiten und spart damit Kosten. Hinsichtlich der experimentellen Entwicklungen wird die im Gesamtvorhaben etablierte Modellregion Aachen einen geeigneten Versuchs- und Erprobungsrahmen für die praxisgerechte Datengewinnung und Evaluation der Forschungsergebnisse unter realistischen Bedingungen liefern.

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Das FIR verfolgt mit dem Verbundprojekt verschiedene Teilziele:
Im Rahmen von Arbeitspaket 1 - Anforderungs- und Strukturanalyse arbeitet das FIR als Hauptverantwortlicher an der Erstellung der Anforderungs- und Strukturanalyse.
In Arbeitspaket 2 - Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Verbrauchsprognose für Smart Industrial Customer liegt der Schwerpunkt des FIR zunächst in dem Aufbau eines energetischen Fingerabdrucks.
In Arbeitspaket 3 - Konzeptionierung lokaler Erzeugungscluster beabsichtigt das FIR, die Identifikation relevanter Flexibilitätsmerkmale und Ausprägungen auf Unternehmens- und Clusterebene durchzuführen.
In Arbeitspaket 4 - Konzeptionierung der FlAixEnergy-Plattform zielen die Arbeiten des FIR darauf ab, das Fundament für die spätere Realisierung der FlAixEnergy-Plattform zu legen.
In Arbeitspaket 5 - Konzeptionierung und Entwicklung von Smart Services und Systemdienstleistungen steht die Konzeptionierung und Entwicklung der Schnittstelle ERP/MES zur FlAixEnergy-Plattform im Fokus der Arbeiten.
In Arbeitspaket 6 - Integrationskonzeption der FlAixEnergy-Plattform wird das FIR bei der Definition von Funktionsmodulen zur Messstellenanbindung an die Cloud-Plattform unterstützen.
In Arbeitspaket 7 - Entwicklung von Erweiterungen der Optimierung im Rahmen der Smart Services verfolgt das FIR das Ziel, die Bereitstellung von Schnittstellen zur Anbindung der Smart Services zu unterstützen und diese in technische Spezifikationen zu überführen.
In Arbeitspaket 8 - Konzeptionierung und Entwicklung von Lösungen zur Energieverteilung unterstützt das FIR die Zielerreichung des Arbeitspakets und leistet Unterstützung bei der Untersuchung zur Notwendigkeit und Umfang von Infrastrukturmaßnahmen für Bereitstellung eines Energieflexibilitätsnetzwerkes.
In Arbeitspaket 9 - Mehrstufige Entwicklung von Demonstratoren wird das FIR mit Hilfe der Analyse der Energieprofile eine Zuordnung zu Produkten durchführen.
In Arbeitspaket 10 - Standardisierung verfolgt das FIR das Teilziel. das DIN bei der Erhebung von relevanten Informationen für die Normungs- und Standardisierungsrecherche zu unterstützen.

Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Da die Volatilität erneuerbarer Energien vor allem kurz- und mittelfristige Schwankungen ergeben, ist das Lastmanagement nicht in der Lage dieses auszugleichen. Ein Ansatz ist daher der Ausbau von Speichertechnologien. Besondere Anforderungen bestehen hierbei primär für Kurzfristspeicher, um schnell Fluktuationen auszugleichen, und für Langfristspeicher, um saisonale Schwankungen zu nivellieren.

Die Entwicklung geeigneter Prognosemodelle für den Verbrauch ermöglicht in FlAixEnergy neben der Berücksichtigung von betrieblichen Energieerzeugungsanlagen und dedizierten Speichern (z. B. Druckluft) auch die unkomplizierte Anbindung bisher ungenutzter Verbrauchsoptimierungen und Speicherkapazitäten (z. B. lagernde StreetScooter-Fahrzeuge als aggregierter elektrischer Energiespeicher) an den Energiemarkt.

Die Ergebnisse des Projekts FlAixEnergy liefern einen Beitrag zur Koordination und Verknüpfung einer Vielzahl kleiner, dezentraler industrieller Verbraucher samt ihrer inhärenten Speicher zu virtuellen Verbrauchsclustern – analog zu den gepoolten Erzeugungskapazitäten der virtuellen Kraftwerke. Kernpunkt für die notwendige Ausgleichsleistung ist somit die Bilanzierungsfunktion zwischen Erzeuger und Verbraucher in der verschiedene Speichertechnologien einen bedeutenden Faktor darstellen.

Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.08.2015 bis 31.07.2018
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 3.103.936,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: keine Angabe

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Das Forschungsvorhaben FlAixEnergy beinhaltet die Konzeption, Entwicklung und prototypische Implementierung einer Plattform zur Integration industrieller Verbraucher (sogenannter Smart Customer) als Flexibilitätscluster und dezentrale Erzeuger von regenerativer Energie, welche in sogenannten virtuellen Kraftwerken zusammengefasst werden. Kernelement der Plattform ist ein Mechanismus, der die Flexibilität der industriellen Verbraucher bewertet und ihnen damit eine Möglichkeit zur Partizipation am Energiemarkt (Regelenergiemarkt, Spotmarkt) ermöglicht. Dabei wird grundsätzlich ein Ausgleich auf lokaler Ebene (Verteilnetz) einem Ausgleich auf überregionaler Ebene (Übertragungsnetz) vorgezogen.

Die Plattform wird in der Modellregion Aachen prototypisch umgesetzt. Das Forschungsvorhaben liefert damit einen Beitrag, um die Energieversorgung wirtschaftlich und umweltverträglich zu gestalten und gleichzeitig eine hohe Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Der Verbrauchs- bzw. Erzeugungsausgleich soll dabei mehrstufig mittels eines kaskadierten Ausgleichsmodells erfolgen. In erster Instanz im Unternehmen selbst unter Einbezug ungenutzter Speicherpotenziale, dann unternehmensübergreifend im Flexibilitätscluster oder auch zwischen Verbrauchs- und Erzeugungsclustern auf Verteilnetzebene.

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Um den Herausforderungen fluktuierender Energieerzeugung und -verbräuche zu begegnen und deren Potenziale nutzen zu können, ergibt sich der Anspruch an Unternehmen in flexiblerem Maße auf den Energiemarkt zu reagieren, also eine größere Energieflexibilität mit sehr geringem finanziellen Aufwand und ohne zeitlichen Verzug an Änderungen des Energiemarktes bereitzustellen. Durch Bereitstellung von Regelenergie können die betrieblichen Energiekosten gesenkt und auch eine Reduktion der Leistung konventioneller Kraftwerke erzielt werden.

Der Fokus der Forschung lag bisher auf der Reduzierung des Energieverbrauchs und nicht in der Analyse der zeitlichen Steuerung von energetischen Lasten. Das Demand-side-Management und die Energieflexibilität bilden bei der zukünftigen Betrachtung dieser Fragstellung erfolgsversprechende Lösungsansätze.

Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Da die Volatilität erneuerbarer Energien vor allem kurz- und mittelfristige Schwankungen ergeben, ist das Lastmanagement nicht in der Lage dieses auszugleichen. Ein Ansatz ist daher der Ausbau von Speichertechnologien. Besondere Anforderungen bestehen hierbei primär für Kurzfristspeicher, um schnell Fluktuationen auszugleichen und für Langfristspeicher, um saisonale Schwankungen zu nivellieren.

Die Entwicklung geeigneter Prognosemodelle für den Verbrauch ermöglicht in FlAixEnergy neben der Berücksichtigung von betrieblichen Energieerzeugungsanlagen und dedizierten Speichern (z. B. Druckluft) auch die unkomplizierte Anbindung bisher ungenutzter Verbrauchsoptimierungen und Speicherkapazitäten (z. B. lagernde StreetScooter-Fahrzeuge als aggregierter elektrischer Energiespeicher) an den Energiemarkt.

Die Ergebnisse des Projekts FlAixEnergy liefern einen Beitrag zur Koordination und Verknüpfung einer Vielzahl kleiner, dezentraler industrieller Verbraucher samt ihrer inhärenten Speicher zu virtuellen Verbrauchsclustern – analog zu den gepoolten Erzeugungskapazitäten der virtuellen Kraftwerke. Kernpunkt für die notwendige Ausgleichsleistung ist somit die Bilanzierungsfunktion zwischen Erzeuger und Verbraucher, in der verschiedene Speichertechnologien einen bedeutenden Faktor darstellen.

Galerie

Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Undefiniert

Anwendungsfelder

mobil, stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, Dienstleister, Industrie

schwarze Schlagworte: charakterisieren das Teilprojekt
graue und schwarze Schlagworte: charakterisieren das komplette Verbundprojekt

Teilprojektleiter

Herr Jan Hicking
Forschungsinstitut für Rationalisierung e. V. an der RWTH Aachen
Campus-Boulevard  55
52074 Aachen

Telefon: +49 241 47705-513
Fax: +49 241 47705-199
E-Mail: jan.hicking@fir.rwth-aachen.de

Verbundprojektleiter

Herr Jens Adema
Forschungsinstitut für Rationalisierung e. V. an der RWTH Aachen
Campus-Boulevard 55
52074 Aachen
Telefon: +49 241 47705-422
Fax: +49 241 47705-199

Pressekontakt für Teilprojekt

Herr Jan Hicking
Telefon: +49 241 47705-513
Fax: +49 241 47705-199
E-Mail: jan.hicking@fir.rwth-aachen.de

Pressekontakt für Verbundprojekt

Herr Jan Hicking
Telefon: +49 241 47705-513
Fax: +49 241 47705-199
E-Mail: jan.hicking@fir.rwth-aachen.de

Typ	Inhalt	Aktion
Dateien des Verbundprojektes
Link	Link zur Verbundprojektwebsite	Öffnen
pdf	Artikel zum Verbundprojekt Flaixenergy in UDZ 02-2015	Download