Forschung und Entwicklung

Wie dynamisches Energiemanagement für KMUs gelingt

Fraunhofer-Forscher wollen die Ökobilanz von Unternehmen puschen, indem sie regenerative Quellen in den internen Strommix mixen. Wie sie dabei auf Schwankungen reagieren und Energienetze stabilisieren wollen.

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Sie untersuchen gemeinsam im Projekt RELflex, wie sich ein dynamisches Energiemanagement im Unternehmensalltag etablieren lässt: (v.l.n.r.) Pio Lombardi (Fraunhofer IFF), Timo Heße (Geschäftsführer der aRTE Möbel GmbH) und  Przemyslaw Komarnicki (Hochschule Magdeburg-Stendal).

Regenerative Quellen im Strommix werden immer bedeutender. Doch wie lassen sich die Erzeugungsschwankungen ausgleichen, um eine stabile Energieversorgung zu gewährleisten? Netzbetreiber stehen vor einer Herausforderung. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und- automatisierung IFF in Magdeburg sehen einen Lösungsansatz bei kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU), die selber Energie aus Sonne und Wind oder aus eigenen Produktionsresten erzeugen. Sie sollen im intelligenten Energienetz der Zukunft aktiv werden und mithelfen, es sicherer und stabiler zu machen. Der Weg dorthin führt über die flexible Gestaltung ihrer energierelevanten Industrieprozesse, das dynamische Management steuerbarer Lasten, die Erzeugung erneuerbarer Energien sowie die Nutzung von Energiespeichern. 

Europäisches Projekt RELflex 

„Im europäischen Projekt RELflex entwickeln wir gemeinsam mit der Hochschule Magdeburg-Stendal und weiteren Partnern neue Lösungen und Anwendungen: Sie zielen vor allem darauf ab, die Produktionsprozesse in den KMU flexibler werden zu lassen“, erläutert Dr.-Ing. Pio Lombardi, Projektmanager von RELflex am Fraunhofer IFF. „Das heißt: Die Unternehmen können ihre Produktionsprozesse an die jeweilige Energielage anpassen, bei Engpässen auf Energie aus ihren Speichern zurückgreifen und eventuell auch andere Energiequellen heranziehen – etwa die Verbrennung von Holzabfällen.“ Der Kern der Entwicklung ist das dynamische Energiemanagementsystem XDEMS.

Fraunhofer-Institut, IFF, RELflex, Energie, KMU © Fraunhofer IFF/Viktoria Kühne

Künftig könnten sich Produktionszyklen in Betrieben auch nach der Verfügbarkeit von Energie richten. Für viele Mitarbeiter von Handwerksbetrieben, wie bei der aRTE Möbel GmbH, wäre eine gewisse Flexibilität der Arbeitszeiten vorstellbar.

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Praxistest des Prototyps

Wie sich dieses Energiemanagement im Unternehmensalltag einsetzen lässt, untersuchen die Forscher derzeit bei einem ihrer Projektpartner aRTE Möbel. Ein Beispiel für die Vorteile, die sich hierbei bieten: Unternehmen können die Energie, die sie etwa via Photovoltaik erzeugen, für ihre eigenen Produktionsprozesse nutzen und werden somit unabhängiger von den Netzbetreibern. Das wirkt sich auch auf die Geschäftsmodelle aus, denn so können sie die Latte bei „grünen“ Produkten höher legen und diese nicht nur mit biologisch erzeugten Materialien herstellen, sondern auch mit Energie aus erneuerbaren Quellen. Es gibt für KMU verschiedene Wege, auf das schwankende Energieangebot zu reagieren. „Am effizientesten wäre es, die Produktion anzupassen und Pufferspeicher einzubauen. Man produziert also auf Vorrat, wenn gerade viel Energie zur Verfügung steht, und lagert die produzierten Teile zwischen“, konkretisiert Lombardi. Die zweite Option wäre, die Mitarbeiter je nach Energielage flexibel arbeiten zu lassen, etwa später oder am Wochenende. Wie groß die Akzeptanz dafür ist, wollen die Forscher in einer entsprechenden Umfrage herausfinden. Als dritte Option kommen Energiespeicher in Frage. Diese sind derzeit aufgrund hoher Investitionskosten allerdings noch teuer und die Energiespeicherung ist, je nach Technologie, noch mit Verlusten verbunden.

Fraunhofer-Institut, IFF, Reflex, Energie © Fraunhofer IFF/Viktoria Kühne

Hier fällt kaum noch Abfall an: Produktionsreststoffe aus der Möbelherstellung werden nicht weggeworfen, sondern vom Betrieb zur Energiegewinnung eingesetzt.

Ein Ampelsystem als möglicher Weg zur Energieoptimierung

Bei aRTE Möbel widmen sich die Fraunhofer-Forscher zunächst dem Monitoring. Mit entsprechenden Messgeräten ermitteln sie in Echtzeit, wie viel Energie die hauseigene Photovoltaikanlage erzeugt und wie viel Strom einzelne Produktionsanlagen oder Anlagengruppen verbrauchen. Im nächsten Schritt erstellen die Wissenschaftler aus den aufgenommenen Daten über ihre Software XDEMS Prognosen in punkto Last und Erzeugung. Wie viel Strom wird die Photovoltaikanlage in der kommenden Woche erzeugen? Wie viele Tische und Schränke müssen in dieser Zeit hergestellt werden? Und wie lässt sich die Produktion am besten steuern, um diese beiden Punkte optimal aneinander anzupassen – sprich um möglichst wenig Strom ins Netz einspeisen und keinen Strom aus dem Netz beziehen zu müssen? Die Software macht hier entsprechende Vorschläge. Denkbar ist etwa ein Ampelsystem: Eine grüne Ampel zeigt den Mitarbeitern, dass genügend Strom produziert wird und etwa auf Vorrat produziert werden kann. Ist Energie dagegen Mangelware, könnte eine rote Ampel darauf hinweisen, dass die Anlage lieber später genutzt werden sollte. „Wie die Rückkopplung der Informationen an die Mitarbeiter genau aussehen wird, werden wir noch mit der Geschäftsführung der aRTE Möbel GmbH abstimmen“, ergänzt Lombardi. Momentan entwickeln die Forscher das Monitoring. Im nächsten Jahr geht es dann an die Vorhersagen und Steuerung.

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