Flexibilitätsoptionen für das industrielle Net-Zero Energieversorgungs-Mikronetz: eine technische und ökonomische Bewertung

21.01.2019 von 17:15 bis 18:00

Die Europäische Union hat sich als Ziel gesetzt das energetische System bis 2050 zu dekarbonisieren. Um dieses Ziel zu erreichen wurden in Deutschland in den letzten 15 Jahren eine Reihe von gesetzlichen Maßnahmen, bspw. das Erneuerbare Energien Gesetzt (EEG), verabschiedet, um die Steigerung von Energieerzeugung (Strom- und Wärmeproduktion) aus regenerativen Quellen zu stimulieren. Im Bereich der Stromerzeugung beinhalten diese Maßnahmen sowohl eine Priorisierung in der Einspeisung des erzeugten Stroms in das Netz als auch eine ökonomische Vergütung der erzeugten Energie. Als Konsequenz haben in die letzten 15 Jahren viele kleine und mittlere Unternehmen (KMU) Photovoltaikdachanlage installiert. In Europa erzeugen 14% der KMU Strom aus Sonne, während es in Deutschland bereits 32%1 sind. Allerdings ist in vielen Fällen der erzeugte Strom nicht direkt in den Produktionsprozess integriert, sondern wird zunächst in das öffentliche Netz eingespeist und anschließend aus dem Netz zurück zurückbezogen. Ein derart ineffizienter modus operandi wird mit Ablauf der gesetzlichen Maßnahmen nicht mehr lohnenswert sein. In den nächsten 5 bis 10 Jahren stehen viele KMU vor der Entscheidung den erzeugten Strom entweder eigen zu verbrauchen oder direkt zu vermarkten. In beiden Fällen ist es notwendig Flexibilitätsoptionen bereitzustellen, um die Volatilität der Stromerzeugung auszugleichen.
Der Fokus dieser Habilitationsarbeit liegt auf den Produktionsprozessen in KMU, welche Strom aus regenerativen Quellen erzeugen und diesen direkt in ihren Produktions- und Fertigungsprozesse integrieren anstatt die Energie in das Versorgungsnetz einzuspeisen. Das Konzept von „Net-Zero-Energy Factory“ (siehe Abbildung1) wird daher am Beispiel von KMU entwickelt. Energiespeichersysteme, Multi-Energiesysteme, DC-Mikronetze im Einsatz durch intelligente Transformatoren (Smart-Transformer) werden dabei als potentielle Maßnahmen für die Net-Zero-Energiefabrik betrachtet und analysiert. Der Fokus der Arbeit liegt auf Nutzung und Bewertung der Funktionalitäten des Smart-Transformer, der als notwendige Binde- und Steuerungsglied der Energieseite des Systems betrachtet wird. Die Habilitationsschrift wird die folgenden wissenschaftlichen Fragen beantworten:
 welchen Beitrag können Smart-Transformer für die Integration volatiler Energieerzeugung in Industrieprozesse leisten?
 Welche Vor- und Nachteile bieten Smart-Transformer-Lösungen im Vergleich zu traditionellen Ansätzen (z.B. Energiemanagementsysteme)?
 Unter welchen technischen und ökonomischen Rahmenbedingungen können Smart-Transformer für KMU-Betreiber eine attraktive Lösung darstellen?
1 Europäische Kommission“Flash Erobarometer 456“
Innerhalb der Habilitation wird ein multi- kriterieller Ansatz (technisch-ökonomisch und sozial) entwickelt und angewandt, um diese Fragen zu beantworten.
Abbildung 1 Konzept der Net-Zero Energy Factory und Funktion des Smart-Transformers

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