Neue Energiekonzepte für die Industrie

Ein kooperatives Doktoratsprogramm, geleitet von der TU Wien, soll eine digitale Revolution in der industriellen Energieversorgung möglich machen.

SIC! – Smart industrial Concept! – ein neues Doktoratskolleg, geleitet von der TU Wien

SIC! – Smart industrial Concept! – ein neues Doktoratskolleg, geleitet von der TU Wien

In der Industrie findet aktuell ein Umdenken statt: Energie ist nicht mehr bloß Betriebsmittel oder Rohstoff, der zugekauft wird. Knappe Ressourcen und Klimaziele wie die Reduktion von CO 2 forcieren die technologische Entwicklung und den Einsatz erneuerbarer Energie. Intelligentes Energiemanagement ist nötig und bedeutet, dass sich die Planung des Produktionsprozesses von Energiefragen nicht mehr trennen lässt. Vom thermischen Energiespeicher bis zur Photovoltaikanlage am Fabrikdach, von der Industriewärmepumpe bis zur Datenverarbeitung – eine große Zahl unterschiedlicher, innovativer Technologien müssen optimal aufeinander abgestimmt werden, um Energie und Geld zu sparen, die Umwelt zu schonen und die Pariser Klimaziele zu erreichen.

Wie das gelingen kann, soll das an der TU Wien neu gegründete Doktoratskolleg SIC! [Smart Industrial Concept!] untersuchen. Geleitet wird es von Univ. Prof. René Hofmann, Stiftungsprofessor am Institut für Energietechnik und Thermodynamik der TU Wien und am AIT Austrian Institute of Technology, das Kooperationspartner des Doktoratskollegs ist. Insgesamt ermöglicht das Kolleg acht Dissertationsstellen, vier davon an der TU Wien und je zwei weitere am AIT Austrian Institute of Technology und an der Montanuniversität Leoben (Lehrstuhl für Energieverbundtechnik). Einen besonders wichtigen Beitrag liefern auch die Firmenpartner Fundermax GmbH und ILF Consulting Engineers Austria GmbH. Hard- und Software-Support steuern die evon GmbH, OSIsoft LLC und die EVN AG bei.

Intelligente Abstimmung von Energie und Produktion
„Viele Industriebetriebe haben erkannt, dass ein modernes Energiekonzept wirtschaftlich unverzichtbar geworden ist“, sagt René Hofmann. „Die technischen Herausforderungen sind aber enorm und Firmen stoßen dabei oft auf Grenzen, da notwendiges, technologisches Know-how fehlt. Hier ist akademische Grundlagenforschung gefragt, und genau das können wir leisten.“

Das Ziel des Doktoratskollegs ist die Entwicklung innovativer Methoden, die flexibel für unterschiedliche Anwendungen und Branchen eingesetzt werden können. Zunächst wird der Energiebedarf erhoben: Wo wird wann welche Menge an Strom oder Wärme benötigt? Welche Flexibilität gibt es im Produktionsprozess? Danach wird analysiert, welche Komponenten zur Verfügung stehen oder nützlich sein könnten: Braucht man ein besseres Energieversorgungssystem? Ist Kraft-Wärme-Kopplung eine mögliche Lösung? Oder vielleicht kann man sogar eine Windkraftanlage errichten und selbst zum Stromproduzenten werden?

Alle energierelevanten Komponenten werden in einem mathematischen Modell  berücksichtigt. „Wir müssen jederzeit berechnen können, wie sich eine Komponente unter bestimmten Bedingungen verhält – welche Temperatur wird die Energieversorgungsanlage zu einem bestimmten Zeitpunkt haben? Wieviel elektrische oder thermische Energie wird die Produktionsanlage beim anvisierten Betriebsplan möglichst kurzfristig benötigen?“, erklärt René Hofmann. „Daraus wird schließlich ein übergeordnetes Modell entwickelt, welches das komplizierte Wechselspiel all dieser Komponenten berechnen kann.“

Win-win-Situation für Industrie und Forschung
Erst dadurch wird es möglich, die Produktion – gekoppelt mit dem Energiemanagement – sinnvoll zu planen. Große Datenmengen werden gesammelt, um aus ihnen Prognosen zu berechnen und automatisiert Entscheidungen zu treffen: Wenn der Strompreis gerade steigt, ist es dann vielleicht sinnvoll oder möglich, einen Teil der Produktion noch zu verschieben, bis der Preis gefallen ist? Wann ist es günstiger, den Strom aus der PV-Anlage ins Netz zu speisen und wann nutzt man ihn selbst? Wie kann man gewährleisten, dass das Gesamtsystem möglichst ausfallsicher ist? Welche Maßnahmen kann man ergreifen, um den Energieverlust bei einem Ausfall möglichst gering zu halten?

„Wir betreiben im Doktoratskolleg anwendungsnahe Grundlagenforschung in enger Zusammenarbeit mit der Industrie“, sagt René Hofmann. „Das nützt den Industriebetrieben und auch uns, weil wir damit Methoden anhand realer Daten und konkreter Erfahrungen aus der Industrie laufend verbessern können.“

In den nächsten Monaten sollen alle acht Doktoratsstellen bei SIC! besetzt sein. Im Bereich „Industrie im Verteilnetz und Sektorkopplung sowie Einsatzoptimierung“ liegen bereits erste Ergebnisse vor. René Hofmann: „Diese ersten Resultate stimmen uns zuversichtlich für die nächsten drei Jahre, in denen wir die Basis für ein zeitgemäßes industrielles Energiemanagement schaffen wollen.“


Kontakt:
Prof. René Hofmann
Institut für Energietechnik und Thermodynamik
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-302327
rene.hofmann(at)tuwien.ac.at