Benutzer:FIWU Chemnitz/Energieflexibilität

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Energieflexibilität beschreibt die Fähigkeit eines Systems, sich an eine schwankende Energieversorgung anzupassen. In der Wirtschaft beschreibt der Begriff die Anpassung an Änderungen auf dem Energiemarkt^[1]. Die Wandlung des Energieversorgungssystems hin zur ausschließlichen Nutzung von Erneuerbaren Energien führt durch die schwankende Intensität und Verfügbarkeit von Wind und Sonneneinstrahlung zu einer wachsenden Volatilität in der Energieversorgung und somit auch zu volatilen Preisen an Energiemärkten.

Von besonderer Bedeutung ist Energieflexibilität in der Industrie. Energieflexibilität ist dabei eng mit dem Gebiet der Laststeuerung verknüpft, da ein ausreichend hohes Energieflexibilitätspotential Maßnahmen zur Laststeuerung erst möglich macht. Energieflexibilität kann es einem Unternehmen ermöglichen, Übertragungsnetzbetreibern Regelleistung anzubieten, den Einsatz von Erneuerbaren Energien am Produktionsstandort zu optimieren oder den Strombezug so zu verlagern so, dass möglichst günstige Preise an den Energiemärkten genutzt werden.

In der Regel kann der Energiebedarf eines Industrieunternehmens nicht maßgeblich beeinflusst werden, ohne in dessen Produktionsprozesse und -infrastruktur sowie sonstigen Abläufe einzugreifen. Derartige Maßnahmen verlangen verschiedenen Arten von Flexibilität im Betrieb - beispielsweise die Maschinenflexibilität, also die Möglichkeit, ohne großen Rüstaufwand verschiedene Operationen auf einer Maschine zu vollziehen. Anpassungen im Produktionsprozess ermöglichen somit auch Anpassungen des Energiebedarfs und werden als Energieflexibilitätsmaßnahmen bezeichnet, wenn sie darauf ausgerichtet sind, auf eine Änderung am Energiemarkt zu reagieren.

Zu den grundlegenden Energieflexibilitätsmaßnahmen zählen^[2]:

• Anpassung von Prozessstarts
• Anpassung von Schichtzeiten
• Unterbrechung von Prozessen
• Anpassung der Maschinenbelegung
• Anpassung der Auftragsreihenfolge
• Anpassung von Prozessparametern
• Anpassung von Pausenzeiten

Diese Maßnahmen können zusätzlich ergänzt werden durch^[3]

• Speichern von Energie
• Wechseln der Energiequelle

Aufgrund der vielen Abhängigkeiten in Produktionssystemen sind die Auswirkungen auf die Produktion durch die Nutzung des systeminhärenten Energieflexibilitätspotentials mit einer gewissen Unsicherheit verbunden. Zur Abschätzung der Folgen von Energieflexibilitätsmaßnahmen auf den betrieblichen Energiebedarf als auch die Produktionsleistung hat sich die energieorientierte Materialflusssimulation etabliert^[4]. Dazu existieren eine Reihe von Ansätzen, zum Beispiel spezielle Bibliotheken für die Software Plant Simulation, zur Erweiterung von Fabrikmodellen um energetische Betrachtungen.

Zur konkreten Umsetzung im Betrieb ist es nötig, vorhandene Systeme zur Produktionsplanung und -steuerung um energetische Aspekte zu ergänzen. Hier spielt das vom jeweiligen Unternehmen genutzte Preismodell der Energiebeschaffung eine wichtige Rolle. Anreize zur Nutzung von Energieflexibilität bestehen primär dort, wo der Energiepreis sowohl eine Leistungskomponente als auch zeitlich Abhängigkeit aufweist^[5].

1. ↑ Reinhart, Gunther; Reinhardt, Saskia; Graßl, Markus (2012): Energieflexible Produktionssysteme. Einführungen zur Bewertung der Energieeffizienz von Produktionssystemen. In: wt Werkstattstechnik Online 102 (Nr.9), S. 622–628.
2. ↑ Graßl, Markus (2015): Bewertung der Energieflexibilität in der Produktion. Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 2015. München: Utz (Forschungsberichte IWB, 300).
3. ↑ Johannes Stoldt, Tom Wolf, Thomas Büttner, Andreas Schlegel, Tino Langer: Energieflexibilität im Maschinen- und Anlagenbau: Vorgehen und Handlungshilfen für die Energiewende im Mittelstand. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb. Band 113, Nr. 3, 28. März 2018, ISSN 0947-0085, S. 124–127, doi:10.3139/104.111857 (hanser-elibrary.com [abgerufen am 1. Oktober 2020]). 
4. ↑ Prell, Bastian; Stoldt, Johannes; Schlüter, Peter; Szabo, Andrei; Bergs, Christoph; Eric, Unterberger et al. (2018): Simulation von Steuerungsmaßnahmen zum energieflexiblen Fabrikbetrieb. In: Vernetzt Planen und Produzieren" (VPP). Chemnitz, 29.11.2018. TU Chemnitz Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb (Wissenschaftliche Schriftenreihe des Institutes für Betriebswissenschaften und Fabriksysteme, 24), S. 79–88.
5. ↑ Stange, Maximilian; Prell, Bastian; Büttner, Thomas; Richter, Mark (2019): Energieflexible Produktionssteuerung – Status quo und Perspektiven. In: Ralph Riedel (Hg.): Vernetzt Planen und Produzieren (VPP). Chemnitz, 06.11-07.11.2019. TU Chemnitz (Wissenschaftliche Schriftenreihe des Instituts für Betriebswissenschaften und Fabriksysteme, 25), S. 141–151.