Übersicht über die Schwerpunkte und Ergebnisse des abgeschlossenen Forschungsprojekts SEEDs sowie die Weiterführung der Aktivitäten.
Intelligente Betriebsstrategien stellen den Schlüssel für Optimierungen in komplexen sektorengekoppelten Energiesystemen dar. In dem Video geben wir einen kurzen Überblick über den Einsatz solcher Betriebsstrategien im Energiemanagement. Als exemplarische Anwendung dient das Reallabor für dezentrale Energiesysteme am IISB.
Projektergebnisse als Buch veröffentlicht
Intelligente dezentrale Energiesysteme haben beim Umbau der Energieversorgung eine herausragende Bedeutung. Dies gilt besonders im Bereich von Industriebetrieben, aber auch für größere Wohneinheiten, Quartiere und für das Gewerbe. Dezentrale Energiesysteme bieten ideale Voraussetzungen für die lokale Energiekopplung von verschiedenen Sektoren wie Strom, Wärme, Kälte, Gase und Mobilität. Durch die Nutzung und Integration von Erneuerbaren Energien mit einem hohen Eigenverbrauchsanteil lassen sich fossile Brennstoffe ersetzen. Damit bieten diese Systeme einen großen Hebel zur Verbesserung der CO2-Bilanz. Die Herausforderung liegt in der Entwicklung einer flexiblen und intelligenten Betriebsstrategie für die Zusammenführung der Komponenten und Anlagenteilsysteme zu einem optimiert betriebenen und auf die lokalen Gegebenheiten angepassten Gesamtsystem. Ein solches intelligentes dezentrales Energiesystem wurde unter Verknüpfung verschiedenster Komponenten am Fraunhofer IISB in Erlangen als Modell für mittelständische Betriebe aufgebaut und damit ein einzigartiges Reallabor für die Energieforschung realisiert.
ISBN 978-3-8396-1486-0
28. Januar 2021
Die Zeitschrift „Energie und Management (E&M)" hat das Erdgas-BHKW am Fraunhofer IISB zum „BHKW des Jahres" gekürt, nachdem es zuvor schon im Juni 2020 zum "BHKW des Monats“ ernannt wurde.
Aus den „BHKW des Monats“, die E&M während eines Jahres vorstellt, wählt der Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. (B.KWK) eine Anlage als Jahressieger aus. In 2020 standen KWK-Konzepte von mit Erd- und Biogas betriebenen Motorblockheizkraftwerken zwischen 4,7 kW und 2 MW elektrischer Leistung zur Wahl.
Die Jury überzeugte das mit wissenschaftlichen Methoden entwickelte Konzept für die Integration der KWK-Anlage mit einem Wärme- und Batteriespeicher in die Institutsinfrastruktur des Fraunhofer IISB. In Verbindung mit einer neu entwickelten intelligenten Betriebsstrategie für die Strom- und Wärmeversorgung und zur Lastspitzenreduktion wurde ein Anlagenkonzept umgesetzt, das Vorbildwirkung für die Energiewende entfaltet.
29. Mai 2020
Für die Optimierung von industriellen Energiesystemen reicht die Betrachtung eines einzelnen Bereichs, zum Beispiel der Wärmeerzeugung, nicht aus. Die verschiedenen Energiesektoren sind über Erzeugungsanlagen und Verbraucher eng gekoppelt, was zu einer hohen Komplexität bei der Analyse, Optimierung und beim Betrieb der Energiesysteme führt. Verbesserungen in einem Teilsystem führen in Bezug auf das gesamte System nicht unbedingt zu Effizienzerhöhungen und wirtschaftlichen Vorteilen, weshalb stets das Gesamtsystem betrachtet werden muss. Die Optimierungsziele Effizienzerhöhung, Lastspitzenreduktion und Eigenverbrauchserhöhung führen häufig zu Widersprüchen. Am Fraunhofer IISB wurde daher die Plattform ToSyCo (TotalSystemControl) zur Simulation und Steuerung sektorengekoppelter Energiesysteme entwickelt und erfolgreich validiert. Für das Reallabor IISB konnten durch die Betriebsstrategien aus ToSyCo Einsparpotentiale in Höhe von 25 % bezüglich des Leistungspreises und 6,5 % hinsichtlich des Arbeitspreises nachgewiesen werden.
19. November 2019
Ein Blockheizkraftwerk eignet sich nicht nur zur Verringerung des externen Strom- und Wärmebezugs, sondern auch zur Reduktion elektrischer Lastspitzen. Forscher des Fraunhofer IISB erreichten eine Lastspitzenreduktion um 20 %. Dies gelang durch die optimierte Steuerung eines neu integrierten Erdgas-Blockheizkraftwerks in Verbindung mit einem Warmwasserspeicher und einem elektrischen Batteriespeicher. Lastspitzenreduktion führt bei industriellen Stromtarifen mit Leistungspreisen zu erheblichen Kostenersparnissen. Die erzielte Lastspitzenreduktion ist eines der Ergebnisse der experimentellen Energieforschung am IISB zur Untersuchung dezentraler intelligenter Energiesysteme hinsichtlich Einsparpotential und Effizienz.
8. März 2019
Für Industriebetriebe und gewerbliche Stromverbraucher ist das Thema Lastspitzenreduktion (engl. Peak Shaving) von betriebswirtschaftlicher Bedeutung. Die dabei angestrebte Glättung der Lastprofile erfordert aber oft unerwünschte Eingriffe in die Produktion und aufwendige Veränderungen an der Infrastruktur. Technologische Fortschritte und sinkende Preise ermöglichen mittlerweile den rentablen Einsatz elektrischer Batteriespeicher. So können elektrische Lastspitzen auf Verbraucherseite verringert werden, ohne in Fertigungsabläufe einzugreifen. Im Rahmen des bayerischen Energieforschungsprojekts SEEDs zeigt das Fraunhofer IISB in Erlangen, wie sich stationäre Batteriesysteme in bestehende Infrastrukturen integrieren lassen. Aktuell reduziert ein skalierbares Batteriesystem mit 60 kWh Speicherkapazität die Lastspitzen im Institutsnetz um ca. 10 %. Die gewohnten Betriebsabläufe wurden und werden davon nicht beeinflusst. Die Ergebnisse sind grundsätzlich auf industrielle oder gewerbliche Energiesysteme mit großen elektrischen Lastspitzen anwendbar.
10. Oktober 2018
Im Rahmen des bayerischen Energieforschungsprojektes SEEDs untersucht ein interdisziplinäres Forschungsteam am Fraunhofer IISB u.a. die Einsparpotenziale von Kältesystemen im industriellen Umfeld. Durch gezielte Betriebspunktoptimierungen auf Grundlage detaillierten Monitorings und mittels intelligenter Steuerungs- und Regelungstechnik lassen sich erhebliche Energie- und Kosteneinsparungen erzielen. Diese wurden bereits erfolgreich am eigenen Kältesystem umgesetzt und demonstriert. Über 20 % höhere Effizienz des Kältesystems bedeuten im Realbetrieb eine jährliche Einsparung von 135 MWh elektrischer Energie. Die Ergebnisse lassen sich auf zahlreiche Industriebetriebe übertragen, hier sind ebenfalls erhebliche Kostenreduktionen realisierbar. Durch die starke Verbreitung von Kältesystemen in Produktion, Einzelhandel und Gewerbe besitzt das Thema eine sehr hohe wirtschaftliche Relevanz.
15. Dezember 2016
Im Oktober 2016 wurde an der Demonstrations- und Forschungsplattform am Fraunhofer IISB ein neuer Kältspeicher aufgestellt. Er hat ein Ladevolumen von 80 Kubikmetern und ist mit seiner Vakkumisolation in seiner Größenklasse weltweit einzigartig. Diese Spezialanfertigung der Firma Sirch aus Kaufbeuren verlegt die energieintensive Wasserkühlung für die Kälteversorgung der Labore des Fraunhofer IISB in die Nachtstunden in denen der Bedarf an Strom geringer ist. Das hat zwei entscheidende Vorteile:
Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB