Projekt „Interflex4Climate“ für mehr Energieeffizienz


Gewerbegebiete und die Industrie im Allgemeinen verbrauchen sehr viel Energie. Um die deutschen Klimaschutzziele zu erreichen, muss gerade in diesem Sektor eine Energieversorgung sichergestellt werden, die sowohl energieeffizient als auch netzstabilisierend ist. Das Klimaschutz-Projekt „Interflex4Climate“ untersucht Potenziale der Energieeinsparung durch einen Unternehmensverbund und Möglichkeiten, wie auf steigende Schwankungen der Erzeugung erneuerbarer Energien reagiert werden kann.

In den meisten Gewerbegebieten sind die Unternehmen für ihren eigenen Energiehaushalt verantwortlich. Das heißt sie müssen eigenständig kühlen, heizen, oder die überschüssige Abwärme in der industriellen Produktion umwandeln. Dabei verbrauchen sie enorme Mengen an Energie – die womöglich anderswo eingespart werden könnten.

Forscher der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft (HsKA) und dem Institut für Ressourceneffizienz und Energiestrategien (IREES) in Karlsruhe untersuchen die Potenziale und Vorteile eines Energieverbundes.

Zielgruppe des Projekts sind regionale Gewerbegebiete mit mittelständischen Unternehmen mit einem jährlichen Energieverbrauch von mehr als 1 GWh bzw. mit Jahresenergiekosten ab ca. 100.000 €. Insgesamt werden zehn unterschiedliche regionale Gewerbegebiete deutschlandweit mit jeweils drei bis fünf benachbarten Unternehmen in Bezug auf ihre Energieverbrauchsstruktur analysiert und hinsichtlich der Energieeffizienzsteigerung und Lastflexibilisierung optimiert und systematisch modelliert.

Energieeffizienz im Verbund

Die gekoppelte Erzeugung von Wärme, Kälte und Strom mittels Blockheizkraftwerken und Sorptionskältemaschinen stellt eine Möglichkeit dar, die Energieeffizienz eines Unternehmens zu steigern. Aber auch ganze Unternehmen können mittels Nahwärmenetz gekoppelt werden, wobei potenziell Energie eingespart werden kann. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Unternehmen A die in einem Unternehmen B anfallende Abwärme nutzt, welche zuvor über einen Kamin in die Umwelt entlassen wurde. Damit die Energieeinsparungen auch in einem wirtschaftlichen Vorteil für die Unternehmen resultieren, ist es wichtig, dass die Investitionen in das Nahwärmenetz im Vergleich zu den Energiekosteneinsparungen möglichst gering sind. Aus diesem Grund kommen für einen Energieverbund vor allem benachbarte Unternehmen mit hohem Energiebedarf in Frage. Fallen Energiebedarfe zu unterschiedlichen Zeiten an, sind zur Nutzung der Synergieeffekte außerdem zusätzlich Speicher notwendig. Um all diese Abhängigkeiten zu berücksichtigen ist eine umfassende, individuelle Analyse nötig.

Lastflexibilisierung

Der voranschreitende Ausbau erneuerbarer Energien bringt es mit sich, dass die Einspeisung von Strom ins Stromnetz immer schwieriger gesteuert werden kann. Die Folge sind wachsende Angebotsschwankungen auf dem Strommarkt. Will die Gesellschaft den Komfort der ständigen Verfügbarkeit von Strom behalten, können Schwankungen nur mit Speichern begegnet werden.

In der Regel sind dafür Investitionen nötig, die bei elektrischen Speichern bisher noch recht hoch sind. Allerdings bestehen in Industrieprozessen bereits Elemente mit speichernder Wirkung, die Verschiebungen der Stromlast ohne zusätzliche Investitionen ermöglichen.

Solche speichernden Elemente sind im Wesentlichen thermische Speicher, im erweiterten Sinne z. B. aber auch Materiallager. Während in wenigen energieintensiven Branchen, wie beispielsweise der Zement- oder Papierherstellung, Hauptprozesse problemlos flexibilisiert werden können, ist in anderen Branchen aus Gründen der Produktionssicherheit ein Eingriff in den Hauptprozess zu kritisch. Jedoch gibt es auch dort eine Vielzahl an energieintensiven Nebenprozessen, wie der Klimatisierung oder der Belüftung, bei der eine Lastverschiebung ohne Komforteinbüßen von Beteiligten durchgeführt werden kann.

Geschäftsmodellentwicklung

Um typischen Hemmnissen einer Verbundlösung im Vorfeld zu begegnen, ist eine begleitende Entwicklung von geeigneten Geschäftsmodellen essentiell. So können die beteiligten Unternehmen Risiken, Investitionen oder Betriebsaufgaben intelligent auslagern und sich auf ihr Kerngeschäft konzentrieren.

Vorgehensweise

In einem ersten Schritt des Projekts werden geeignete Unternehmen zur weiteren Untersuchung ausgewählt. Ist eine erste Potenzialabschätzung vielversprechend, sammeln die Wissenschaftler des Projekts in einem nächsten Schritt die Verbrauchsdaten und bestimmen daraus den stündlichen Energiebedarf der Unternehmen. Daraus lassen sich dann Computermodelle erstellen, mit denen optimierte Energieerzeugungssysteme berechnet werden können. Das entstehende Energiekonzept dient dann als Handlungsempfehlung und kann als Grundlage für die spätere Detailplanung herangezogen werden.

„Wenn sich mehrere Unternehmen in einem Gewerbegebiet zusammenschließen und ihre Energie austauschen, können sie hohe Kosten einsparen und gleichzeitig die Umwelt entlasten“, so Prof. Dr.-Ing. Marco Braun, Professor an der HsKA und Ingenieur für Thermodynamik. „Konkret könnte das so aussehen, dass die überschüssige Abwärme eines Produktionsbetriebes die Kälteanlage eines benachbarten Unternehmens betreibt. Doch dafür müssen sich die Betriebe auf eine gemeinsame Lösung einlassen. Grundlage für eine fundierte Analyse industrieller Energiesysteme ist eine angemessene Modellbildung und umfangreiche Simulation von Varianten.“ Prof. Dr.-Ing. Marco Braun und sein Team können die Unternehmen dabei unterstützen, eine langfristige Lösung zum effizienten Betrieb der Industrieanlagen zu finden.

Das Bundesumweltministerium fördert das Projekt „Interflex4Climate“ im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative mit insgesamt rund 623.000 Euro über eine Projektlaufzeit von drei Jahren (01.01.2016 – 31.12.2018).

Die Forscher sind kontinuierlich auf der Suche nach Projektpartnern. Interessierte Kommunen und Unternehmen können sich gerne an Herrn Markus Fleschutz (Tel. 0721/925-1951, E-Mail: markus.fleschutzspam prevention@hs-karlsruhe.de), wissenschaftlicher Mitarbeiter an der HsKA, wenden. Weitere Informationen sind außerdem unter www.interflex4climate.de zu finden.


Autoren: Sarah Dehm, Markus Fleschutz

Grafik: Natalja Ashley-Belbin/IREES

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