Auf dem Weg zur CO2-neutralen Produktion

Heitec Innovations realisiert nachhaltige Energiesysteme für die Industrie

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CO2-Emissionen
Die strategische Dimension des Themas Nachhaltigkeit steigt kontinuierlich. Mehr als zuvor lohnt sich jetzt die Nutzung von erneuerbaren Energien zur Deckung des Eigenverbrauchs.

In der E-Mobilität gewinnt neben der Frage der CO2-Emissionen während des Betriebs vor allem der CO2-Footprint im gesamten Product-Life-Cycle an Bedeutung. Durch Konsumenten oder OEMs wird der Druck auf Produktionsunternehmen erhöht, CO2-Fußabdrücke für Produkte auszuweisen und zu senken. Während eine CO2-neutrale Produktion von innovativen Unternehmen als zukünftiger Wettbewerbsvorteil begriffen wird, wächst das unternehmerische Risiko für Late Mover, je mehr sich der CO2-Footprint als Produkteigenschaft etabliert.

Wirtschaftliche Risiken einer mangelhaften Energie- und Nachhaltigkeitsstrategie in Unternehmen ergeben sich auch, wenn Strom wie bislang üblich aus dem Netz bezogen wird. Bei der derzeitigen Energiepreisentwicklung stehen selbst bei Gewerbekunden mit Altverträgen Erhöhungen des Arbeitspreises um etwa 10 ct/kWh im Raum. Daher lohnt sich die Nutzung von erneuerbaren Energien zur Deckung des Eigenverbrauchs jetzt mehr als zuvor. 

Ein Potenzial von etwa 500 GW bieten Dachflächen in Deutschland. Davon entfallen 30 % auf Industrie und Gewerbe, wobei innovative Technologien wie Photovoltaik an Fassaden oder Agro-PV je nach Standort das lokale PV-Potenzial für Unternehmen erhöhen. Durch den Ausbau von eigener PV kann die Jahressummen von Verbrauch und Erzeugung gedeckt oder übertroffen werden, allerdings werden sich durch die jahres- und tageszeitlich schwankende Solarstrahlung immer noch stundenweise Deckungslücken ergeben. Hier empfehlen sich Batteriespeicher – diese speichern PV-Strom aus Überschüssen, geben ihn bei Bedarf frei und glätten zusätzlich Lastspitzen. Dadurch lassen sich Eigenverbrauchsquoten erhöhen und Energiekosten für den Leistungspreis senken.

Die Firma Heitec Innovations setzt hierbei neue Impulse, indem sie ihre Kompetenzen in den Bereichen Automatisierungstechnik, Energietechnik und Simulation zur Realisierung von nachhaltigen Energiesystemen für die Industrie bündelt. Bereits in der Planungsphase werden dynamische Simulationsmodelle und Optimierungsalgorithmen genutzt. Dadurch lassen sich Erzeugungsanlagen und Speicher optimal und herstellerunabhängig ausgelegen. Die dynamischen Lastprofile der Kunden fließen ebenfalls in die Simulation des Energiesystems ein. Zusammen mit zeitaufgelösten Messdaten wachsen so digitale Zwillinge aller Komponenten heran. Auf der Verbrauchsseite lassen sich den einzelnen Produktionsschritten und Produkten Energieverbräuche zuordnen und Einsparpotenziale aufzeigen. 

Oft sind in Produktionsanlagen außerdem zeitlich flexible Lasten identifizierbar. Durch Verschiebung der Einschaltzeitpunkte lassen sich Lastspitzen vermeiden sowie der Eigenverbrauch der eigenen PV erhöhen, ohne den Produktionstakt zu beeinträchtigen.

Im Bereich der thermischen Systeme wird der Anteil von Wärmepumpen für die Gebäudeheizung oder Prozesswärme weiter steigen. Zusammen mit Kältemaschinen bietet sich hier ein großes Potenzial zur Lastverschiebung durch Sektorkopplung. Durch vergleichsweise günstige Wärme- oder Kältespeicher kann das Potenzial weiter erhöht werden. Jedoch ist hierfür ein wirkungsvolles Energiemanagement die Voraussetzung.

Um auch komplexere Energiesysteme auszulegen und zu optimieren, greift Heitec auf umfangreiche Simulationsbibliotheken zurück. Die einzelnen Modelle lassen sich kundenspezifisch anpassen oder neu entwickeln und sind durch Qualitätssicherung und etablierte Standards auf Plattformen vom Entwicklungsprogramm bis zur SPS lauffähig. Durch effiziente Programmierung der Modelle wird eine prädiktive Optimierung des Energiesystems möglich: Aus Wetterprognosen lässt sich der erwartete PV-Ertrag minutengenau berechnen. Aus Produktionsplänen können Strom-, Wärme- und Kältebedarf vorhergesagt werden. Selbst Ladevorgänge an eigenen Ladesäulen können vom Managementsystem erkannt und bei der zukünftigen Lastplanung berücksichtigt werden.
Damit lassen sich im Voraus optimale Schaltzeitpunkte und Energieströme zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Speichern prädiktiv bestimmen. Reicht die Rechenleistung auf dem Endgerät vor Ort nicht aus, kann die Optimierung auf Cloud-Computing verlagert werden.

Die Zielfunktionen der Optimierung werden dabei neben maximaler Energieeffizienz auch immer von wirtschaftlichen Aspekten bestimmt. Heitec möchte die notwendige Transformation des Energiesystems im Bereich von Produktion und Gewerbe daher gemeinsam mit seinen Kunden als Chance für eine ganze Branche begreifen.

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