Happy Power Hour

Dynamische Stromtarife für den Mittelstand sollen Flexibilitätsoptionen in der Industrie erschließen.

Im Zuge der Energiewende nimmt die Bedeutung der Flexibilität im deutschen Energieversorgungsnetz immer weiter zu. Bisher wird die benötigte Flexibilität meist durch die Erzeugerseite gedeckt, die Verbraucherseite hingegen wird nahezu vernachlässigt. Im Rahmen des Projekts „Happy Power Hour II” zeigt ein Wuppertaler Forschungskonsortium, geleitet durch die Bergische Universität Wuppertal, wie Flexibilitäten im industriellen Umfeld bereits heute nutzbar gemacht werden können. Erklärtes Ziel ist es, Flexibilitätsoptionen mittelständischer Industrieunternehmen durch dynamische Stromtarife zu aktivieren und somit die Energiebezugskosten zu verringern und einen Beitrag der Verbraucherseite am Gelingen der Energiewende zu ermöglichen.

Jan Meese und Prof. Dr. Markus Zdrallek vom Projektteam bei der Präsentation der im Rahmen des Projekts entwickelten HPH-Steuerbox auf der diesjährigen E-world in Essen. Foto: Bergische Universität Wuppertal
Jan Meese und Prof. Dr. Markus Zdrallek vom Projektteam bei der Präsentation der im Rahmen des Projekts entwickelten HPH-Steuerbox auf der diesjährigen E-world in Essen. Foto: Bergische Universität Wuppertal

Unter Federführung der Bergischen Universität Wuppertal arbeiten die Unternehmen WSW Energie & Wasser, NetSystem Netzwerk und Systemtechnik, Bergische Gesellschaft für Ressourceneffizienz sowie das Collaborating Centre on Substainable Consumption and Production (CSCP) im Rahmen des Projektes „Happy Power Hour II“ Hand in Hand. Gemeinsames Ziel ist es, Flexibilitätsoptionen mittelständischer Industrieunternehmen mit Hilfe dynamischer Stromtarife zu aktivieren und so die Energiebezugskosten zu verringern und die erneuerbaren Energien besser in das Energiesystem zu integrieren. „Happy Power Hour II“ wird als Forschungsprojekt im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung im Umfang von 1,3 Millionen Euro gefördert.

Projektziel ist die Entwicklung und Implementierung eines dynamischen Stromtarifs, welcher die Strompreisschwankungen der Strombörse abbildet und somit an Industriestromkunden weitergibt. Durch die Einführung von dynamischen Stromtarifen soll erreicht werden, dass zum einen die Industriekunden durch den automatisierten Einsatz ihrer bisher ungenutzten Flexibilitätspotentiale ihre Strombezugskosten reduzieren können. Auf der anderen Seite kann durch die Weitergabe der Preissignale eines dynamischen Stromtarifs die Verbraucherseite zu einem systemdienlichen Verhalten angeregt werden. In Zeiten günstigen Stroms herrscht – vor allem aufgrund erhöhter Einspeisung – ein ausreichendes Angebot an Strom, daher sollten flexible Verbraucher ihren Strombezug erhöhen. In Zeiten von hohen Stromkosten herrscht eine Stromknappheit, daher sollten flexible Verbraucher zu diesen Zeiten ihre Lasten möglichst reduzieren. Einführung eines dynamischen Stromtarifs Vor der Einführung eines dynamischen Stromtarifs sind die jeweiligen Prozesse hinsichtlich ihrer Flexibilität respektive Lastverschiebungspotentials zu untersuchen. Ziel ist die Identifizierung und anschließende Bewertung geeigneter Prozesse. Hierfür sind unter anderem die technischen Restriktionen, die Prozessplanung sowie der Lastgang der jeweiligen Prozesse zu analysieren und durch eine innerhalb des Projekts entwickelte Simulationsumgebung monetär zu bewerten. Die Festlegung der jeweiligen Prozessrestriktionen ist so zu wählen, dass durch die zeitliche Lastverschiebung keine Beeinträchtigungen hinsichtlich der Produktqualität oder der Liefertreue entstehen. Des Weiteren ist die Berücksichtigung des maximalen Netzbezuges unerlässlich. Es muss in jedem Fall vermieden werden, dass Lastverschiebungen einen negativen Einfluss auf die Netzentgelte haben.

Umsetzung eines dynamischen Stromtarifs

Je nach Industrieprozess und Gegebenheit des jeweiligen Unternehmens kann der dynamische Stromtarif für die unterschiedlichen Automatisierungsgrade „vollautomatisiert“, „teilautomatisiert“ und „manuell“ umgesetzt werden. Um die Komplexität des Tarifs möglichst gering zu halten, bekommt der Stromkunde nicht nur reine Preissignale, sondern konkrete individuell für den jeweiligen Industrieprozess optimierte Prozessfahrpläne durch den Energieversorger zur Verfügung gestellt. Im Falle der vollautomatisierten Umsetzung wird der Prozessfahrplan anhand zuvor definierter Restriktionen durch den Energieversorger generiert und im Anschluss durch eine im jeweiligen Industrieunternehmen installierte Automatisierungstechnik, der „HPH-Steuerbox“, umgesetzt. Bei der teilautomatisierten Variante erhält der Industriekunde auf Basis mehrerer editierbarer Prozessrestriktionen unterschiedliche und monetär ausgewiesene Fahrplanvorschläge, aus welchen der jeweilig geeignetste vom Kunden ausgewählt werden kann. Die Umsetzung des Fahrplans erfolgt anschließend über die HPH-Steuerbox direkt durch den Energieversorger. Die „manuelle“ Variante ähnelt der teilautomatisierten, allerdings ist hier der Kunde selbst für die Umsetzung des zuvor generierten Fahrplans zuständig.

Ausblick

„Happy Power Hour II“ ist im Frühjahr 2016 gestartet und befindet sich derzeit in der Konzeptionierungs- und Aufbauphase. Im zweiten Quartal 2017 werden die ersten Feldtests vor Ort bei den industriellen Partnern, welche in der Automobilzulieferindustrie, der Werkzeugindustrie, der Oberflächenbehandlung, sowie Chemieindustrie tätig sind, beginnen. Hierfür wird unter anderem die HPH-Steuerbox, eine modular aufgebaute Fernwirktechnik, in den jeweiligen Industrieunternehmen installiert. Mittels dieser Technik kann zunächst der Lastgang der jeweiligen flexiblen Industrieprozesse prozessgenau aufgenommen werden. In einem darauffolgenden Schritt, können dann Fahrpläne zur vollautomatisierten Steuerung der jeweiligen Prozesse abgelegt werden. Ziel ist es, im Rahmen des Projekts bis zu 20 Industrieunternehmen hinsichtlich ihres Lastverschiebungspotentials zu untersuchen und letztendlich die aufgedeckte Flexibilität im Kontext der Versorgung mittels dynamischen Stromtarifen zu aktivieren. Die Projektlaufzeit endet mit dem Jahr 2019.

 

Beispiel Kühlprozess

Foto: Bergische Universität Wuppertal
Foto: Bergische Universität Wuppertal

Beispiel für die vollautomatisierte Steuerung eines Kühlprozesses anhand von Preissignalen unter Beachtung der Grenztemperatur von 20°C und der minimalen Temperatur von 15°C: In Zeiten des günstigen Stroms wird das Kühlaggregat auf 100% der Leistung hochgefahren und das Kühlmedium auf das Minimum herunter gekühlt. Sind die Strompreise hoch, wird der Puffer zwischen minimaler Temperatur und Grenztemperatur ausgenutzt und die Leistung des Kühlaggregates gedrosselt, beziehungsweise, sogar abgeschaltet. Dabei erhöht sich die Temperatur im Kühlmedium innerhalb der erlaubten Grenzwerte. Sobald der Strompreis wieder sinkt, wird durch das Hochfahren des Kühlaggregats der Kältepuffer wieder aufgefüllt. Die Flexibilität eines solchen Prozesses hängt von der maximalen Leistung des Kühlaggregats, der maximalen Temperaturdifferenz zwischen Grenztemperatur und minimaler Temperatur und dem Volumen des Kühlmediums zusammen. (Quelle: Bergische Universität Wuppertal)

Kontakt: Bergische Universität Wuppertal, Benedikt Dahlmann, 42119 Wuppertal, Tel. +49 202 439 1014, benedikt.dahlmann@uni-wuppertal.de