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Energieoptimierte Versorgungssysteme

Ein Großteil des Energiebedarfes von Produktionsbetrieben entfällt auf die Versorgung der Maschinen mit Wärme, Kälte, Druckluft oder weiteren Medien. Aus diesem Grund beschäftigt sich die Forschungsgruppe ETA mit verschiedenen Fragestellungen zur Steigerung der Energieeffizienz und -flexibilität der industriellen Versorgungstechnik.

1 | Ganzheitliche Analysen

Um alle Energieeffizienzpotenziale in einer Fabrik zu identifizieren, ist eine ganzheitliche Betrachtung aller Teilsysteme notwendig. Dies beinhaltet die Produktionsanlagen, die mit verschiedenen Nutzenergieformen versorgt werden, die Energiewandler, die End- in Nutzenergie konvertieren, sowie die Produktionsumgebung (z.B. die Gebäudehülle einer Fabrik). In verschiedenen Forschungsprojekten werden vor diesem Hintergrund die Wechselwirkungen und Interaktionen der verschiedenen Teilsysteme in komplexen industriellen Energienetzen untersucht.

2 | Technologiebenchmarking

Zur Bereitstellung der benötigten Nutzenergieformen stehen meist verschiedene Technologiealternativen zur Verfügung. Die Wandlungswirkungsgrade, Primärenergiefaktoren und spezifischen Energiebedarfe sowie Emissionen sind dabei häufig von den jeweiligen Randbedingungen im betrachteten Produktionssystem abhängig. Vor diesem Hintergrund analysiert die Forschungsgruppe ETA beispielsweise, welche Technologie für den jeweiligen Anwendungsfall die energieeffizienteste Variante ist.

3 | Auslegungsmethoden

Häufig muss bereits bei der Planung eines Versorgungssystems entschieden werden, nach welchen Zielgrößen die Auslegung der Komponenten erfolgt. So ist es zum Beispiel im Hinblick auf Versorgungssicherheit und Flexibilität sinnvoll, Energiespeicher in das Versorgungssystem zu integrieren oder redundante Systeme zu planen, was jedoch häufig einem möglichst energieeffizienten Betrieb entgegensteht. Diese und ähnliche Fragestellungen werden in verschiedenen Forschungsprojekten untersucht.

4 | Energetische Vernetzung

Viele Produktionsanlagen verfügen über überschüssige Abwärmeströme, die entweder ungenutzt an die Umgebung abgeführt werden oder unter zusätzlichem Energieaufwand rückgekühlt werden müssen. Durch eine energetische Vernetzung der Produktionsanlagen untereinander und mit versorgungstechnischen Anlagen können Energieeffizienzpotenziale gehoben werden. Die ETA-Fabrik als vollständig thermisch vernetztes System stellt hier Großdemonstrator und Forschungslabor zugleich dar.

5 | Befähigung zu intelligenten Betriebsweisen

Neben der Dimensionierung versorgungstechnischer Anlagen beeinflusst auch deren Betriebsweise, wie effizient die bezogenen Endenergieformen genutzt werden. In Zukunft werden die Anlagen intelligenter werden, um zum Beispiel selbstständig adaptive Betriebsstrategien umsetzen zu können oder ihren Strombezug auf ein schwankendes Angebot aus erneuerbaren Energiequellen anpassen zu können.

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