Projektbeschreibung

Das Projekt Industry4Redispatch (I4RD) zielt darauf ab, industrielle Flexibilität für Redispatch-Maßnahmen bereitzustellen. Die zunehmende Integration erneuerbarer Energien führt zu einem steigenden Redispatch-Bedarf, dessen Kosten in Österreich erheblich gestiegen sind. Bisher werden hauptsächlich Kraftwerke für Redispatch genutzt. I4RD erweitert diese Möglichkeiten, indem es industrielle Anlagen einbezieht und die dafür notwendigen technischen, regulatorischen und organisatorischen Voraussetzungen schafft. Der Fokus liegt dabei auf der Automatisierung industrieller Prozesse und der Entwicklung eines Redispatch-Moduls.

Im Vorgängerprojekt EDCSproof wurde bereits eine modellprädiktive Regelung für das Energiemanagement industrieller Energiesysteme entwickelt. Diese Regelung berücksichtigt Vorhersagen für das Verhalten einzelner Komponenten wie Wärmespeicher und Wärmetauscher sowie Produktionspläne, Wetterdaten und Preisvorgaben. Diese Vorhersagen ermöglichen eine Reduzierung sowohl des Energiebedarfs als auch der Schaltvorgänge von Wärmepumpen. Durch den modularen Aufbau des Regelungskonzepts lässt sich dieses auf andere Anlagen übertragen.

Projektinhalte

Im Rahmen von Industry4Redispatch wurde das Energiemanagement-System in bestehenden Anlagen der Lebensmittelindustrie implementiert und über mehrere Wochen getestet. Das Optimierungsproblem, das der modellprädiktive Regler löst, ist besonders anspruchsvoll, da schaltende Stellgrößen (wie das Ein- und Ausschalten von Wärmepumpen) zu einem Mixed-Integer-Problem führen, das in kurzen Zeitabständen gelöst werden muss. Durch eine hierarchische Reglerstruktur und Modellvereinfachungen wurde die Echtzeitfähigkeit der Methoden sichergestellt.

Durch die vorausschauende Regelung können Wärmespeicher zu optimalen Zeitpunkten be- und entladen werden, was die Energieeffizienz erheblich verbessert. In den Tests an Industrieanlagen konnte eine Effizienzsteigerung von bis zu 19 Prozentpunkten und eine Reduktion der Schaltvorgänge um bis zu 47 % im Vergleich zur bestehenden Regelung erzielt werden.

Veröffentlichungen

Fuhrmann, Florian, Alexander Schirrer, and Martin Kozek. "Model-based energy management systems: Weighting of multiobjective functions using the Volatile Energy Prices Scalarization (VEPS)., öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Computers & Chemical Engineering 169 (2023): 108078.

Fuhrmann, Florian, Alexander Schirrer, and Martin Kozek. "Model-predictive energy management system for thermal batch production processes using online load prediction., öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Computers & Chemical Engineering 163 (2022): 107830.

Fuhrmann, Florian, Bernd Windholz, Alexander Schirrer, Sophie Knoettner, Karl Schenzel, and Martin Kozek. "Energy management for thermal batch processes with temporarily available energy sources–Laboratory experiments., öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Case Studies in Thermal Engineering 39 (2022): 102473.

Kooperationspartner

Projektdauer

  • März 2021 – Mai 2025

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