Praxisbeispiel: Nachhaltiges Wirtschaften SynErgie: Flexibler Stromverbrauch als smarte Lösung für energieintensive Fabriken
Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV
Die schwankende Stromproduktion von Windkraft- und Photovoltaikanlagen wird für Energieversorger zur Herausforderung. Sie müssen auch dann ein stabiles Versorgungssystem gewährleisten, wenn die Anlagen gerade keinen oder wenig Strom erzeugen. Ein Beitrag zur Lösung liegt in einer Anpassung des Stromverbrauchs von Fabriken an die fluktuierende Stromerzeugung durch Wind und Sonne. Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft haben das innovative Konzept nun in der Modellregion Augsburg getestet. Die Ergebnisse sind ermutigend. Das Konzept der energieflexiblen Fabrik funktioniert auch in der Praxis – und senkt sogar den CO2-Aussstoß.
Der Ausbau von Photovoltaik und Windkraft wird angesichts des drohenden Klimawandels längst als Notwendigkeit akzeptiert. Ohne den weitreichenden Umbau des Energieversorgungssystems sind die hochgesteckten Ziele der Energiewende nicht erreichbar. Doch die Stromproduktion bei den erneuerbaren Energien ist abhängig von Witterung oder Tageszeit und schwankt daher ständig.
Nun hat das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV gemeinsam mit Gesamtprojektkoordinator Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA im Projekt SynErgie neuartige Konzepte zur Unterstützung des Stromversorgungssystems entwickelt. Beteiligt waren auch die Fraunhofer-Institute für Integrierte Schaltungen IIS, für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, für Angewandte Informationstechnik FIT, die Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer FIT sowie Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft. Die Konzepte sehen vor, die Fluktuationen der erneuerbaren Energien durch die Anpassung des industriellen Stromverbrauchs auszugleichen. Im Rahmen der Kopernikus-Projekte förderte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bereits zwei jeweils dreijährige Projektphasen. Im Sommer 2023 startete die dritte Förderphase mit über 70 Projektpartner:innen mit dem Ziel, die erarbeiteten Lösungen aus den vorherigen Phasen praktisch umzusetzen und zu validieren.
Koordination von Strombedarf und Stromerzeugung
Die Grundidee von SynErgie besteht darin, den Energiebedarf der Industrie gezielt an die aktuelle Stromproduktion anzupassen. Dazu werden beispielsweise Produktionsschritte mit hohem Strombedarf zu Zeiten mit viel Wind- und Sonne eingeplant. Wenn die Wind- und Photovoltaikkraftwerke schwächeln, werden bevorzugt Anlagen mit geringem Stromverbrauch genutzt. Im Einzelfall können auch energieintensive Maschinen zeitweise gedrosselt werden. Die Produktionsziele werden trotz des flexibel angepassten Energieverbrauchs jederzeit eingehalten.
Dass dies tatsächlich möglich ist und am Ende sogar deutliche Einsparungen bei den CO2-Emissionen bringt, konnte das Projekt SynErgie bereits in der ersten Förderphase von 2016 bis 2019 unter Beweis stellen.
Modellregion Augsburg
Dazu wählten die Forschenden Augsburg und umliegende Landkreise als Modellregion. Hier finden sich u. a. Betriebe aus Maschinenbau, Metallerzeugung und -verarbeitung sowie Papier-, Chemie- und Kunststoffgewerbe und damit ein repräsentativer Querschnitt durch die deutsche Industrie. Für die beteiligten Industriepartner der Modellregion Augsburg wurde eine flexibilisierbare Leistung von etwa 38 Megawatt ermittelt, was in etwa der Ladeleistung von 3.500 Elektrofahrzeugen entspricht. Wegen des für deutsche Industrieregionen typischen Profils können das Potenzial und die möglichen Probleme sowie Lösungsansätze für eine energieflexible Fabrik auf andere Regionen übertragen werden.