Die Verwendung elektrischer Energie ist ein essenzieller Bestandteil industrieller Prozesse. Aufgrund der aktuellen Bemühungen für eine Energiewende hin zu regenerativen Energien ist es sehr wahrscheinlich, dass die industrielle Bedeutung des elektrischen Stromes weiter zunehmen wird. Damit dabei die Ziele der Roadmap 2050, eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes um 80 % bezogen auf 1990, erreichbar bleiben, bedarf es der unausweichlichen Etablierung erneuerbarer Energien. Dies ist kostenintensiv und aufgrund der ungleichmäßigen Energiebereitstellung nicht ohne Probleme für die aufgebauten Netzstrukturen. Der flexible Leistungsbezug (Demand Response) wird aufgrund seines netzdienlichen Charakters als ein Schlüssel zur Netzstabilisierung und direkten Energiekostenreduzierung gesehen. Jedoch trägt die energieintensive Papierindustrie mit ihren Papiermaschinen bislang keinen bedeutenden Teil zu diesem Ansatz bei und profitiert demnach auch nicht von den finanziellen Vorteilen. Eine Ursache dafür ist, dass dieser Branche auf Grundlage der bisherigen Be-wertungsmethoden kaum wirtschaftliche Potentiale für einen flexiblen Lastbezug zugespro-chen werden.
Ein wesentlicher Teil der vorliegenden Arbeit widmet sich der Entwicklung eigner, den Be-dürfnissen der Papierindustrie angepassten, Erhebungs-, Bewertungs- sowie angeschlosse-nen Vermarktungsmethoden für eine Energiekostenreduzierung auf der Grundlage flexibler Lasten. Für die Kostenoptimierung stehen unterschiedliche Möglichkeiten, wie die in der vor-liegenden Arbeit betrachtete Regelleistungsvermarktung, zur Verfügung.
Die Ergebnisse eines sortenspezifischen Analyseansatzes von Prozess- und Energieein-satzkennzahlen zeigen, dass von der Papierindustrie ein größeres Mitwirken am Regelleis-tungsmarkt zu erwarten sein kann, als es bisher angenommen wurde. Die erkannten Poten-tiale zur Lastflexibilisierung sind jedoch nicht jederzeit verfügbar. Damit diese Verfügbarkeit nicht überschritten wird, müssen die Mechanismen, die zum Regellastabruf führen, verstan-den und deren Einfluss auf einen Lastabruf genutzt werden. Zu diesem Zweck wurde im Zuge der Arbeit die Grenzlast eingeführt. Die Grenzlast kennzeichnet die Regellasthöhe, welche aus statistischer Sicht nicht öfter abgerufen wird, als es die Verfügbarkeit zulässt.
Es wird belegt, dass auch von der Papierindustrie eine Beteiligung am Regelenergiemarkt möglich ist und die Energiekosten auf diese Weise reduzierbar wären, ohne den Fokus auf das Kerngeschäft zu verlieren.:I. Abbildungsverzeichnis
II. Tabellenverzeichnis
III. Formelverzeichnis
IV. Abkürzungen, Formelzeichen
V. Thesenübersicht
1 Einleitung und Motivation
1.1 Zielstellung und Aufbau der Arbeit
1.1.1 Ziele der Untersuchungen
1.1.2 Abgrenzung zu verfügbaren Software-Lösungen
1.2 Energieoptimierung – Sichtweisen und Definitionen
1.3 Energiepolitik und umweltpolitische Forderungen
1.3.1 Roadmap 2050
1.3.2 Zieldreieck
1.3.3 Flexible Lasten und der zukünftige Energiemarkt
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Key Perfomance Indicator - Schlüsselfaktoren
2.2 Kennzahlen der Papierindustrie
2.3 Energiesystem in Deutschland
2.3.1 Energiepreise – Preisbildung
2.4 Netzregulierung – Regelleistung
2.5 Charakterisierung von Regelleistungsarten
2.5.1 Datenaufbereitung des Regelleistungseinsatzes
2.5.2 Minutenreserve
2.5.3 Sekundärreserve
2.6 Demand Response
2.6.1 Demand Response - Definition
2.6.2 Demand Response – Speicher
2.6.3 Finanzielle Auswirkungen von Demand Response
3 Methodik – Entwicklung und Durchführung
3.1 Ableitung konkreter Arbeitsaufgaben
3.2 Erhebung sortenspezifischer Kennzahlen
3.2.1 Sortenspezifische Kennwertberechnung
3.2.2 For-Schleife
3.2.3 Anwendungssoftware
3.2.4 Überführung produktspezifischer Kennzahlen in den Produktionsplan
3.3 Potentialerhebung flexibler Lasten
3.3.1 Potentialermittlung nach Klobasa
3.3.2 Diskussion der Klobasa Methode im Kontext weiterer Methoden
3.4 Analyse der Auktionsergebnisse von Regelleistung
3.5 Ermittlung und Einflussnahme auf die Abrufdauer von Regelleistung
3.5.1 Grenzlastprognose
3.5.2 Entwicklung der Preisstruktur zur Energiekostenoptimierung
3.6 Eignungsbewertung der ermittelten Regelleistungspotentiale
4 Anwendung grundlegender Erkenntnisse und Methoden
4.1 Reservelastpotential durch Änderung des Dampfbezuges
4.1.1 Ermittlung der Potentialhöhe
4.1.2 Qualitätsbewertung der potentiellen Reserveleistung
4.1.3 Ermittlung der Potentialverfügbarkeit
4.1.4 Herleitung und Bewertung des Arbeitspreises
4.1.5 Herleitung und Bewertung des Leistungspreises
4.1.6 Bestimmung der Energiekostenoptimierung
4.2 Reservelastpotential durch Änderung der Antriebslast - Ausblick
4.2.1 Qualitätsbewertung – sortenspezifische Betrachtung der Antriebslast
5 Effizienzsteigerung durch sortenspezifische Kennwerte
5.1 Energieoptimierungssystem
5.1.1 Zielwerterhebung im Energie Optimierungs System (EOS)
5.1.2 Funktionsweise des EOS
6 Zusammenfassung
VI. Literaturverzeichnis
VII. Anhang
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:31865 |
| Date | 05 October 2018 |
| Creators | Weiß, Uwe |
| Contributors | Großmann, Harald, Bauer, Wolfgang, TU Dresden, TU Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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