Mikrofon vor Mischpult

Betriebsoptimierung in Energiesystemen: Experten-Interview über Potenzial und Möglichkeiten

Von Christine Herdt

Energiekosten senken ist für viele Industrieunternehmen ein wichtiges Ziel im Energiemanagement. Wo kann ich Energiekosten sparen? Welche Möglichkeiten der Optimierung gibt es? Über die Chancen und Grenzen einer Betriebsoptimierung haben wir Dr.-Ing. Stefan Kirschbaum, Optimierungsexperte bei der GFaI (Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V.) gesprochen.

Das wollten wir wissen

sprechblasenJetzt mal ganz einfach erklärt. Was ist Betriebsoptimierung?

Aus meiner Sicht ist Betriebsoptimierung die Optimierung des operativen Betriebs eines Energiesystems. Meistens handelt sich dabei um ein Kraftwerk, aber es geht auch um Kälte-, Wärmeerzeugung, Dampf oder Druckluft. Ziel einer Betriebsoptimierung ist es, die Kosten für die Energiebereitstellung und den Betrieb des Energiesystems so gering wie möglich zu halten.

Es gibt – neben der Kostenminimierung – natürlich auch noch andere Ziele, nach denen Unternehmen optimieren können, wie z. B. möglichst geringe CO2-Emission oder minimaler Verbrauch an Primärenergie. Der häufigste Anwendungsfall ist jedoch in unseren Projekten die kostenorientierte Optimierung. Die Unternehmen möchten ihre Anlagen ohne weitere Investition optimal einsetzen und dies auf einer soliden Entscheidungsbasis und nicht nur nach Bauchgefühl.

Einfache Energiesysteme lassen sich mit Expertise auch manuell kostenorientiert steuern. Unter einfache Energiesysteme fallen beispielsweise Systeme, bei denen Energie nur auf eine ganz bestimmte Art und Weise erzeugt werden kann. Das Unternehmen deckt seine Last und kann aufgrund von nicht vorhandenen Freiheitsgraden wenig optimieren. Bei komplexeren Energiesystemen sieht dies anders aus. Komplexe Energiesysteme haben Freiheitsgrade, an denen ich „schrauben“ kann. Ein simples Beispiel: Habe ich zwei Anlagen, die eine Energieform erzeugen können, dann entscheiden Kapazität, Betriebskosten sowie technische Einsatzgrenzen über den Einsatz. Diese Freiheitsgrade gilt es ausnutzen, um zu minimalen Betriebskosten zu kommen oder – anders gedacht – zu maximalen Zusatzerlösen via Einspeisung.

sprechblasen Je komplexer ein Energiesystem, desto mehr Optimierungspotenzial. Warum?

Ja, das kann man so sagen. Aber der Grund ist vielleicht eigentlich ein anderer. Also ich glaube, je komplexer ein Energiesystem, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass es nicht schon optimal gefahren wird. Bei einfachen Energiesystemen liegt die Fahrweise häufig auf der Hand. Vergleicht man hier einen Kessel und ein BHKW, haben beide bestimmte Grenzkosten für die Wärmeerzeugung. Die des BKHWs sind normalerweise niedriger als die des Kessels. Und damit ist der Einsatz des BHKWs die günstigere Option. Das ist trivial.

Hat ein Unternehmen dagegen mehrere Speicher und weitere Anlagen, dann ist dies nicht mehr mit Excel zu rechnen, und die Wahrscheinlichkeit steigt, dass die Anlagen nicht unbedingt falsch, aber eben nicht optimal gefahren werden.

Es wäre schon ein sehr krasser Zufall bei einer gewissen Komplexität des Systems, wenn die Speicher mit der exakt richtigen Beladestrategie gefahren würden. Denn je komplexer das Energiesystem ist, desto schwerer ist es, zu überblicken, was ein optimaler Betriebszustand ist. Insbesondere dann, wenn die Anlagen auf verschiedene Geschäftsbereiche, wie z. B. Produktion, Facility Management etc., verteilt sind. Ein Datenaustausch und die ganzheitliche Optimierung finden dann häufig nicht statt.

sprechblasen … ein Potenzial, das Unternehmen noch heben könnten, wenn sich die Daten verknüpfen ließen?

… genau, da ist natürlich dann auch der organisatorische Aufwand ein bisschen höher, grade wenn es unterschiedliche Business Units sind. Aber da ist sicherlich auch das Potenzial höher.

sprechblasen Welchen Nutzen bringt Energieoptimierung in der Praxis?

Wir haben für einen Fernwärmeversorger in Österreich eine Betriebsoptimierung für ein Energiesystem mittlerer Komplexität installiert. Das Unternehmen hatte drei große BHKWs, drei Kessel und einen recht großen Speicher. Der Speicher war der eigentliche Hebel in dieser Optimierung. Außerdem besteht die Option, aus einem in der Nähe gelegenen Zementwerk Abwärme einzukaufen. Das Unternehmen versorgt rund 1.300 Kunden mit Fernwärme. Wir haben unter diesen Bedingungen eine tägliche Einsatzoptimierung des Erzeugerportfolios implementiert. (Mehr Info zum Projekt)

Der Hebel der Einsparung war so hoch, dass sich das Projekt inklusive Lizenzen für Software innerhalb weniger Monate amortisiert hatte.

Vielen Dank für das Gespräch.

Portrait von Stefan Kirschbaum

Stefan Kirschbaum ist bei der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e. V. (kurz GFaI) Produktmanager der Energieoptimierungssoftware TOP-Energy. Nach dem Studium der Physik hat sich Stefan Kirschbaum im Rahmen seiner Promotion im Fachbereich Maschinenbau an der RWTH Aachen intensiv mit der Simulation und Optimierung industrieller Energiesysteme und der Implementierung von Software in diesem Umfeld beschäftigt.

Bei der GFaI ist Stefan Kirschbaum für die Weiterentwicklung des Softwarepakets TOP-Energy zuständig. Im Rahmen seiner Tätigkeit hat er vielfältige Industrieprojekte im Umfeld der energetischen Optimierung bearbeitet und ist darüber hinaus Projektleiter für eine Reihe von Forschungsprojekten.

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