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Forschung für die Energiewende

Modellfabrik „PHI-Factory“ stabilisiert das Stromnetz

In der Modellfabrik „PHI-Factory“ wird erforscht, wie Industriebetriebe gleichzeitig energieeffizient arbeiten und zur Stabilisierung des zukünftigen Stromnetzes mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien beitragen können. Beheimatet ist die PHI-Factory, die heute an der TU Darmstadt eröffnet wurde, in der ETA-Fabrik auf dem Campus Lichtwiese.

Mit der ETA-Fabrik nahm im März 2016 an der TU Darmstadt ein Leuchtturm der Energieproduktivität für die metallbearbeitende Industrie seine Arbeit auf. In der energieeffizienten Modellfabrik der Zukunft erforschen Wissenschaftler, wie Energieverbrauch und CO2-Ausstoß in der industriellen Produktion reduziert werden können. Neben der Reduktion des Energieverbrauchs gilt es in Zukunft auch, das Angebot regenerativer Energieerzeuger in Einklang mit der Nachfrage zu bringen. Wie das gelingen kann, untersuchen Wissenschaftler der TU Darmstadt gemeinsam mit Partnern aus der Industrie im neuen Forschungsprojekt PHI-Factory.

Die Energiemenge, die aus erneuerbaren Energieträgern wie Solar- und Windkraft gewonnen wird, ist zeitlich stark schwankend, da die Erzeugung von unbeeinflussbaren Faktoren wie dem Wetter abhängig ist. In der PHI-Factory entwickeln Forscher neue Lösungen, die einen zeitvariablen Leistungsbezug von Fabriken ermöglichen, der sich an die aktuelle Netzkapazität anpasst. Neben der Verschiebung von Lasten werden Maßnahmen zur Verbesserung der Netzqualität sowie die Einbindung von dezentralen Erzeuger- und Speichersystemen in das Energiemanagement untersucht. Damit können zusätzlich zur eigentlichen Warenproduktion das lokale Verteilnetz stabilisiert und Kosten eingespart werden. Das Ziel ist es, eine flexible Fabriknetzführung zu entwickeln, die es möglich macht, sowohl den Energieeinsatz zu steuern als auch die Energieeffizienz zu steigern.

„Mit dem Projekt PHI-Factory greifen wir zentrale Herausforderungen der Energiewende und die Chancen der Digitalisierung in der Industrie auf. Am Campus Lichtwiese werden wir demonstrieren, wie neue Geschäftsmodelle durch eine flexible Fabriknetzführung entstehen. Die Validierung an einem realen Großdemonstrator ist in dieser Form einzigartig“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele, Leiter des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW).

Die technischen und organisatorischen Lösungen, mittels derer Industriebetriebe als aktives Regelelement zeitgleich Energiekosten einsparen und das Stromnetz stützen können, werden in der ETA-Fabrik integriert und experimentell erprobt. Zeitgleich wird bei zwei Partnern aus der metallbearbeitenden Industrie untersucht, inwieweit die Ansätze unter Einbezug wirtschaftlicher Aspekte in reale Produktionsumgebungen transferiert werden können.

Projektleiter Niklas Panten: „Das Projekt berücksichtigt ganzheitliche Lösungen im Zusammenspiel von energieflexiblen Verbrauchern beziehungsweise Wandlern über Speicher und Erzeuger bis hin zu energieadaptiven Produktionsprozessen. Bei der dynamischen Betriebsoptimierung werden fabrikindividuell mehrere Zielgrößen unter Beachtung von technischen sowie organisatorischen Nebenbedingungen abgewogen.“

In der PHI-Factory forschen in einem interdisziplinären Konsortium unter der Leitung des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der TU Darmstadt 16 Partner aus den Branchen Software, Maschinenbau, Elektrotechnik sowie Energiewirtschaft mit einem Projektvolumen von über 6,6 Millionen Euro. Auch das Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau (IMS) und das Fachgebiet Elektrische Energiesysteme unter Einsatz Erneuerbarer Energien (E5) der TU Darmstadt sind beteiligt. Das Projekt läuft über drei Jahre und wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. 

Kontakt:

Niklas Panten, M. Sc. Tel.: 06151/16-20845 E-Mail: panten@ptw.tu-darmstadt.de

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