Fit für die Energiewende

Die Grundstoffindustrie, wie zum Beispiel Glas­her­steller oder Zement­werke, benötigt gut die Hälfte des indus­tri­ellen Strom­bedarfs in Deutsch­land. Eine Studie unter Beteili­gung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raum­fahrt zeigt Möglich­keiten auf, wie dieser Industrie­zweig seinen Strom­ver­brauch dem zeit­lichen und ört­lichen Angebot anpassen und damit Schwan­kungen bis hin zur Dunkel­flaute über­brücken kann. Ange­sichts des großen Energie­bedarfs ist die Flexi­bili­sie­rung dieses Industrie­sektors eine wichtige Stell­schraube für ein stabiles Strom­netz mit einem ange­strebten hohen Anteil an erneuer­barer Energie. Die Studie entstand im Rahmen des Koper­nikus-Projekts SynErgie und wurde vom Bundes­minis­terium für Bildung und Forschung gefördert. Ziel des Koper­nikus-Projekts SynErgie ist es heraus­zu­finden, welche Techno­logien und Maß­nahmen wichtig sind, um Industrie­prozesse an eine neue Energie­ver­sorgung anzu­passen.

Die Forscher untersuchten ausgewählte Prozesse der Grundstoff­industrie-Branchen Stahl, Chemie, Zement, Glas und Keramik. Prinzi­piell können die betrach­teten Prozesse eine kurz­zeitige Flexi­bi­lität anbieten und ihre Strom­ab­nahme für 15 Minuten drosseln. Einige Prozesse können auch umge­kehrt, bei einem Über­angebot, mehr Strom aus dem Netz sinn­voll verwenden. „Selbst kurze Zeit­räume können eine erheb­liche Ent­las­tung für das Netz sein“, sagt Antje Seitz vom DLR. „Wir haben unter anderem die Prozesse in einem Stahl­werk unter­sucht, das so viel Strom ver­braucht wie die angren­zende Groß­stadt. Bei Strom­eng­pässen können die Betreiber ohne eine Störung der Betriebs­abläufe inner­halb einer Schicht ihren Bedarf bis zu zwanzig Minuten nach hinten ver­schieben.“ Für mehrere Stunden oder gar Tage konnten die Forscher dagegen eine Flexi­bi­lität nur bei wenigen Pro­zessen finden, hier drohen Produk­tions­aus­fälle.

Für die Studie untersuchten die Wissenschaftler die viel­schich­tigen Prozesse bei der Produk­tion nicht nur auf Poten­ziale, sondern auch auf Hemm­nisse einer flexi­bleren Strom­ab­nahme. „Bei einer Wasch­maschine macht es in der Regel nichts aus, ob sie einige Stunden später ange­stellt wird. Bei auf­ein­ander abge­stimmten Industrie­pro­zessen kann eine Unter­brechung unge­wünschte Folgen haben, zum Beispiel kann ein Ofen aus­kühlen und die Produkt­qualität leiden“, beschreibt Seitz die Heraus­forde­rungen. Ent­spre­chend hatte eine frist­ge­rechte Beliefe­rung der Kunden und eine gleich­blei­bende Produkt­qualität im Rahmen der Studie eine höhere Prio­rität als das Anbieten einer flexi­blen Strom­ab­nahme.

Die Untersuchungen fanden in enger Zusammen­arbeit zwischen den Branchen­ver­bänden und den akade­mischen Partnern statt. „Die Branchen erkennen, dass durch das Voran­schreiten der Energie­wende neue Heraus­forde­rungen auf sie zukommen. Sie sind sehr interes­siert, gemein­sam mit den Forschungs­ein­rich­tungen die Poten­ziale, aber auch die Probleme bei der Flexi­bili­sie­rung heraus­zu­finden. Durch das Projekt hat sich eine ver­trauens­volle Zusammen­arbeit zwischen Industrie und Forschungs­ein­rich­tungen ent­wickelt“, betont Seitz. Durch die enge Ein­bin­dung der Betriebe konnten die Ergeb­nisse der Studie in der Branche disku­tiert und über­prüft werden.

DLR / RK