Umfassende Studie "Flexibilitätsoptionen in der Grundstoffindustrie – Methodik, Potenziale, Hemmnisse" erschienen

Die Prozesse der Grundstoffindustrie sind verantwortlich für einen Großteil des industriellen Energie- und Stromverbrauchs in Deutschland. Welche technischen Möglichkeiten bieten sich in diesen Prozessen auf Flexibilitätsanforderungen des Stromsystems zu reagieren? Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Kopernikus-Projekt SynErgie untersucht die Flexibilität von Industrieprozessen. Ein Arbeitspaket hat nun eine umfassende Studie zu den Flexibilitätsoptionen in den Prozessen der Grundstoffindustrie veröffentlicht.

In enger Zusammenarbeit haben die Forschungseinrichtungen der Branchen und die akademischen Partner Potenziale, Perspektiven und Hemmnisse der untersuchten industriellen Prozesse bei typischen Anforderungsprofilen analysiert. Die Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH entwickelte im Rahmen des Projektes eine Methodik zur konsistenten Erhebung der Flexibilitätspotenziale. Darüber hinaus beteiligte sich die FfE an der Entwicklung von Anforderungsprofilen, welche charakteristische energiewirtschaftliche Situationen für die Bereitstellung von Flexibilität beschreiben.
Die untersuchten Prozesse wurden nach ihrem Strombedarf und der Bedeutung in ihrer jeweiligen Branche ausgewählt:

• Stahl: Elektrostahlherstellung (Elektrolichtbogenofen)
• Glas: Behälterglasherstellung (Elektrische Zusatzheizung)
• Zement: Roh- und Zementmahlung (Roh- und Zementmühlen)
• Chemie: Chlor-Herstellung (Chlor-Alkali Elektrolyse)
• Feuerfest: Herstellung von Schmelzkorund (Rohstoffschmelzanlage)

Für diese Prozesse wurden die technischen Potenziale ausgewiesen und auf Deutschland hochgerechnet.

Elektrolicht-bogenofen Glasschmelzwanne
mit elektrischer Zusatzheizung
Roh- und Zementmahlung  Chlor-Alkali-Elektrolyse   
Rohstoffschmelz-anlage 
Durchschnitt1 / Median2      eine große Mühle flexibel betrieben:
Positiv: ca. 3 MW1
Negativ: ca. 3 MW1
Positiv: 13 MW2
Negativ: 1 MW2
Positiv: 0,3 MW1
Negativ: 0,2 MW1
Bereich
(Min - Max)
    Positiv: 0-11 MW3
Negativ: 0-8 MW3
Positiv: 0-77 MW
Negativ: 0-4 MW
Positiv: 0-4 MW
Negativ: 0-0,5 MW
Potenzial für Deutschland
(Anzahl Werke / Anlagen, Verfügbarkeit)
Positiv:766 MW
Negativ: –
(26 | 52 %)
Positiv: 25 MW
Negativ: 15 MW
(≈45 | ≤80 %)
je Werk eine große Mühle flexibel betrieben:
Positiv: 172 MW
Negativ: 172 MW
(55 | saisonabhängig)
Positiv: 421 MW
Negativ: 15 MW
(21 | 95 %)
Positiv: 23 MW
Negativ: 3 MW
(13 | 45 %)

1 Durchschnitt, 2 Median, 3 Maximalwert für integriertes Werk entspricht der Summe aus Roh- und Zementmahlung

Tabelle: Vergleich der technischen Flexibilitätspotenziale (positiv: Lastreduktion, negativ: Lasterhöhung) der ausgewählten Prozesse

Der Vergleich der technischen Flexibilitätspotenziale zeigt, dass Lasterhöhungen generell nur in einzelnen Fällen durchgeführt werden können. Neben prozessspezifischen Restriktionen ist dies hauptsächlich auf die hohe Auslastung der Prozesse zurückzuführen. Elektrolichtbogenöfen und Chlor-Alkali-Elektrolysen sind durch hohe flexible Leistungen, dafür aber auch durch vergleichsweise kurze Abrufdauern gekennzeichnet. Eine Ausnahme bildet nur die PVC-Produktion, bei der durch Speicherung des EDC-Zwischenproduktes prinzipiell Abrufdauern über mehrere Tage möglich sind. Die Anschlussleistungen und damit auch die entsprechenden flexiblen Anteile von Anlagen der Roh- und Zementmahlung sind deutlich geringer. Dafür können hier jedoch sehr lange Abrufe von bis zu zwölf Stunden realisiert werden. Für Rohstoffschmelzanlagen und Glasschmelzwannen mit elektrischer Zusatzheizung sind vergleichsweise niedrige flexible Leistungen und mittlere Abrufdauern charakteristisch. Eine Flexibilisierung durch Teillastbetrieb ist im Falle der Chlor-Alkali-Elektrolyse, der Glasschmelzwanne mit elektrischer Zusatzheizung und der Rohstoffschmelzanlage möglich.

Des Weiteren wurden zukünftige Flexibilitätsperspektiven sowie Hemmnisse, die einer Ausnutzung der Potenziale im Wege stehen für die einzelnen Prozesse dargestellt und im Kontext der Rahmenbedingungen der Grundstoffindustrie eingeordnet. Durch die enge Einbindung der branchenspezifischen Expertennetzwerke wurden die Ergebnisse innerhalb der Branchen diskutiert und validiert.
Die Studie kann auf der Internetseite der FfE GmbH "Das Kopernikus-Projekt SynErgie" kostenfrei heruntergeladen werden.

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