Industrial Demand Response - zu komplex?

10. March 2016 von Levis Gandeu
Industrial Demand Response - zu komplex?

Demand Response ist eine Lösung, die entwickelt wurde, um die Nachfrage zu einem bestimmten Zeitpunkt und für eine bestimmte Dauer zu reduzieren oder zu verlagern. Industriekunden können ihren Verbrauch durch den Einsatz von Stromerzeugung vor Ort, Energiespeicherung, Verlagerung der Nachfrage auf einen anderen Zeitpunkt, Drosselung unkritischer Lasten wie der Beleuchtung oder durch vorübergehende Abschaltung eines oder mehrerer Prozesse reduzieren. Der letztgenannte Ansatz könnte potenziell zu einer beträchtlichen Verringerung der Nachfrage führen, ist jedoch mit einigen besonderen Herausforderungen verbunden. Es gibt verschiedene betriebliche Einschränkungen und die Wechselbeziehungen zwischen den Arbeitsplätzen, die von den Betreibern berücksichtigt werden müssen, wenn sie während eines von einem Versorgungsunternehmen initiierten Demand-Response-Ereignisses die Entscheidung treffen, den Strom abzuschalten. Die Gesamtlaufzeit einer Arbeitsstation, die im Rahmen des Programms zur Bedarfsreduzierung abgeschaltet werden soll, muss die Auswirkungen auf die Deckung des Kundenbedarfs mit der gegebenen Laufzeit berücksichtigen. Eine wirksame Methode zur Minimierung der Auswirkungen geplanter Wartungsarbeiten auf die Durchlaufzeit ist die Überschneidung der Arbeitsstationen der Mitarbeiter, die auch für den Produktionsprozess wichtig sind - und die Gesamtlaufzeit berücksichtigt auch alle geplanten Wartungsarbeiten.


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Demand Response - der nächste Goldrausch für die Industrie?

Es wird oft gesagt, dass die Energieeffizienz ein wichtiger (oder sogar DER) Treiber für Demand Response ist.

Nun, für Energieversorger und Netzbetreiber ist es eindeutig ein intelligenter Weg, um Spitzen abzufangen und/oder mit volatileren Energiequellen (erneuerbaren Energien) umzugehen - was letztendlich weniger Kosten bedeutet. Aber was bedeutet das für die Industrie?`, kann es helfen, Kosten zu reduzieren, indem weniger Energie verbraucht wird (der Energieeffizienz-Ansatz) oder vielleicht sogar zusätzliche Einnahmen zu erzielen?

Der folgende Beitrag ist mein erster zum Thema Demand Response und soll vor allem dazu dienen, den Rahmen abzustecken. Auf der obersten Ebene sieht Demand Response großartig aus. Aber wenn wir uns die operative Ebene ansehen, was bedeutet das? Sprechen wir über den oft betonten "low hanging fruit"-Ansatz? Oder ist das eine Option, die nur für ganz bestimmte Branchen Sinn macht, und wo liegen die Risiken?

Ich werde natürlich nicht alle diese Fragen in aller Ausführlichkeit beantworten können, aber es ist ein Anfang, ein wenig tiefer in das einzutauchen, was Demand Response für die Industrie bedeutet.

Was ist "Demand-Response"?

(Elektrisches) Demand-Side-Management (DSM) konzentriert sich auf die Veränderung des Stromverbrauchsverhaltens von Endkunden durch Verbesserung der Energieeffizienz und Optimierung der Stromzuweisung. Demand-Response (DR) ist eine DSM-Lösung, die entwickelt wird, um die Nachfrage zu einem bestimmten Zeitpunkt für eine bestimmte Dauer zu reduzieren oder zu verlagern. Dynamische Preise und Tarife werden angewandt, um einen finanziellen Nutzen für den Endverbraucher zu erzielen.

Ein Beispiel: eine anreizbasierte DR-Lösung

Wie immer ist das Leben komplex. Betrachten wir also die Situation, in der die Aktivierung von Demand Response bedeuten würde, dass der DR-Dienstleister eine Reihe von Demand-Response-Signalen ausgibt und diese in Form eines verbindlichen Befehls an die teilnehmenden Kunden übermittelt. In diesem Fall können steuerbare Lasten - z. B. durch direkte Laststeuerung - nach Erhalt eines Signals vom Versorgungsunternehmen reduziert oder unterbrochen werden.

Dabei müssen verschiedene Randbedingungen berücksichtigt werden. Dazu gehören: minimale Vorankündigung für den Empfang des DR-Signals, maximale Dauer für das Ereignis, die maximale Anzahl von Malen, die der Kunde an einem Tag ein DR-Signal erhalten darf, oder die maximale Anzahl von aufeinanderfolgenden Tagen, an denen er während einer Saison/eines Jahres ein DR-Signal erhalten darf, Ausübungsgebühr, die bei Einhaltung eines DR-Ereignisses an den Kunden zu zahlen ist, Strafgebühr, die bei Nichteinhaltung an das Versorgungsunternehmen zu zahlen ist.

Abhängig von der Art der Anwendungen, die die Energie nutzen, könnte eine Nachfragereduzierung zu Unannehmlichkeiten für die Endverbraucher führen; für industrielle Anwendungen bedeutet dies z. B. das Risiko einer Unterbrechung von Dienstleistungen und/oder der Produktion.

Fall einer Industrieanlage als Kunde

Das Verbrauchsniveau des Industriesektors ist oft der größere Anteil an der Gesamtlast, die vom Versorgungsunternehmen bedient wird. Bei vielen Versorgungsunternehmen machen die Industriekunden nur 2-10 % der Gesamtkunden aus, sind aber für mindestens 80 % des Stromverbrauchs verantwortlich. Dies unterstreicht noch einmal die Bedeutung der Rolle des industriellen Sektors bei DR.

Die Implementierung von DR für Industriekunden steht vor komplexen Herausforderungen. Ein Industriekunde kann seinen Verbrauch durch den Einsatz von Vor-Ort-Erzeugung, Energiespeicherung, Verlagerung des Bedarfs auf eine andere Zeit, Drosselung unkritischer Lasten wie Beleuchtung oder durch vorübergehende Abschaltung eines oder mehrerer Prozesse reduzieren. Der letzte Ansatz könnte potenziell zu einer beträchtlichen Reduzierung des Bedarfs führen, stellt jedoch einige besondere Herausforderungen dar. Abhängig von der Kritikalität der heruntergefahrenen Prozesse, der Anzahl der verfügbaren Arbeitsplätze, dem erforderlichen Durchsatz, dem Wartungsplan, den Einschränkungen für das Personal und den Lagerbeständen kann das Herunterfahren eines Prozesses langfristige Auswirkungen auf die gesamte Prozesslinie haben, so dass DR wirtschaftlich nicht zu rechtfertigen ist.

Was muss also bei der Implementierung von DR in der Industrie beachtet werden? Es gibt verschiedene betriebliche Einschränkungen und die Wechselbeziehungen zwischen den Arbeitsstationen, die von den Betreibern berücksichtigt werden müssen, wenn sie während eines von einem Energieversorger initiierten Demand-Response-Ereignisses die Entscheidung treffen, den Prozess abzuschalten. In der Tat können sogar Arbeitsstationen in Industrieanlagen eine Einschränkung erfahren.

Industrielle Prozessabläufe - Beschränkungen und Anforderungen

Die folgende Liste hebt nur einige Schlüsselfaktoren hervor, die aus Sicht der Industrie berücksichtigt werden müssen

  1. Durchlaufzeit der fertigen Produkte. Die Durchlaufzeit ist die Zeit, die benötigt wird, um aus den Rohstoffen fertige Produkte zu machen. Per Definition ist die Durchlaufzeit die Summe aller Aufgaben, die an der Herstellung des Endprodukts beteiligt sind, zuzüglich aller Wartezeiten im Prozess. Daraus ergibt sich, dass - Schwankungen in der Fertigung, wie z. B. Wartungsarbeiten und Bedarfskürzungen, die Durchlaufzeit beeinflussen und - verschiedene Arbeitsstationen aufgrund der Art der Aufgaben und der Anzahl der Mitarbeiter unterschiedliche Arbeitszeiten haben. Daher muss bei der Auswahl einer Arbeitsstation, die im Rahmen des Programms zur Bedarfsreduzierung abgeschaltet werden soll, deren Auswirkung auf die Erfüllung des Kundenbedarfs mit der gegebenen Laufzeit berücksichtigt werden.
  2. Die Gesamtlaufzeit einer Arbeitsstation Die Gesamtlaufzeit berücksichtigt auch alle geplanten Wartungsarbeiten, die an jeder Arbeitsstation durchgeführt werden. Eine effektive Möglichkeit, die Auswirkungen geplanter Wartungsarbeiten auf die Durchlaufzeit des Betriebs zu minimieren, ist das Crosstraining der Besatzungsmitglieder für die Arbeit an verschiedenen Arbeitsstationen. Durch das Training der Besatzung, an verschiedenen Arbeitsstationen zu arbeiten, gibt es keine Leerlaufzeiten und verschwendete Arbeit. Außerdem kann die Kundennachfrage rechtzeitig befriedigt werden, und schließlich kann die Mannschaft an Engpassarbeitsplätzen aushelfen, um den Bestandsaufbau zu minimieren.
  3. Lagerbestand Der potenzielle Anstieg des Bestands an unfertigen Erzeugnissen, der durch das Programm zur Bedarfsreduzierung verursacht wird. Um den Kapitalwert dieses Bestandsaufbaus zu bestimmen, können die Produkte in 3 verschiedene Kategorien eingeteilt werden: A: Die Produkte in der A-Kategorie haben den höchsten Wert in der Organisation B: Sie besteht aus wichtigen Produkten, wird aber weniger streng überwacht C: Sie ist relativ weniger wichtig als die anderen beiden, hat aber meist größere Mengen. Diese Kategorisierung kann die Auswahl von Arbeitsstationen für die Bedarfsreduzierung erleichtern. Wenn die Abschaltung eines Arbeitsplatzes zu einem hohen Aufkommen der Produktkategorien A und B führt, ist dieser Arbeitsplatz möglicherweise kein guter Kandidat für eine Bedarfsreduzierung.
  4. Eigenschaften der Arbeitsstationen Dies bezieht sich auf die Kapazität und die Konfiguration der Arbeitsstationen. Die Kapazität jeder Arbeitsstation definiert die Rate, mit der sie Produkte pro Zeiteinheit verarbeitet, während die Konfiguration der Arbeitsstationen beschreibt, wie die Arbeitsstationen angeordnet sind und wie der Fluss der Produkte aussieht. Mehrere Arbeitsstationen parallel arbeiten zu lassen, erleichtert die Auswahl der Arbeitsstationen für die Bedarfsreduzierung. Wenn mehrere Arbeitsstationen in Reihe geschaltet sind oder mehrere Arbeitsstationen in eine gemeinsame Arbeitsstation einspeisen, ist mehr Aufmerksamkeit und Priorisierung erforderlich, um die negativen Auswirkungen einer Bedarfsreduzierung auf den Fertigungsprozess zu minimieren.

Bevor Sie denken, dass das zu komplex ist, warum also sollte ein Industriekunde sich für ein Demand Response-Angebot seines Energieversorgers oder eines zwischengeschalteten Service-Providers anmelden - warten Sie auf meinen nächsten Beitrag über "Intelligent Demand Response"

Und bitte zögern Sie nicht, mich zu kontaktieren(levis.gandeu(at)energypages.org), um die von mir genannten Punkte zu diskutieren. Ich freue mich immer über Ihr Feedback!