Techno-ökonomische Bewertung von Produktionsanlagen mit dynamischem Energieträgerwechsel

Abstract

Produktionsanlagen mit dynamischem Energieträgerwechsel können zu einer nachhaltigen und ökonomischen Unternehmensentwicklung beitragen und zeitgleich den Fortschritt der Energiewende weiter unterstützen. Der Klimawandel und die damit verbundenen eingeleiteten Maßnahmen durch die Politik zur Verlangsamung des Wandels bzw. zur Reduzierung der Einflüsse auf das Klima haben bedeutende Auswirkungen auf produzierende Unternehmen. Vor dem Hintergrund des ansteigenden Kostendrucks, dem Bedarf an Energieflexibilität und Elektrifizierung der Industrie und der Unsicherheit über die Energiepreisentwicklung beschreibt die vorliegende Arbeit eine Bewertungsmethodik, mit der Industrieunternehmen Produktionsanlagen mit einem dynamischen Energieträger-wechsel techno-ökonomisch bewerten können. Das Ergebnis der Bewertung bietet sowohl Anlagenherstellern, als auch -betreibern eine Entscheidungsgrundlage. Der Verantwortliche im betroffenen Unternehmen wird befähigt, eine fundierte Bewertung hinsichtlich einer Umrüstung des eigenen Produkts oder des zu beschaffenden Produkts bezüglich einer energieträgerflexiblen Ausstattung der Produktionsanlage durchzuführen. Produzierende Unternehmen befinden sich im Spannungsfeld zwischen energetischer und nachhaltiger Optimierung des Betriebs und ökonomischem Handeln. Die Bewertungsmethodik wird technischen und ökonomischen Anforderungen gerecht. Die Berücksichtigung der Energieeffizienz und -flexibilität der Produktionsanlage, inklusive deren Interaktion mit Energieflexibilitätsmärkten und der internen Energieerzeugung stehen im Fokus. Dabei wird die komplette Energiewandlungskette von der Erzeugung, Wandlung, Nutzung und auch der Energierückgewinnung vollständig erfasst. Die techno-ökonomische Bewertungsmethodik wurde in zwei repräsentativen Anwendungsfällen für ein Druckguss- und ein Galvanikunternehmen erfolgreich getestet. Es wird gezeigt, dass die Bewertungsmethode in der Praxis anwendbar ist und eine fundierte Entscheidungsgrundlage bietet. Production plants with dynamic energy source change can contribute to a sustainable and economical company development and at the same time further support the progress of the Energiewende. Climate change and the associated measures introduced by politicians to slow down the pace of change and reduce the impact on the climate have a significant impact on manufacturing companies. Against the background of increasing cost pressure, the need for energy flexibility and electrification of the industry and the uncertainty about the energy price development, the present work develops an evaluation methodology, supporting industrial enterprises to evaluate production plants with a dynamic energy source change techno-economically. The result of the evaluation provides the companies - plant manufacturers as well as plant operators - with a basis for a decision. The decision-maker in the company concerned should be enabled to make a well-founded decision regarding the conversion of his own product or the product to be procured with regard to an energy carrier-flexible equipment of the production plant. Producing companies are in the area of conflict between energetic and sustainable opti-mization of the operation and economic action. The evaluation methodology developed was designed to meet both technical and economic requirements. The focus of the eval-uation was on the energy efficiency and flexibility of the production plant, including its interaction with external energy markets and internal energy production. The complete energy conversion chain from generation, conversion and utilization to energy recovery was fully considered. This techno-economic evaluation methodology has been successfully tested on the basis of two representative use cases for a die casting company and an electroplating company. They demonstrate that the evaluation method is applicable in practice and provides a sound basis for decision-making.