Nutzung von Massespeichern zur Flexibilisierung des Energieverbrauchs: Kosteneffizienter Anlagenbetrieb durch Anpassung an Marktpreise

TL;DR

This paper demonstrates how industrial energy flexibility can be enhanced using mass storage and optimized operational planning based on market prices, leading to significant cost savings and effective real-world application.

Contribution

It introduces an MILP model for energy-flexible industrial production, validated with real measurements, showing practical feasibility and substantial cost reduction potential.

Findings

Cost savings of approximately 56% demonstrated.

Model shows good agreement with real measurements (3-7% error).

Operational goals of plant operators were successfully achieved.

Abstract

The increasing share of renewable energy sources and necessitate new concepts for energy flexible operation of industrial production resources. In this paper, we demonstrate the potential of mass storage to increase energy flexibility in industrial operations through the application of optimized operational planning based on market prices. A wastewater treatment plant equipped with decanters and storages is examined to optimally utilize its energy-flexibility. An MILP model was created for energy-flexible production facilities. The resulting operation plan was transmitted to the plant operators and executed over a period of more than 24 hours. The model shows good agreement with real measurements (average errors between 3% to 7%). The results demonstrate significant potential for cost savings of roughly 56% for the investigated time horizon. -- Der zunehmende Anteil erneuerbarer Energien erfordert neue Konzepte zur energieflexiblen Steuerung industrieller Produktionsanlagen. In diesem Beitrag wird demonstriert, wie das Potenzial von Massespeichern zur Steigerung der Energieflexibilit\"at in industriellen Prozessen durch die Anwendung optimierter Betriebsplanung basierend auf Marktpreisen, genutzt werden kann. Es wird eine Abwasseraufbereitungsanlage mit Dekantern und zugeh\"origen Massespeichersystemen betrachtet, um deren Energieflexibilit\"at optimiert zu nutzen. Der resultierende Betriebsplan wurde in einem Assistenzsystem an die Anlagenbetreiber \"ubermittelt und \"uber einen Zeitraum von \"uber 24 Stunden ausgef\"uhrt. Das Modell zeigt eine gute \"Ubereinstimmung mit den realen Messwerten (Fehlern zwischen 3% und 7%). Alle von den Betreibern gesetzten Betriebsziele wurden erreicht, was die Anwendbarkeit des Modells in industriellen Umgebungen best\"atigt. Die Ergebnisse zeigen ein erhebliches Einsparpotenzial von etwa 56% f\"ur den untersuchten Zeitraum.