Energieforschungsprogramm

Ausgangssituation, Motivation: Um die klima- und energiepolitischen Ziele der europäischen Union zu erreichen, wurden nationale gesetzliche Regelungen geschaffen, die darauf abzielen die Treibhausgasemissionen zu verringern und den Anteil erneuerbarer Energie zu erhöhen. Große Industrieunternehmen sind bspw. bereits dazu verpflichtet Energieaudits durch- und Energiemanagementsysteme einzuführen. Langfristig sind mit der Erfüllung der Klimaziele Investitionen in neue und erneuerbare Technologien verbunden. Die verfügbaren Methoden zur optimalen Investitionsplanung sind jedoch limitiert, da sie nicht alle wesentlichen Aspekte (technische Restriktionen, optimale Wärmetauschernetzwerke, Integration von neuen Komponenten, etc.) gleichzeitig berücksichtigen können. Dadurch entstehen Unsicherheiten und somit Investitionsrisiken, wodurch die Transition hin zu einem erneuerbaren Energiesystem erschwert wird. Es existieren Ansätze zur Bestimmung des optimalen Betriebs, des optimalen Wärmetauschernetzwerks oder der optimalen Produktionsplanung einer Industrieanlage. Was fehlt, ist allerdings eine ganzheitliche Formulierung, die all diese Aspekte auf einmal berücksichtigt und in weiterer Folge Synergieeffekte nutzt. Außerdem sollen die Unsicherheiten reduziert und somit Investitionshemmnisse beseitigt werden. Im SINFONIES-Projekt wird eine solche Methode entwickelt. Ziele, Inventionsgehalt: Durch Kombination der oben genannten, einzeln betrachteten Optimierungsprobleme werden im Vergleich zur einzelnen Betrachtung zusätzliche Einsparungspotentiale und Synergieeffekte erschlossen. Zudem werden Investitions-Fehlentscheidungen aufgrund unzureichender Beachtung technischer Restriktionen in den einzelnen Optimierungsproblemen ausgeschlossen. Dadurch werden realistische, lukrative und zukunftsweisende Investitionsszenarien bei reduziertem Investitionsrisiko identifiziert, wodurch Industrieunternehmen bei der Transition in ein erneuerbares Energiesystem langfristig unterstützt werden. Hierzu werden notwendige Schnittstellen zwischen den Teilproblemen identifiziert und die Komplexität des kombinierten Optimierungsproblems verringert, bspw. durch sinnvolle Vereinfachungen, Modellreduktion, Decomposition, etc. Ergebnisse: Für den Proof-of-Concept wird der SINFONIES-Ansatz anhand eines Referenzprozesses und –szenarios mit bestehenden Methoden verglichen und die erschlossenen Potentiale werden quantifiziert. Die Ergebnisse werden evaluiert und für ein weiterführendes F&E-Projekt aufgearbeitet. Zur Verwertung des SINFONIES-Projekts, werden die gewonnenen Erkenntnisse in wissenschaftlichen Journals publiziert, in die Lehre eingebunden und schließlich in der Industrie vorgestellt.