Beispiel für einen Energiespeicher im Industrieeinsatz. Foto: Fraunhofer IWU
Fraunhofer Chemnitz: Akkus, Superkondensatoren und Schwungräder in Werkhallen können viele Verbrauchsspitzen abfangen
Chemnitz, 20. Oktober 2022. Mit Akkus, Schwungradspeichern und Superkondensatoren (Supercaps) könnten die deutsche Industrie 15 Prozent ihres Stromverbrauchs sparen. Das hat das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) aus Chemnitz im Zuge des Projektes „Energiespeicher in der Produktion“ (Esip) prognostiziert. Statt Stromverträge mit viel Reserven abzuschließen und überdimensionierte Elektroinstallationen zu verlegen, könnten die Betriebe nämlich mit solchen Puffern jene Energiespitzen selbst bereitstellen, die ihre Dreh- Fräs- und anderen Maschinen nur bei hohen Arbeitslasten brauchen.
Hohe Stromkosten als Extra-Motivation
„Stark gestiegene Kosten für Strom und Gas lenken bei vielen Unternehmen nun den Blick auf das Energiemanagement“, erklärt Mark Richter, der im IWU das Geschäftsfeld „Klimaneutraler Fabrikbetrieb“ leitet. „Einsparpotenziale im zweistelligen Prozentbereich sind zu wichtig, um ungenutzt zu bleiben.“
Die Visualisierung zeigt den inneren Aufbau eines „Rotationskinetischen Speichers“ (RKS) auf Schwungrad-Basis mit einem Menschen zum Größenvergleich. Foto: Stiftungsprofessur für Baumaschinen, TUD
Sächsisches Konsortium geformt
Um diese Potenziale zu heben, hat sich das Fraunhofer-IWU mit Industriepartnern und weiteren Forschungseinrichtungen zusammengetan. Dazu gehören das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das auf Lithium-Ionen-Akku spezialisierte Unternehmen „Liovolt“ aus Limbach-Oberfrohna, der sächsisch-estnische Supercap-Hersteller „Skeleton Technologies“, die Simulationsexperten von „EA-Systems Dresden“ sowie die „Power Innovation Stromversorgungstechnik“ aus Achim. Sie wollen gemeinsam für Industriebetriebe geeignete Speichertechnik identifizieren und eine Planungs-Software für denen Einsatz schreiben. Das Bundeswirtschaftsministerium gibt Fördergeld dazu.
Ultrakondensatoren von Skeleton. Foto: Skeleton
Oft sind Elektroinstallationen und Stromverträge überdimensioniert
Hintergrund: Bei hoher Arbeitsbelastung wechseln in Industriemaschinen unzählige Beschleunigungs- und Bremsvorgänge der Antriebe oft in schneller Folge. „Dabei entstehen starke Netzschwankungen mit erheblichen Leistungsspitzen. Diese wiederum können den elektrischen Betriebsmitteln schaden“, erklären die Fraunhofer-Experten. „Um zu hohen Beanspruchungen vorzubeugen, wird oft die Elektroinstallation überdimensioniert, was zu Verlusten in Teillastzuständen führt und hohe Kosten für den Netzanschluss als Netzentgelte verursacht.“ Zudem müssen viele Industriebetriebe wegen weniger Verbrauchsspitzen oft zu teure Stromverträge abschließen, die eben solche Spitzen abdecken. Mit den richtigen Speichern und Planungsinstrumenten lasse sich dies ändern.
Industrie ist größter Stromfresser in Deutschland
Auf die Bundesrepublik hochgerechnet, sei das Einsparpotential enorm, betonen die Forscher. Denn rund 44 Prozent beziehungsweise 226 Terawattstunden vom Stromverbrauch in Deutschland entfällt auf den Industriesektor. Er ist der größte Verbraucher von elektrischer Energie in der Bundesrepublik. Rechnet man noch Wärme und andere Energieformen hinzu, verbraucht die deutsche Industrie laut dem „Statistischen Bundesamt“ (Destatis) jährlich etwa eine Petawattstunde Energie.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: Fraunhofer IWU, Destatis, Statista, Oiger-Archiv
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