Development of methods and componts for future industrial energy supply with flexibility

Vor dem Hintergrund großer Herausforderungen der Transformation des Energiesystems sowie der industriellen Produktion, steigt die Bedeutung von Flexibilität auch aus industriellen Quellen zunehmend. Gleichzeitig nimmt aber auch die Anforderung an industrielle Energieversorgungssysteme zu nachhaltiger zu werden. Diese Arbeit umfasst die Integration von flexiblen und innovativen Energiebereitstellungstechnologien in industrielle Energiesysteme. Dazu wird die Methode der gemischt-ganzzahligen lineare Optimierung verwendet und neue Formulierungen werden entwickelt.

Für industrielle Anwendungsfälle, die Charakteristiken des energie-intensiven Produktionsprozesses der Papier- und Kartonherstellung aufweisen, werden in den Publikationen, die zu dieser Arbeit gehören für verschiedene Rahmenbedingungen techno-ökonomische Analysen der flexiblen Energieversorgung vorgestellt. Ausgehend von den verschiedenen Fragestellungen, die unterschiedliche Ebenen des industriellen Energiesystems sowie standort-unabhängige Ebenen berücksichtigen, kann ein Überblick gegeben werden, wie Flexibilität in Entscheidungsvariablen, Nebenbedingungen sowie die Zielfunktion von Optimierungsproblemen integriert werden kann. Dabei werden sowohl betriebliche Aspekte wie rollierende Zeithorizonte für eine laufende Anpassung an fluktuierende Rahmenbedingungen, berücksichtigt, aber auch langfristige strukturelle Maßnahmen wie Sektorkopplung oder die Unabhängigkeit von einzelnen Rohstoffen. Die ökonomische Analyse der berechneten Ergebnisse, quantifiziert die wirtschaftlichen Herausforderungen, die eine Transformation des Energiesystems mit sich bring.

Zusammenfassend tragen die Methoden, die in dieser Arbeit entwickelt und demonstriert werden, dazu bei, dass eine umfassende Entscheidungsgrundlage für die Transformation zukünftiger, industrieller Energiesysteme unter Berücksichtigung von verschiedenen Flexibilitätstypen geschaffen werden kann.