Presseinformation

17.04.2024

Mit der Flexibilisierung von Kälteversorgungssystemen einen Beitrag zur Energiewende leisten

Forschungsschwerpunkt: Climate Action Innovation

Durch eine Flexibilisierung von Kälteversorgungssystemen lassen sich CO2-Emissionen um 22 bis 39 Prozent, Strombezugskosten um 35 bis 54 Prozent reduzieren. Zu diesem Ergebnis kam Fraunhofer UMSICHT im Projekt »FlexKaelte«. Gleichzeitig fanden die Forschenden heraus: Auf dem Weg zur Flexibilisierung gibt es noch eine Reihe von Hemmnissen und Hürden – angefangen bei der Sorge vor etwaigen Kühl-Qualitätsverlusten über fehlende Informationen im Hinblick auf das erreichbare Wirtschaftlichkeitspotenzial bis zu der Frage, wie die Zusammenarbeit der verschiedenen Akteure ausgestaltet werden kann. Wie diese Hindernisse überwunden werden können, steht im Fokus des Nachfolgeprojektes »FlexBlue«, für das sich das Institut mit einer Reihe von Partnern zusammengeschlossen hat.

Als wissenschaftliche Konsortialpartner sind das Institut für neue Energie-Systeme der Technischen Hochschule Ingolstadt, das Institut für Automation und angewandte Informatik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und das FZI Forschungszentrum Informatik dabei. Sie haben in Vorläuferprojekten („BlueMilk“ und „FlexKälte“) zur Flexibilisierung des Kältesektors ebenfalls einschlägige Erfahrungen gesammelt und sind zu ähnlichen Schlussfolgerungen gekommen. 

Darüber hinaus arbeiten die RÜTGERS GmbH & Co. KG Kälte Klima als Anlagenhersteller, die kraftBoxx GmbH als Spezialist für PCM-Speicher und die SK Verbundenergie AG als Betreiber eines virtuellen Speicherkraftwerks als Konsortialpartner mit, um ihre Expertise einzubringen. 

Zudem unterstützen sieben weitere Organisationen aus der Praxis das Projekt als assoziierte Partner. „Gemeinsam wollen wir alle relevanten Akteure der Flexibilisierungs-Wertschöpfungskette im Kältesektor zusammenbringen, um performante und anwendungsnahe Lösungen zu entwickeln“, so Dr.-Ing. Annedore Mittreiter von Fraunhofer UMSICHT. „Diese Lösungen sollen sowohl technisch als auch ökonomisch überzeugen und künftig als Vorbild für eine breitflächige Implementierung von flexibilisierten Kälteversorgungssystemen dienen.“

Demonstratoren zum Nachweis von Funktionsfähigkeit und Sinnhaftigkeit der Flexibilisierung

Ganz konkret werden zwei Demonstratoren in realen Einsatzgebieten aufgebaut. Einer entsteht am KIT, der andere bei der RÜTGERS GmbH & Co. KG Kälte Klima. „Für den flexibilisierten Betrieb setzen wir ganz bewusst auf direkte Speicher, da der Einsatz von inhärenten Speichern in der Regel nicht effizient gestaltet werden kann“, erklärt Dr. Heiko Maaß vom Institut für Automation und angewandte Informatik des KIT. „Wir kombinieren in dem einen Demonstrator Photovoltaik, Batteriespeicher, Kompressionskältemaschine und einen aktiv steuerbaren PCM-Kältespeicher und in dem anderen Demonstrator einen aktiven PCM-Mehrschicht-Wärmespeicher mit Booster-Wärmepumpe in Kombination mit einem Blockheizkraftwerk, einer Adsorptionskältemaschine und einem Kältespeicher.“

 

Schnittstellen von Kälteversorgungssystemen transparent machen

Ein weiterer Schwerpunkt von „FlexBlue“ liegt auf den operativen Schnittstellen zwischen den verschiedenen Akteuren der Flexibilisierungs-Wertschöpfungskette. Diese werden zunächst identifiziert und mitsamt der verschiedenen Ausgestaltungsmöglichkeiten charakterisiert und im Hinblick auf ihre Auswirkung auf das realisierbare Flexibilitätspotenzial untersucht. Letztendlich geht es darum, am Projektende zielgruppengerechte Empfehlungen für Planung und Betrieb von flexiblen, zur Dekarbonisierung beitragenden Kälteversorgungssystemen aussprechen zu können.

Dabei spielen auch der Wissenstransfer und die Aktivierung und Vernetzung von Akteuren eine wichtige Rolle: Sie sollen motiviert und in die Lage versetzt werden, bereits existierende Kälteversorgungsanlagen umzustellen bzw. die Planung neuer Anlagen entsprechend zu optimieren. Deshalb entstehen im Rahmen des Projektes skalierbare Methoden und Schemata, die kostengünstig und einfach implementiert werden können. „Letztlich wollen wir erreichen, dass unsere Ergebnisse übertragbar sind, und dadurch sowohl die Realisierung flexibler Kälteversorgungssysteme anstoßen als auch einen Beitrag zur Energiewende leisten“, fasst Annedore Mittreiter die Zielsetzung von „FlexBlue“ zusammen.

V. li. nach re.:
Tino Leyrer, Klaus Rauch, Annedore Mittreiter, Heiko Maaß, Martin Stöckl, Dana Laband, Keven König, Francesco Ianni, Sebastian Berg, David Wölfle

FZI entwickelt generische Algorithmen zur optimierten Anlagensteuerung

Das FZI entwickelt im FlexBlue-Projekt generische Algorithmen zur optimierten Anlagensteuerung, die auf Konzepten des maschinellen Lernens basieren. Ziel ist es, dass nach der Projektlaufzeit die entwickelten Algorithmen in Kombination mit dem Speichersystem in Form einer Plug-and-Play-Lösung in einer Vielzahl von Gebäuden nachgerüstet werden können.

Damit werden die Betriebskosten der Gebäude gesenkt und gleichzeitig ein Beitrag zum Gelingen der Energiewende in Deutschland geleistet.

Zum Projekt FlexBlue

Das Projekt „FlexBlue“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

Über das FZI

Das FZI Forschungszentrum Informatik mit Hauptsitz in Karlsruhe und Außenstelle in Berlin ist eine gemeinnützige Einrichtung für Informatik-Anwendungsforschung und Technologietransfer. Sie bringt die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse der Informationstechnologie in Unternehmen und öffentliche Einrichtungen und qualifiziert für eine akademische und wirtschaftliche Karriere oder den Sprung in die Selbstständigkeit. Betreut von Professorinnen und Professoren verschiedener Fakultäten entwickeln die Forschungsgruppen am FZI interdisziplinär für ihre Auftraggeber Konzepte, Software-, Hardware- und Systemlösungen und setzen die gefundenen Lösungen prototypisch um. Mit dem FZI House of Living Labs steht eine einzigartige Forschungsumgebung für die Anwendungsforschung bereit. Das FZI ist Innovationspartner des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und strategischer Partner der Gesellschaft für Informatik (GI).

Diese Pressemitteilung wurde vom Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT übernommen. Hinzugefügt wurde ein Abschnitt über den FZI-Part im Projekt.

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Valérie Hasler

Bereichsleitung Communications
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Stefanie Bergel

Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Abteilung Kommunikation

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