Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

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The Challenges and Opportunities of Energy-Flexible Factories: A Holistic Case Study of the Model Region Augsburg in Germany

2020 , Roth, Stefan , Schott, Paul , Ebinger, Katharina , Halbrügge, Stephanie , Kleinertz, Britta , Köberlein, Jana , Püschel, Danny , Buhl, Hans Ulrich , Ober, Steffi , Reinhart, Gunther , Roon, Serafin von

Economic solutions for the integration of volatile renewable electricity generation aredecisive for a socially supported energy transition. So-called energy-flexible factories can adapt theirelectricity consumption process efficiently to power generation. These adaptions can support thesystem balance and counteract local network bottlenecks. Within part of the model regionAugsburg, a research and demonstration area of a federal research project, the potential, obstacles,effects, and opportunities of the energy-flexible factory were considered holistically. Exemplaryflexibilization measures of industrial companies were identified and modeled. Simulations wereperformed to analyze these measures in supply scenarios with advanced expansion of fluctuatingrenewable electricity generation . The simulations demonstrate that industrial energy flexibility canmake a positive contribution to regional energy balancing, thus enabling the integration of morevolatile renewable electricity generation. Based on these fundamentals, profiles for regional marketmechanisms for energy flexibility were investigated and elaborated. The associated environmentaladditional expenses of the companies for the implementation of the flexibility measures wereidentified in a life-cycle assessment, with the result that the negative effects are mitigated by theincreased share of renewable energy. Therefore, from a technical perspective, energy-flexiblefactories can make a significant contribution to a sustainable energy system without greaterenvironmental impact. In terms of a holistic approach, a network of actors from science, industry,associations, and civil society organizations was established and actively collaborated in atransdisciplinary work process. Using design-thinking methods, profiles of stakeholders in theregion, as well as their mutual interactions and interests, were created. This resulted in requirementsfor the development of suitable business models and reduced regulatory barriers.

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Konzept der Energiesynchronisationsplattform. Diskussionspapier V3

2020 , Reinhart, Gunther , Bank, Lukas , Brugger, Martin , Hieronymus, Aljoscha , Köberlein, Jana , Roth, Stefan , Bauernhansl, Thomas , Sauer, Alexander , Bauer, Dennis , Kaymakci, Can , Schel, Daniel , Schlereth, Andreas , Fridgen, Gilbert , Buhl, Hans Ulrich , Bojung, Caroline , Schott, Paul , Weibelzahl, Martin , Wenninger, Simon , Weigold, Matthias , Lindner, Martin , Ronge, Karlheinz , Oeder, Andreas , Schimmelpfennig, Jens , Winter, Christian , Jarke, Matthias , Ahrens, Raphael

Das Kopernikus-Projekt SynErgie entwickelt eine IT-Plattform, die automatisierten und standardisierten Handel mit industriell bereitgestellter Energieflexibilität ermöglichen soll. Wie diese Plattform funktionieren könnte, zeigt das Diskussionspapier ""Konzept der Energiesynchronisationsplattform"": Die zunehmende Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen führt aufgrund der Wetterabhängigkeit von Wind und Sonne zu einem zunehmend volatileren Stromangebot. Damit das notwendige Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage im Elektrizitätssystem jederzeit gewährleistet werden kann, sind Maßnahmen zum Ausgleich dieser Schwankungen notwendig. Energieintensive Industrieprozesse beinhalten ein hohes Flexibilitätspotenzial, um mittels Demand-Response, diesen Schwankungen zu begegnen. SynErgie arbeitet daran, den gesamte Prozess des Energieflexibilitätshandels von der Maschine bis an die Märkte auf einer IT-Plattform zu automatisieren und zu standardisieren. Die Energiesynchronisationsplattform besteht aus zwei logischen Teilplattformen, einer Markt- und vielen Unternehmensplattformen. Ziel bis Mitte 2022 ist es, ein durchgängiges Konzept einschließlich des Daten- und Informationsflusses von der Maschine bis zu den Energiemärkten zu entwickeln und in einer Referenzarchitektur abzubilden. Außerdem soll das Konzept im Rahmen einer Vielzahl von Forschungs- und Industriedemonstratoren und insbesondere in der Modellregion Augsburg mit lokalen Akteuren in einem umfassenden Testbetrieb erprobt werden. Mehr zur Energiesynchronisationsplattform, der Markt- und Unternehmensplattform, zur Informationssicherheit der IT-Plattformen, Anwendungsbeispielen und den Zukunftsvisionen können Sie im Diskussionspapier nachlesen.

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Simulation-based analysis of energy flexible factories in a regional energy supply system

2019 , Roth, Stefan , Thimmel, Markus , Fischer, Jasmin , Schöpf, Michael , Unterberger, Eric , Braunreuther, Stefan , Buhl, Hans Ulrich , Reinhart, Gunther

In a decentralized and renewable energy system, reliable and economical solutions are necessary to adjust power demand to a volatile power supply by photovoltaic and wind energy plants. A high potential for the balancing of short and medium-term power supply fluctuations is seen in energy flexible factories. To leverage this potential, monetary incentives and technological enablers have to be developed. Apart from that, the ecological and social aspects of energy flexible factories have to be considered in transdisciplinary research, to achieve a broad public acceptance. To assess the complex interrelations between the technical, political, legal and social sector, a clear and accessible base for discussions is necessary. This paper presents an approach for a simulation based-analysis of energy flexible factories with focus on high applicability and comprehensibility for stakeholders from different disciplines. This paper presents the general structure of the simulation model including the operation module for the energy flexible region Augsburg.

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