ZO.RRO 2 for
Glass Industry

Technische Universität Ilmenau

Thüringer Energieforschungsinstitut (Forschung)

Allgemeines:

Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
Der Fokus des Fachgebietes Elektrische Energieversorgung liegt auf systemtechnischen Betrachtungen des elektrischen Energieversorgungssystems. In diesem Zusammenhang beschäftigt sich das Fachgebiet unter anderem mit zukünftigen Anforderungen an die Energieübertragung und -verteilung, der Integration neuer Basistechnologien, optimaler Systemführung sowie der Modellierung und Analyse des gesamten Energiesystems von der Transportnetzebene bis hin zur Anlage auf der Endverbraucherseite.

Fachgebiet Informationstechnik in Produktion und Logistik
Der Forschungsschwerpunkt des Fachgebiets Informationstechnik in Produktion und Logistik sind innovative Modellierungs- und Simulationsmethoden für den Bereich Produktion und Logistik. Das Fachgebiet arbeitet in diesem Zusammenhang an der Ausgestaltung der Idee des „Digitalen Zwillings“ und trägt mit seinen Kompetenzen in den Bereichen der Interoperabilitätsstandards und der automatischen Modellgenerierung zur Ausgestaltung des Zukunftsthemas „Industrie 4.0“ bei.

Für die Bewertung und Optimierung der Energieeffizienz von Produktions- und Logistiksystemen entwickelt das Fachgebiet verschiedene Lösungen auf Basis von hybriden Simulationsansätzen und Methoden des Deep Learnings, die in der Lage sind, den Energie- und Leistungsbedarf eines Produktionssystems einschließlich seines zeitlichen Verlaufs zu prognostizieren.

Fachgebiet Energieeinsatzoptimierung
Der Forschungsschwerpunkt des Fachgebiets Energieeinsatzoptimierung liegt auf der Entwicklung von Verfahren zur Vorhersage energetischer Bedarfsgänge und fluktuierender Einspeiseverläufe von erneuerbaren Energien sowie der ökologisch- und ökonomischen Optimierung der Energiebeschaffung, des Speicherbetriebs und der Nutzung energetischer Flexibilitäten. Dazu forscht das Fachgebiet an KI-basierten Verfahren zur Prognose und zur Generation von energetischen Modellen zur optimalen Energieeinsatzplanung bei Unsicherheiten.

Fachgebiet Fertigungstechnik
Der Forschungsschwerpunkt des Fachgebiets Fertigungstechnik liegt unter anderem auf der kooperativen Planung zur Auslegung von wirtschaftlich stabilen Wertschöpfungsketten. Hierfür leitet das Fachgebiet aktuelle Herausforderungen aus der Praxis ab und entwickelt Modelle zur Erklärung produktionslogistischer Zusammenhänge sowie multikriterieller Entscheidungsfindung. Des Weiteren werden Tools und Werkzeuge der Ressourcenplanung und -steuerung für kundengetriebene Variantenfertiger konzipiert.

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2:

Fachgebiet Elektrische Energieversorgung:

• Konzeptentwicklung zur Sicherstellung der Netzqualität und Verfügbarkeit für Umstellung auf Voll-Elektrische-Schmelzwannen in der Glasindustrie

• Konzeptentwicklung industrieller Versorgung mittels Gleichstromtechnik

• Methodenentwicklung zur Ableitung generischer Produktionsmodelle

Fachgebiet Energieeinsatzoptimierung:

• Abbildung und Bewertung verschiedener Anwendungsfälle und der damit verbundenen Zielfunktionen in der energetischen Betriebsplanung (Eigenverbrauchsmaximierung, Peak-Shaving, CO2-Minimierung)

• Entwurf einer Gesamtarchitektur im Sinne Funktionen und Rollen zur Umsetzung der Prozessoptimierung und Interaktion der Teilsysteme: energetische Betriebsoptimierung, Produktionsplanung und digitaler Produktionszwilling

• Verallgemeinerung der Betriebsführungsmethodik auf andere industrielle Anwendungsfälle unter Nutzung von KI-Ansätzen und Anwendung auf verschiedene Gruppen industrieller Verbraucher

Fachgebiet Informationstechnik in Produktion und Logistik:

• Entwicklung von Methoden / Vorgehensmodellen zur Erzeugung von energetischen Produktionszwillingen

• Konzeption zum Einsatz energetischen Produktionszwillingen zur Analyse und Steuerung von Produktions- und Logistiksystemen, am Beispiel der Glasindustrie

Fachgebiet Fertigungstechnik:

• Konzeptionierung einer energetischen Flexibilität in der Produktionsplanung der Glasindustrie durch Bestimmung relevanter Planungsparameter

• Entwicklung einer Methode für eine Produktionsplanung mit energetischer Flexibilität zur Minimierung von Energiekosten für die Prozessfertigung sowie ihre anschließende Weiterentwicklung für die diskrete Fertigung

Bedeutung im Verbund:

• Koordiniert den Verbund

• grundlegende Methodenentwicklung in den Bereichen öffentlicher Netzversorgung als auch Produktionsprozessen als Bindeglied zwischen den Industriepartnern

Fraunhofer IOSB-AST

(Forschung)

Allgemeines:

Der Institutsteil Angewandte Systemtechnik des Fraunhofer Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung beschäftigt rund 130 Mitarbeiter an 4 Standorten mit dem Hauptsitz in Ilmenau. Dabei werden zusammen mit Kunden maßgeschneiderte, resiliente und zukunftsorientierte systemtechnische Lösungen für komplexe, dynamische und zeitvariante Prozesse in den Bereichen Energie- und Wasserversorgung, Cybersicherheit, Land- und Unterwasserrobotik, Datenräume und IKT-Ökosysteme sowie Desinfektion entwickelt.

Die Abteilung »Kognitive Energiesysteme« entwickelt und erforscht wegweisende Schlüsseltechnologien auf dem Gebiet der Energiesystemtechnik in den Bereichen Energietechnik, Energieinformatik, Energielogistik, Cyber-Sicherheit, cross-sektorale Energiesysteme und kognitive Assistenzsysteme in Deutschland, Europa und weltweit.

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2:

• Effiziente und normungskonforme Integration energetischer Betriebsoptimierung in Industrieunternehmen und Interaktion mit Produktionsplanung sowie Messung und Steuerung industrieller Verbraucher

• Erstellung lokaler EE-Prognosen und Abbildung der Unsicherheiten der lokalen Erzeugung

• Energetische Betriebsplanung- und -optimierung unter Berücksichtigung des dynamischen Lastverhaltens der Produktion und sektorenkoppelnder Sekundärprozesse inklusive der daraus resultierenden Unsicherheiten und Vergleich zu rein deterministischen Ansätzen

• Abstimmung der Anforderungen an die messtechnische Erfassung von Verbrauchsdaten sowie energetische Planungsdaten als eine Grundlage der Steuerung industrieller Verbraucher

Bedeutung im Verbund:

• In Standardisierung und Normung überführbare Methodenentwicklung im Bereich der energetischen Betriebsführung als Bindeglied zwischen den Industriepartnern

Wiegand Glas

(Hersteller für Behälterglas)

Allgemeines:

Die Wiegand-Glashüttenwerke GmbH ist ein mittelständisches Familienunternehmen mit einer Tradition von über 450 Jahren und wird in 4. Generation von Nikolaus Wiegand und Oliver Wiegand geführt. In den vier Werken in Steinbach am Wald (Bayern), Ernstthal, Großbreitenbach und Schleusingen (Thüringen) werden täglich mehr als acht Millionen Glasbehälter für die Getränke- und Nahrungsmittelindustrie hergestellt. Somit gehört die Wiegand-Glashüttenwerke GmbH mit ihren ca. 2000 Mitarbeitern zu den größten Behälterglas- und PET-Preformherstellern in Deutschland und verfügt nicht nur über Spezialwissen im Bereich der Glasherstellung, sondern ist auch seit Jahrzenten Vorreiter im Glas-Recycling und setzt auf Tradition und moderne Technologie zugleich.

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2:

• Anforderungsdefinition zur Integration Voll-Elektrischer-Schmelzwannen (VES) in Produktionsstandort

• Entwicklung von Betriebskonzepten

• Entwicklung von Versorgungs- und Sicherungskonzepten für VES

Bedeutung im Verbund:

• Verfügt über Spezialwissen im Bereich der Glasherstellung insbesondere für die Umstellung auf VES

• Nutzung der entwickelten Methoden und Konzepte zur optimalen Konzeptionierung und Auslegung der VES

Ingenieurbüro für Energiewirtschaft

(Energieberatungsunternehmen)

Allgemeines:

Das Ingenieurbüro für Energiewirtschaft GmbH, kurz IfE GmbH, wurde 1993 gegründet und beschäftigt aktuell 35 Mitarbeiter an den Standorten Steinbach-Hallenberg, Erfurt und Meiningen. Wir agieren als technisch-wirtschaftliche Unternehmensberatung sowohl als Backoffice für Netzbetreiber, Stadtwerke und regionale Energieversorger als auch im Bereich des Energieeffizienzmanagements für Industrie- und kommunale Unternehmen.

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2:

• Anwendung von KI-Methoden zur Digitalisierung des Beratungsprozesses

• Übertragung der Effizienzsteigerung aus der Glasindustrie auf weitere Branchen

Bedeutung im Verbund:

• Anpassung der wissenschaftlichen Methoden auf die praktischen Anforderungen der Industrie

• Sicherung der Übertragbarkeit und Skalierung von Dekarbonisierungsstrategien in die Industrie

KoCoS Messtechik AG

(Hersteller von Spezialmesstechnik)

Allgemeines:

Die KoCoS Technology Group entwickelt, produziert und vertreibt als weltweit tätige Unternehmensgruppe Mess- und Prüfsysteme für Betriebsmittel im Bereich der elektrischen Energieversorgung und laseroptische Inspektionssysteme zur Qualitätsüberwachung. Mit dem Know-how aller Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter löst KoCoS tagtäglich herausfordernde und ungewöhnliche Aufgaben in Beratung, Entwicklung, Fertigung und Vertrieb.

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2:

• Entwicklung und Bereitstellung von Spezialmesstechnik zur automatischen Prozessmodellierung für unterschiedliche Produktionsprozesse

Bedeutung im Verbund:

• Industrialisierung der Methode in Form eines Produktes und Bereitstellung für Verbund als Prototyp

Thüringer Energie AG (TEAG)

(Energieversorger) mit dem Unternehmensverbund Thüringer Energienetze (TEN - Netzbetreiber) und Thüringer Mess- und Zählerwesen Service – (TMZ - Dienstleister auf dem Gebiet des intelligenten Messwesens) 

Allgemeines:

Die Kompetenz der TEAG mit Ihren, im Projekt beteiligten Tochtergesellschaften liegt in der systemverantwortlichen Verteilnetz-Betriebsführung und deren Weiterentwicklung in Thüringen (TEN), in der dienstleistenden Umsetzung und Weiterentwicklung des Messstellenbetriebes (TMZ) sowie in der Belieferung von Kunden mit Elektrizität, Gas und Wärme, inklusive der Beratung und Dienstleistung bei der Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen und –kompletten Energielösungen.

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2:

TEAG:

• Situationsanalyse bei Industrieunternehmen anhand neuartiger Methoden

• Untersuchung und Bewertung von Energieeffizienz- und Substitutionsmaßnahmen anhand neuartiger Methoden

• Konzeptableitung zur Speicherung von Erneuerbarer Energie mit Hilfe von dezentralen Batteriespeichern oder/und Form von Speichern von grünem H2

• Konzeptableitung von Erdgassubstitutionskonzepte, Elektrifizierung des Fuhrparkes und Maßnahmen zu deren Umsetzung

• Neuartige CO2-Bilanzierung und Strategieberatung zur Dekarbonisierung

TEN:

• Versorgungstechnische Bewertung der zusätzlich zu elektrifizierten Glasindustrie-Netzlasten hinsichtlich Anforderungen an Versorgungs- und Ausfallsicherheit, sowie Netz- und Spannungsqualität

• Aufnahme und netzplanerische Analyse der bestehenden regionalen AC-Netzinfrastruktur im betrachteten Versorgungsbereich der Thüringer Glasindustrie unter Berücksichtigung des durch die Dekarbonisierung bedingten Leistungs-Mehrbedarfes

• Erstellung eines alternativen DC-Netzmodell inklusive der Modellierung aller dazu notwendigen Betriebsmittel und netzplanerische Analyse der alternativen DC-Versorgung der zusätzlich zu elektrifizierenden Glasindustrie-Lasten

• Technischer und ökonomischer Vergleich AC/DC und Bewertung der Varianten hinsichtlich Eignung zur Erfüllung Versorgungsszenarios

TMZ:

• Konzeption und Erprobung von Algorithmen zur gezielten Nutzung von Steuerungssignalen zur optimierten und zeitsynchronen Nutzung von Erneuerbaren Energien

• Ableitung von Mess- und Marktanwendungsfällen / Designvorschlägen für das intelligente Messsystem (inkl. Steuerbox) im Bereich künftiger registrierenden Lastgangmessung (RLM)

• Skalierung der Methodik auf weitere Industrieanwendungen und Prüfung der netztechnischen Beherrschbarkeit der parallelen Reaktion von ganzen Gruppen industrieller Verbraucher auf zeitsynchrone Markt- bzw. Preissignale

• Steuerung mit Ziel der Vermeidung teurer Lastspitzen und Maximierung Nutzung erneuerbarer Energien, Analyse ggf. vorhandener Zielkonflikte mit der gegenwärtigen Netzentgeltpraxis, Vorschläge für eine Überarbeitung

• Erprobung der Algorithmen sowie deren Umsetzung in einer messtechnischen Lösung in einer geeigneten Testumgebung sowie aktive Mitwirkung der Erprobung vor Ort bei einem der Industrie-Projektpartner

• Schlussfolgerungen für Erweiterung der messtechnischen Standardisierung im RLM-Bereich

Bedeutung im Verbund:

• Einbringen von Spezialwissen in den Bereichen, Verbrauchserfassung, Netzplanung -und Betrieb sowie Energieservices mit

• Anpassung der wissenschaftlichen Methoden auf die praktischen Anforderungen der Industrie und Ableitung neuer Geschäftsmodelle

• Nutzung der entwickelten Methoden zur Verbesserung der eigenen Geschäftsfelder

• Sicherung der Übertragbarkeit und Skalierung von Dekarbonisierungs­strategien in der Industrie aus mehreren Perspektiven

Heinz Glas

(Hersteller von Behälterglas)

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2 als assoziierter Partner:

• Anforderungsdefinition zur Integration VES in Produktionsstandorte der Fa. Heinz Glas

• Ableitung der Übertragbarkeit auf die Produktionsstandorte der Fa. Heinz Glas

Bedeutung im Verbund:

• Einbringen von Spezialwissen im Bereich der Glasherstellung insbesondere für die Umstellung auf VES

• Beurteilung der Übertragbarkeit auf abweichende Prozesse der Glasindustrie

50Hertz

(Übertragungsnetzbetreiber)

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2 als assoziierter Partner:

• Unterstützung bei der Erarbeitung spezifischer Szenarien zu Energiebereitstellung und Versorgungssicherheit

• Unterstützung bei der Bewertung von Lösungskonzepten und ihrer Auswirkungen auf das Höchstspannungsnetz

Bedeutung im Verbund:

• Einbringen von Spezialwissen zur strategischen Netzplanung sowie DC-Anwendungswissen

HM Heizkörper GmbH Heating Technology

(Hersteller für Heizkörper) - stellvertretend für Praxispartner

Aktivitäten im Projekt ZO.RRO 2 als assoziierter Partner:

• Erprobung der entwickelten Methoden am eigenen Produktionsprozess

• Ableitung von Dekarbonisierungskonzepten mit den entwickelten Methoden

• Evaluierung Einsparpotentiale anhand der entwickelten Methoden

• Einbindung neuartige Messtechnik zur Einzelerfassung und Steuerung von Maschinen

Bedeutung im Verbund:

• Einbringen von Spezialwissen im Bereich energieintensive metallverarbeitende Industrie

• Evaluationsbeispiel für die Übertragbarkeit auf andere Industriebranchen

• Beurteilung der Übertragbarkeit auf eigene Industriebranche