Klimaschutz, Energie und Bauen im Industrie 4.0 Umfeld

Das "Dezentrale Energie 4.0-Labor OWL“

 

Ausgangssituation und Herausforderung

Erneuerbare Energien werden also mehr Verantwortung in der Stromversorgung übernehmen, die noch vorhandenen komfortablen Überkapazitäten werden in den kommenden Jahren drastisch verschwinden. Deshalb stehen hier viele Aufgaben an. Die große Herausforderung eines künftigen Energie-, insbesondere Strommarktes, besteht darin, auch in Zukunft umweltverträglich und zu möglichst niedrigen Kosten ein hohes Maß an Versorgungssicherheit zu gewährleisten; für Industriegesellschaften ist eine robuste Energieversorgung aus dezentralen, erneuerbaren Ressourcen essentiell. Das damit aber einhergehende volatile Energieangebot mit der Energienachfrage muss zu einem flexiblen, intelligenten System vernetzt werden. Dazu müssen energierelevante Komponenten auf Verbraucherseite flexibilitätsfähig werden, um zeitliche Lastverschiebepotenziale zu realisieren. Dies betrifft die Energieverbraucher Wohngebäude, Haushalte und Zweckgebäude ebenso wie produzierende Industrie mit ihren Maschinen und Verfahren, Gewerbe, Dienstleistungen und Handwerk.

Die Region OWL hat wesentliche Voraussetzungen bereits erarbeitet, um zum „Silicon Valley“ für international übertragbare Lösungen in einer CO2-optimierten Industriegesellschaft zu werden:

Mit 30 % der in NRW installierten Windkraftleistung und derer Wachstumsrate liegt OWL bereits jetzt um mehr als das Doppelte über dem Bundes- und mehr als das Dreifache über dem Landeswachstum. Bis zu 40 % Strom aus erneuerbaren Energien werden im OWL-Stromnetz bereits sicher organisiert. So ist in OWL schon Realität, was für ähnliche Industrieregionen erst Zukunftsszenario ist.

 

Ziel

Im zukünftigen Energiesystem wird der Energieverbrauch im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor viel stärker als heute technisch und ökonomisch gekoppelt sein; erst das ermöglicht die Integration von Wind- und Solarstrom bei hoher volatiler Stromproduktion. Er erhöht den bisher geringen Anteil erneuerbarer Energien im Wärme- und Verkehrssektor und kann gleichzeitig den Strompreis bei geringer Residuallast stabilisieren.

Entscheidend wird sein, Erzeugung und Verbrauch effizient zu synchronisieren. Es muss dafür gesorgt werden, dass zunehmend „flexible Verbraucher“ vorhanden sind. So wird jederzeit ein Ausgleich zwischen Angebot und Nachfrage möglich sein.

OWL als Industriestandort hat für diese Aufgabenstellung nicht nur herausragende Rahmenbedingungen, sondern ist durch den Spitzencluster „it’s OWL - Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe“ ganz besonders befähigt, mit Digitalisierung, Selbstoptimierung, Big Data, Adaptivität und Robustheit die notwendigen Einzelkomponenten zu entwickeln, den Strom- mit dem Wärme- und Mobilitätsmarkt zu verbinden und zu einem integrierten Energiekonzept zusammenzuführen.

 

Kompetenzen und Lösungen

Zusammen mit dem Konsortium, bestehend aus den Hochschulen Ostwestfalen-Lippe und Bielefeld sowie KlimaWoche Bielefeld e.V., entwickelt das Innovationsnetzwerk Energie Impuls OWL ein „Dezentrales Energie 4.0-Labor OWL“.

Die Laborlandschaft an den Hochschulen kann durch konkrete Feldversuche zu einem dezentralen Labor erweitert werden, welches nicht originärer Bestandteil des Hochschulbetriebes ist, sondern eine eigene Institutionalisierung – in Anlehnung an mehrere Hochschulen – erhält. Die Integration von Best Practice Projekten erweitert den Ansatz erheblich. Das gibt die notwendigen Voraussetzungen für eine gesteigerte Interdisziplinarität (Cross-Innovations) sowie die dringend notwendige Einbindung der Zivilgesellschaft in die Forschungsansätze (Transdisziplinarität) - erste Erfahrungen dazu liegen mit dem durch Energie Impuls OWL initiierten und betreuten Fortschrittskolleg „Menschenzentrierter Einsatz von Cyber Physical Systems in Industrie 4.0“ vor.

Daraus entstehende Forschungsarbeiten (Promovierende der Universitäten Paderborn und Bielefeld arbeiten interdisziplinär zusammen) werden von der Initiierung bis hin zur abschließenden Evaluation von den Partnern begleitet; diese sind der Spitzencluster it’s OWL, die Technologieberatungsstelle beim DGB NRW e. V., die IG Metall NRW sowie das Innovationsnetzwerk Energie Impuls OWL e. V.. Die Projekte sind somit eng an die industrielle Praxis in NRW angebunden.

Im Juli 2016 startete Energie Impuls OWL bereits im Auftrag des EE-Stromerzeugers Westfalen-WINDStrom und des Verteilnetzbetreibers Westfalen Weser Netz das Projekt „Power2Heat OWL“. In diesem Feldversuch wurden die Grundlagen der börsenpreisoptimierten Steuerung von elektrischen Heizungen erarbeitet. Die wissenschaftliche Auswertung leistete die Universität Paderborn im Rahmen des it‘s OWL Transferprojektes mit dem Titel „LastMan“ („Lastmanagement in Privathaushalten zur optimalen Einbindung regenerativer Energien in das Energieverteilungsnetz).

Auf der Grundlagen der Projektergebnisse wurden zusammen mit den Projektpartnern Forschungsfragen formuliert, für die in dem Projekt "SynErgieOWL" Antworten gefunden werden sollen: Wie kann sonst abgeregelte erneuerbare Energie durch ein börsenpreisoptimiertes, kostengünstiges Steuerungsverfahren für Wärmeanwendungen und E-Mobilität in Privathaushalten genutzt werden? Gemeinsam mit neun überwiegend mittelständischen Konsortialpartnern hat Energie Impuls OWL dazu einen Wettbewerbsbeitrag beim Klimaschutzwettbewerb EnergieSektorenkopplung.NRW eingereicht.

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OWL hat somit die richtigen Randbedingungen, ein hohes Potenzial sowie kompetente erfahrene Akteure in Technik, Wissenschaft und Zivilgesellschaft zur Entwicklung neuer Lösungen für Klimaschutz, Energie und Bauen im Industrie 4.0-Umfeld.

 

Ergebnis

In dem „Dezentralen Energie 4.0-Labor OWL“ entwickeln Wissenschaft, Unternehmen und Zivilgesellschaft im inter- sowie transdisziplinären Kompetenznetzwerk die heute im Einzelnen noch abstrakt erscheinenden Lösungen im Gesamtzusammenhang: Aus einem Pool verschiedener zielgruppenorientierter Module (Vor-Ort-Besichtigungen, Versuche, Kreativworkshops, Bildungsmodule (z.B. VHS), Delegationen, Bürgerinformation und kontroverse Diskussionen) kann ein individueller „Studiengang“ kombiniert werden, je nach Interessensschwerpunkt; dieser bildet ein Programm zur Erarbeitung von praxistauglichen Lösungsansätzen für Klimaschutz, Energie und Bauen. Die Entwicklung neuartiger Geschäftsmodelle im Dezentralen Labor findet in den Modulen statt, indem u.a.. per Rückschleife erste Ergebnisse in weitere Workshops/Diskussionen mit einfließen. Unterstützend wird eine vitale Matching-Matrix für die Region erstellt und von Energie Impuls OWL gepflegt.

Durch ein „Einschreiben“ im unkonventionellen „Studium“ im „Dezentralen Energie 4.0-Labor“ können die verschiedenen Interessensgruppen ihre Expertisen sowie Fragestellungen zu den Chancen und Möglichkeiten, die die Digitalisierung birgt, einbringen und sich aktiv an der Gestaltung „unseres MORGEN“ beteiligen. Die so inter- sowie transdisziplinär erarbeiteten Lösungsansätze bereiten den Weg zu hochqualitativen Umsetzungsstrategien für die Beteiligten, insbesondere durch die Vielschichtigkeit der angemeldeten Zielgruppen: Weil die Bürgergesellschaft bereits frühzeitig an der Entwicklung beteiligt wird, ist mit einer hohen sowie zügigen Akzeptanz der daraus resultierenden, gesellschaftlich tragfähigen Lösungen zu rechnen.

Im Dachprojekt „Arena 4.0“ wird aus den aus dem Labor hervorgehenden Lösungs- sowie Kommunikationsansätze der insgesamt 10 beteiligten Projekte zu den Themen Produktion, Gesundheit, Ernährung, Klimaschutz, Bauen und Arbeit ein integriertes Handlungskonzept für OWL entwickelt. Die Potenziale der digitalen Transformation für die Stärkung von Wirtschaft und Gesellschaft zu nutzen im Ergebnis, gibt OWL einen Modellcharakter für das Land Nordrhein-Westfalen und darüber hinaus.

Online-Anmeldung im Dezentralen Energie 4.0-Labor OWL hier möglich

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Projektlaufzeit

1. Mai 2016 – 30. April 2019

Klimaschutz, Energie und Bauen im Industrie 4.0 Umfeld
Ansprechpartner
Klaus Meyer
Energie Impuls OWL e.V., Projektleiter "Klimaschutz, Energie und Bauen im Industrie 4.0 Umfeld"
T 0521 44818-371