Nutzung von Massespeichern zur Flexibilisierung des Energieverbrauchs: Kosteneffizienter Anlagenbetrieb durch Anpassung an Marktpreise
Fuente:
arXiv
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| Autori principali: | , , , , , , , |
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| Natura: | Preprint |
| Pubblicazione: |
2024
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| Soggetti: | |
| Accesso online: | |
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| _version_ | 1866929743956279296 |
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| author | Wagner, Lukas Peter Reinpold, Lasse Matthias Kilthau, Maximilian Gehlhoff, Felix Derksen, Christian Loose, Nils Jepsen, Julian Fay, Alexander |
| author_facet | Wagner, Lukas Peter Reinpold, Lasse Matthias Kilthau, Maximilian Gehlhoff, Felix Derksen, Christian Loose, Nils Jepsen, Julian Fay, Alexander |
| contents | The increasing share of renewable energy sources and necessitate new concepts for energy flexible operation of industrial production resources. In this paper, we demonstrate the potential of mass storage to increase energy flexibility in industrial operations through the application of optimized operational planning based on market prices. A wastewater treatment plant equipped with decanters and storages is examined to optimally utilize its energy-flexibility. An MILP model was created for energy-flexible production facilities. The resulting operation plan was transmitted to the plant operators and executed over a period of more than 24 hours. The model shows good agreement with real measurements (average errors between 3% to 7%). The results demonstrate significant potential for cost savings of roughly 56% for the investigated time horizon.
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Der zunehmende Anteil erneuerbarer Energien erfordert neue Konzepte zur energieflexiblen Steuerung industrieller Produktionsanlagen. In diesem Beitrag wird demonstriert, wie das Potenzial von Massespeichern zur Steigerung der Energieflexibilität in industriellen Prozessen durch die Anwendung optimierter Betriebsplanung basierend auf Marktpreisen, genutzt werden kann. Es wird eine Abwasseraufbereitungsanlage mit Dekantern und zugehörigen Massespeichersystemen betrachtet, um deren Energieflexibilität optimiert zu nutzen. Der resultierende Betriebsplan wurde in einem Assistenzsystem an die Anlagenbetreiber übermittelt und über einen Zeitraum von über 24 Stunden ausgeführt. Das Modell zeigt eine gute Übereinstimmung mit den realen Messwerten (Fehlern zwischen 3% und 7%). Alle von den Betreibern gesetzten Betriebsziele wurden erreicht, was die Anwendbarkeit des Modells in industriellen Umgebungen bestätigt. Die Ergebnisse zeigen ein erhebliches Einsparpotenzial von etwa 56% für den untersuchten Zeitraum. |
| format | Preprint |
| id |
arxiv_https___arxiv_org_abs_2412_02708 |
| institution | arXiv |
| publishDate | 2024 |
| record_format | arxiv |
| spellingShingle | Nutzung von Massespeichern zur Flexibilisierung des Energieverbrauchs: Kosteneffizienter Anlagenbetrieb durch Anpassung an Marktpreise Wagner, Lukas Peter Reinpold, Lasse Matthias Kilthau, Maximilian Gehlhoff, Felix Derksen, Christian Loose, Nils Jepsen, Julian Fay, Alexander Systems and Control The increasing share of renewable energy sources and necessitate new concepts for energy flexible operation of industrial production resources. In this paper, we demonstrate the potential of mass storage to increase energy flexibility in industrial operations through the application of optimized operational planning based on market prices. A wastewater treatment plant equipped with decanters and storages is examined to optimally utilize its energy-flexibility. An MILP model was created for energy-flexible production facilities. The resulting operation plan was transmitted to the plant operators and executed over a period of more than 24 hours. The model shows good agreement with real measurements (average errors between 3% to 7%). The results demonstrate significant potential for cost savings of roughly 56% for the investigated time horizon. -- Der zunehmende Anteil erneuerbarer Energien erfordert neue Konzepte zur energieflexiblen Steuerung industrieller Produktionsanlagen. In diesem Beitrag wird demonstriert, wie das Potenzial von Massespeichern zur Steigerung der Energieflexibilität in industriellen Prozessen durch die Anwendung optimierter Betriebsplanung basierend auf Marktpreisen, genutzt werden kann. Es wird eine Abwasseraufbereitungsanlage mit Dekantern und zugehörigen Massespeichersystemen betrachtet, um deren Energieflexibilität optimiert zu nutzen. Der resultierende Betriebsplan wurde in einem Assistenzsystem an die Anlagenbetreiber übermittelt und über einen Zeitraum von über 24 Stunden ausgeführt. Das Modell zeigt eine gute Übereinstimmung mit den realen Messwerten (Fehlern zwischen 3% und 7%). Alle von den Betreibern gesetzten Betriebsziele wurden erreicht, was die Anwendbarkeit des Modells in industriellen Umgebungen bestätigt. Die Ergebnisse zeigen ein erhebliches Einsparpotenzial von etwa 56% für den untersuchten Zeitraum. |
| title | Nutzung von Massespeichern zur Flexibilisierung des Energieverbrauchs: Kosteneffizienter Anlagenbetrieb durch Anpassung an Marktpreise |
| topic | Systems and Control |
| url | https://arxiv.org/abs/2412.02708 |