Autonomes Fahren wird bisher vornehmlich mit Fahrzeugen in Verbindung gebracht. Nun überträgt der Essener Energiekonzern das Prinzip erstmals auf die Energiewirtschaft: Das neue Industriekraftwerk bei DSM in Grenzach kann künftig unter der Berücksichtigung der DSM Vorgaben selbst entscheiden, wieviel Energie es zu welchem Zeitpunkt produziert, um den Energiebedarf des Standorts zu decken. E.ONs neues Innovationsprogramm „iQ CHP – Das intelligente Kraftwerk“ macht das möglich. Dazu haben der Energiekonzern und das weltweit tätige Life-Science-Unternehmen das Kraftwerk Grenzach im Dreiländereck bei Basel modernisiert. In den nächsten Monaten werden die Partner Digitalisierung und Automatisierung Schritt für Schritt umsetzen.

DSM am Standort Grenzach

DSM betreibt am Standort Grenzach ein Kompetenzzentrum für die Herstellung von Vitaminen. Mit 700 Mitarbeitern werden auf dem Firmenareal jährlich ca. 10.000 t Vitamine und Vitaminvorstufenprodukte hergestellt. Um die für die Produktion notwendige Energie bereitzustellen, wurde 2004 eine Gas- und Dampfturbinen-Anlage in einem Joint-Venture mit E.ON und einem weiteren Partner in Betrieb genommen. Dieses Kraftwerk versorgte bisher neben DSM auch weitere Industrieunternehmen auf dem Areal.

Da Ressourcenschonung und Klimaschutz strategische Ziele von DSM sind, wurden konzernweit verschiedene Initiativen gestartet. So hat sich das Unternehmen zum Ziel gesetzt, im Einklang mit dem Pariser Klimaschutzabkommen den Ausstoß von CO₂-Emissionen konzernweit um 30 Prozent bis zum Jahr 2030 zu senken. Am Standort Grenzach wird durch die Modernisierung des bestehenden Kraftwerks ein großer Beitrag hierzu geleistet.

Modernisierung des bestehenden Kraftwerks

E.ON und DSM haben das dezentrale Kraftwerk in Grenzach in den vergangenen 15 Monaten grundlegend modernisiert. Dabei wurde unter anderem eine hochmoderne Gasturbine mit einer elektrischen Leistung von 22 MW, eine Dampfturbine mit 8 MW elektrischer Leistung sowie ein neuer Spitzenlastkessel installiert. „Der Bau der neuen Kraftwerksanlage war eine Herausforderung, weil diese im Bestand gebaut und modernisiert wurde. Die laufende Produktion durfte nicht beeinflusst werden“, so Karl-Walter Bär, Prokurist von DSM, bei der Eröffnung im Oktober 2018. Gemeinsam mit dem Partner E.ON habe DSM nachhaltig und innovativ die Energieversorgung für den Standort Grenzach für die nächsten Dekaden sichergestellt. Durch die punktgenaue, effiziente Energieversorgung würden einerseits CO₂-Emissionen reduziert und anderseits wettbewerbsfähige Energiekosten gewährleistet.

Pilotprojekt für E.ON am Standort Grenzach

Für E.ON war die Modernisierung dieses Kraftwerks ein großer Meilenstein, da zum ersten Mal Elemente des intelligenten Kraftwerks implementiert und erfolgreich getestet wurden.

„Wir sehen es als Auszeichnung, dass sich komplexe Infrastrukturen wie die Life-Science-Industrie auf E.ON als Energiepartner verlassen. Das Beispiel DSM zeigt, wie wir gemeinsam mit den Kunden Fortschritte erzielen, die jeder für sich allein nie erreicht hätte. Wir möchten unser System in vielen Kraftwerken installieren. Es macht unsere Kunden wettbewerbsfähiger. Zusätzlich leisten sie einen Beitrag für Netzstabilität und Klimaschutz“, sagt Anthony Ainsworth, CEO von E.ON Connecting Energies.

iQ CHP – Das intelligente Kraftwerk

Im Kern geht es bei der Innovation darum, die Erlössituation von Kraftwerksbetreibern zu verbessern, indem der Energiebedarf von Kunden in Echtzeit mit dem Strommarkt und dem Kraftwerk gekoppelt wird und die Betriebskosten durch Automatisierung gesenkt werden. Die Innovation liegt in der ganzheitlichen Optimierung von Kraftwerk, Produktion und Märkten auf einer IT-Plattform – und das in Echtzeit. Je nach Situation legt die Anlage fest, ob es Energie allein für die Produktion einsetzt oder zusätzlich Chancen am Strommarkt wahrnimmt.

Am Strommarkt nutzt das intelligente Kraftwerk die Erlöspotentiale aus dem Day-Ahead- und Intraday-Handel, den Netzentgeltregelungen sowie der Vermarktung von Regelenergie. Die Prozesse zur Vermarktung erfolgen vollautomatisiert. Durch eine Echtzeit-Anbindung kann das Kraftwerk alle kurzfristigen Änderungen im Markt umsetzen. Bei hoher Einspeisung aus erneuerbaren Energien wird das Kraftwerk in Teillast geregelt, um Strom günstig aus dem Netz zu beziehen. Dazu optimiert eine Software die Nutzung der Teillast hinsichtlich Kosten und Wirkungsgraden aller Kraftwerkskomponenten. Weiterhin werden alle kundenspezifischen, energiewirtschaftlichen Bedingungen berücksichtigt. Neben der Reduktion der Energiekosten für den Standort wird gleichzeitig durch das Angebot der Flexibilität aus dem intelligenten Kraftwerk die Integration erneuerbarer Energien gefördert und der CO₂-Ausstoß optimiert.

Ein weiterer Baustein des intelligenten Kraftwerks ist die Optimierung des technischen Betriebs der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage. Ein erhöhter Automatisierungsgrad ermöglicht eine flexible und dynamische Fahrweise bei höchster Prozessstabilität und geringerem manuellen Bedienaufwand. Zusätzliche Redundanzen und eine konsequente Prozessüberwachung steigern die Verfügbarkeit und die Effizienz der Anlage. Störungen werden frühzeitig erkannt und Instandhaltungsmaßnahmen automatisch initiiert.

In Zukunft kann neben der Kraftwerksflexibilität auch Flexibilität aus der Kundenproduktion an der Vermarktung teilnehmen. Unter Berücksichtigung von Produktionsanforderungen, technischen Möglichkeiten sowie weiteren individuellen Rahmenbedingungen ermittelt das intelligente Kraftwerk in einem Echtzeitabgleich mit den Erlöspotenzialen am Strommarkt jeweils die optimalen Maßnahmen. Die Einleitung der ausgewählten Maßnahmen wird durch digitale Vernetzung zwischen dem Kraftwerk und den Anlagen der Kundenproduktion basierend auf modernsten Machine-to-Machine-Kommunikationsstandards ermöglicht.

E.ON plant weiteren Roll-out vom intelligenten Kraftwerk

DSM und E.ON liefern mit dem am Standort Grenzach implementierten Elementen des intelligenten Kraftwerks einen Wertbeitrag für Umweltschutz und Wettbewerbsfähigkeit. In Zukunft wird E.ON die Digitalisierung von dezentralen Kraftwerken weiter vorantreiben und gezielt Elemente des intelligenten Kraftwerks implementieren.