Kälteversorgung flexibilisieren spart Energie und Emissionen

Als wissenschaftliche Konsortialpartner sind das Institut für neue Energie-Systeme der Technischen Hochschule Ingolstadt, das Institut für Automation und angewandte Informatik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und das FZI Forschungszentrum Informatik dabei. Sie haben in Vorläuferprojekten (BlueMilk und FlexKälte) zur Flexibilisierung des Kältesektors ebenfalls einschlägige Erfahrungen gesammelt und sind zu ähnlichen Schlussfolgerungen gekommen. Als Konsortialpartner arbeiten die Rütgers GmbH & Co. KG als Anlagenhersteller, die kraftBoxx GmbH als Spezialist für PCM-Speicher und die SK Verbundenergie AG als Betreiber eines virtuellen Speicherkraftwerks mit, um ihre Expertise einzubringen. Sieben weitere Organisationen aus der Praxis unterstützen das Projekt als assoziierte Partner. "Gemeinsam wollen wir alle relevanten Akteure der Flexibilisierungs-Wertschöpfungskette im Kältesektor zusammenbringen, um performante und anwendungsnahe Lösungen zu entwickeln", sagt Dr.-Ing. Annedore Mittreiter von Fraunhofer UMSICHT. "Diese Lösungen sollen sowohl technisch als auch ökonomisch überzeugen und künftig als Vorbild für eine breitflächige Implementierung von flexibilisierten Kälteversorgungssystemen dienen."

Auf dem Weg zur Flexibilisierung gibt es jedoch auch eine Reihe von Hemmnissen und Hürden – angefangen bei der Sorge vor etwaigen Kühl-Qualitätsverlusten über fehlende Informationen im Hinblick auf das erreichbare Wirtschaftlichkeitspotenzial bis zu der Frage, wie die Zusammenarbeit der verschiedenen Akteure ausgestaltet werden kann. Wie diese Hindernisse überwunden werden können, steht im Fokus des Nachfolgeprojektes FlexBlue, für das sich das Institut mit einer Reihe von Partnern zusammenschloss.

Demonstratoren zum Nachweis von Funktionsfähigkeit und Sinnhaftigkeit der Flexibilisierung

Ganz konkret werden zwei Demonstratoren in realen Einsatzgebieten aufgebaut. Einer entsteht am KIT, der andere bei der Rütgers GmbH & Co. KG. "Für den flexibilisierten Betrieb setzen wir ganz bewusst auf zusätzliche Pufferspeicher, da die Nutzung von Kapazitäten, die in der zu kühlenden Umgebung bereits vorhanden sind, in der Regel nicht effizient gestaltet werden kann", erklärt Dr. Heiko Maaß vom Institut für Automation und angewandte Informatik des KIT. "Wir kombinieren in dem einen Demonstrator Photovoltaik, Batteriespeicher, Kompressionskältemaschine und einen aktiv steuerbaren PCM-Kältespeicher und in dem anderen Demonstrator einen aktiven PCM-Mehrschicht-Wärmespeicher mit Booster-Wärmepumpe in Kombination mit einem Blockheizkraftwerk, einer Adsorptionskältemaschine und einem Kältespeicher."

Schnittstellen von Kälteversorgungssystemen transparent machen

Ein weiterer Schwerpunkt von "FlexBlue" liegt auf den operativen Schnittstellen zwischen den verschiedenen Akteuren der Flexibilisierungs-Wertschöpfungskette. Diese werden zunächst identifiziert und mitsamt der verschiedenen Ausgestaltungsmöglichkeiten charakterisiert und im Hinblick auf ihre Auswirkung auf das realisierbare Flexibilitätspotenzial untersucht. Letztendlich geht es darum, am Projektende zielgruppengerechte Empfehlungen für Planung und Betrieb von flexiblen, zur Dekarbonisierung beitragenden Kälteversorgungssystemen aussprechen zu können.

Dabei spielen auch der Wissenstransfer und die Aktivierung und Vernetzung von Akteuren eine wichtige Rolle: Sie sollen motiviert und in die Lage versetzt werden, bereits existierende Kälteversorgungsanlagen umzustellen bzw. die Planung neuer Anlagen entsprechend zu optimieren. Deshalb entstehen im Rahmen des Projektes skalierbare Methoden und Schemata, die kostengünstig und einfach implementiert werden können. »Letztlich wollen wir erreichen, dass unsere Ergebnisse übertragbar sind, und dadurch sowohl die Realisierung flexibler Kälteversorgungssysteme anstoßen als auch einen Beitrag zur Energiewende leisten«, fasst Annedore Mittreiter die Zielsetzung von "FlexBlue" zusammen.