Leistungen
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
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- © Dirk Mahler, Fraunhofer IFF
Energiesysteme von der Idee bis zur Realisierung
Wir machen Ihr Unternehmen zukunftsfähig, indem wir kundenindividuelle Anlagenlösungen für Sie entwickeln oder Ihre bestehende Produktionslinie den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen im Bereich der Energieeffizienz zur Kostenreduzierung anpassen.
Dafür
- identifizieren wir Handlungsfelder,
- entwickeln Strategien,
- senken Ihre Produktionskosten und
- optimieren Geschäftsprozesse für Sie.
Unsere Hauptkunden sind Unternehmen der Maschinen- und Anlagenbaubranche, der verarbeitenden Industrie, Firmen mit energieintensiver Produktion, Unternehmen der Energiewirtschaft, insbesondere auch kleine und mittelständische Unternehmen (KMU).
Anlagenentwicklung und -planung
Wir orientieren uns auf kleine bis mittlere Anlagengrößen im Bereich von 1 MW bis 10 MW Feuerungswärmeleistung für eine vorzugsweise dezentrale Anwendung.
Unsere Leistungen umfassen
- die Untersuchung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit für konkrete Praxisvorhaben,
- die Technologieentwicklung, Planung und Projektierung von Energiewandlungsprozessen,
- die wissenschaftliche Begleitung und Projektsteuerung von Vorhaben im Realisierungsstadium sowie
- die Inbetriebnahmebegleitung und Leistungsnachweise.
Neben der Schnittstellenkoordination im Rahmen der Anlagenrealisierung mit unterschiedlichen Zulieferkomponenten rüsten wir Ihre Anlage mit einer übergeordneten Steuerung aus, um einen konformen Betrieb aller Komponenten zu gewährleisten.
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- Biomasseheizkraftwerk
© Matthias Gohla, Fraunhofer IFF
Effiziente Heizkraftwerke
Wir übernehmen die Planung und begleiten die Errichtung von Heizkraftwerken für Biomasse und andere Brennstoffe. In diesen Anlagen erfolgt die Strom- und Wärmeversorgung mittels thermischer Energiewandlung und effizienten Kraft-Wärme-Kopplungs-Technologien.
Prozessoptimierung
Für Ihre Produktionsanlagen erfolgt nach eingehender Grundlagenanalyse und einer Ist-Zustandsbewertung die jeweils branchenspezifische Optimierung von den thermischen Anlagen unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz und der Emissionsminderung. Neben den notwendigen experimentellen Untersuchungen zur Ermittlung der Machbarkeit und des Potenzials eines neuen Verfahrensprinzips oder einer Anlage können modellgestützte Analysen unter Nutzung von Simulationssoftware zur Visualisierung durchgeführt werden. Dies betrifft sowohl die Erstellung strömungstechnischer Modelle und Simulationsrechnungen auf der Basis von CFD-Software als auch die Realisierung von eigenentwickelten Berechnungsprogrammen für die Simulation von thermochemischen Wandlungsprozessen oder der Wärmeübertragung.
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- Nachverbrennungsanlage
© Matthias Gohla, Fraunhofer IFF
Prozesswärmebereitstellung/Reststoffnutzung
Wir analysieren in Ihren Produktionsprozessen den Prozesswärmebedarf und Abwärmeanfall. Zusätzlich beachten wir den Anfall an thermisch verwertbaren Rest- und Abfallstoffen. Wir entwickeln für Sie Konzepte zur Abwärme- und Reststoffnutzung, um den Prozess-
wärmebedarf zudecken oder um die Wirtschaftlichkeit
durch die Integration einer Stromerzeugung zu steigern.
Prozess- und Anlagensteuerung
Wir entwickeln und realisieren für Sie komplette Automatisierungslösungen für Industrie-, Forschungs- und Versuchsanlagen, Prototypen und Messestände. In enger Kooperation mit unseren Spezialisten der Verfahrens-, Mess- und Energietechnik werden Steuerungs- und Regelungskonzepte nach Ihren Vorstellungen entworfen und mit Hilfe eigener und marktgängiger Werkzeuge unter Beachtung der relevanten Normen souverän und kompetent umgesetzt. Hierbei werden alle Ebenen der Automatisierung von der Feld- bis zur Unternehmensleitebene betrachtet. Folgende Leistungen können wir Ihnen anbieten:
- Planung, Installation und Wartung von SPS automatisierten Anlagen,
- Softwareentwicklung für SPS, SCADA und PLS Systeme,
- Erstellen von spezifischen Prozessvisualisierungen sowie die
- Entwicklung von Fernwartungs- und Fernwirklösungen.
Beispiel für das Interface einer Testanlage
Machbarkeitsstudien
Wir führen Machbarkeitsstudien für die thermische Verwertung von unterschiedlichen Biomassen, land- und forstwirtschaftlichen Abfällen und industriellen Reststoffen durch. Wir erfassen und bilanzieren Ihre Energiebedarfe an Wärme, Strom und sonstigen Energieformen. Wir bewerten die Nutzbarkeit Ihrer Produktionsreststoffe zur thermischen Verwertung. Ziel ist eine ressourceneffiziente Produktion mit möglichst geschlossenen Stoff- und Energiekreisläufen. Dazu entwickeln wir für Sie angepasste technologische Lösungen oder bewerten verfügbare Technologien.
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- Reststoffe
© Patrick Heidecke, Fraunhofer IFF
Brennstoffuntersuchungen
Die Untersuchung des Abbrand- und Emissionsverhaltens von herkömmlichen Brennstoffen, unterschiedlichsten Biomassen sowie Rest und Abfallstoffen aus Produktion, Land- und Forstwirtschaft bildet die Grundlage für die Entwicklung und Realisierung von angepassten Prozess-
lösungen. Beispiele für die Untersuchung der thermischen Nutzung derartiger Einsatzgüter sind z.B. halmgutförmige Biomassen wie Stroh, Spuckstoffe aus der Papierindustrie Treber und Schlempe aus der Nahrungsgüterproduktion oder Klärschlamm aus kommunalen und industriellen Anlagen.
Netzsimulation
Elektrische Netze befinden sich durch die zunehmende verteilte, dezentrale Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen wie z.B. Wind und Solar in der Umstrukturierung. Dadurch wandelt sich der konventionelle unidirektionale Energiefluss zu einem bidirektionalen Energiefluss. Das elektrische Netz wird dann in Bereichen betrieben, für die es ursprünglich nicht ausgelegt wurde. Dies kann einerseits zu Überlastung der Betriebsmittel wie z.B. Ortstransformatoren oder Leitungen führen, und andererseits zur Netzinstabilität wie z.B. Spannungsinstabilität und Frequenzinstabilität, so dass die Versorgungssicherheit nicht mehr gewährleistet werden kann. Um dem entgegenzuwirken, berechnen und simulieren wir elektrische Netze in verschiedenen Szenarien mit dazugehörigen Komponenten. So ist es möglich, ungewollte Netzzustände in der Planungsphase, in der Betriebsphase und zukünftige Situationen im Netz zu identifizieren und ggf. geeignete Handlungsfelder abzuleiten. Wir führen dazu beispielsweise Lastflussberechnungen, Kurzschlussberechnungen und dynamische Simulationen im Zeitbereich durch. Damit lassen sich
- notwendige Maßnahmen ableiten,
- elektrische Energiesysteme optimieren, in dem Verluste im Netz minimiert und Kosten optimiert werden und die elektrischen Netze möglichst an ihre maximale Übertragungsfähigkeit herangeführt werden,
- Aussagen zur Netzstabilität machen,
- Schutzkonzepte definieren und modellieren, mit denen ein sicherer Betrieb des elektrischen Netzes gewährleistet werden kann und
- neue Funktionalitäten entwickeln und testen, die im zukünftigen Smart Grid erforderlich sind.
IKT-Lösungen für Energiesysteme
Eine umweltfreundliche, aber stabile Versorgung mit elektrischer Energie von der Erzeugung über die Verteilung bis hin zum Verbrauch sicherzustellen, ist die wesentliche Herausforderung für die Zukunft. Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) werden dabei eine zentrale Rolle spielen. Mit ihrer Hilfe werden viele Erzeugungsanlagen mit den Einrichtungen der Stromnetze und den Millionen von stromverbrauchenden Endgeräten zu denen in Zukunft auch viele Elektrofahrzeuge gehören werden in Kommunikation treten und Informationen austauschen. Zudem müssen die Energieerzeuger, das elektrische Netz, stationäre und mobile Speicher und Verbraucher intelligent gesteuert werden. Wir entwickeln daher IKT-Lösungen, die dies ermöglichen. Hierzu
- spezifizieren wir Anforderungen,
- entwickeln ganzheitliche Architekturkonzepte,
- entwickeln und realisieren IKT-Konzepte und
- validieren realisierte IKT-Lösungen.
Konformitätstests von Messgeräten
Bei der Entwicklung und Optimierung neuartiger Messgeräte, beispielsweise zur Überwachung und zum Schutz von Energienetzen, ist es wichtig, dass die Geräte entsprechend der Funktionalität konform zu Standards arbeiten und untereinander kompatibel sind. Zur Bestätigung dieser Eigenschaften sind umfangreiche messtechnische Untersuchungen erforderlich. In engem Kontakt mit unseren Kunden entwickeln wir dafür Messstände, an denen die Konformität zu den jeweils geltenden Standards nachgewiesen und in Zusammenarbeit mit Prüforganisationen auch zertifiziert werden kann. Nach Absprache erfolgen die Messungen auch entwicklungsbegleitend, beispielsweise um neue Funktionen in die Geräte implementieren zu können.
Energiemanagementkonzepte
Durch die zunehmende Sensibilisierung beim Umgang mit Energieressourcen und durch steigende Energiekosten in einem Unternehmen gewinnt das Thema „effizientes Energiemanagement“ immer mehr an Bedeutung. Mithilfe der Einführung eines Energiemanagementsystems in einem Unternehmen sollen zukünftig Herausforderungen bezüglich der Kostenreduzierung bzw. -kontrolle sowie die Einhaltung von rechtlichen Vorschriften erreicht werden. Das Ziel für Unternehmen ist zukünftig, eine effiziente und nachhaltige Nutzung der Energie zu gewährleisten. Dazu wurde, in der DIN EN 16001, die bei der Einführung eines Energiemanagementsystems anzuwenden ist, Anforderungen an ein solches Management System beschrieben. In diesem Zusammenhang bieten wir folgende Leistungen an:
- Wir entwickeln gemeinsam mit Ihnen ein DIN EN 16001-konformes Energiemanagementkonzept für ihr Unternehmen.
- Wir unterstützen Sie dabei, Optimierungspotenziale zu identifizieren und schlagen Ihnen Möglichkeiten vor, diese Potentiale auszunutzen.
- Wir unterstützen Sie darüber hinaus, die festgelegten Ziele und Maßnahmen umzusetzen.
- Wir erarbeiten für Sie Messstellenkonzepte zur kontinuierlichen Erfassung von Energieverbräuchen.
- Wir entwickeln mit Ihnen (automatisierte) Steuerungsmechanismen zur Optimierung des Energieverbrauchs und Kostenreduzierung.
- Wir führen bei Ihnen ein Softwaresystem ein, dass Sie bei den Aufgaben des Energiemanagements unterstützt.
- Wir bieten Ihnen eine Erfolgsanalyse der geplanten und realisierten Maßnahmen.
- Wir führen bei Ihnen ein umfassendes Benchmarking Ihres Energieverbrauchs durch.





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