Verbesserung der Ressourceneffizienz in der verarbeitenden Industrie
Von der Papierproduktion bis zur Raffinerie – industrielle Verfahren verbrauchen eine Menge Energie. Tatsächlich verbraucht der industrielle Sektor Schätzungen zufolge mehr erzeugte Energie als jeder andere Endverbrauchssektor, da hier über die Hälfte der weltweit insgesamt erzeugten Energie verbraucht wird. Dieser Energieeinsatz auf Basis fossiler Brennstoffe ist jedoch mit großen Kosten und erheblichen CO2-Emissionen verbunden. Diese Kosten und der steigende Druck zur Senkung von Emissionen treiben den industriellen Sektor dazu, nach neuen Wegen zu suchen, um mehr Ressourceneffizienz zu erreichen – an dieser Stelle kommt das EU-finanzierte Projekt CoPro ins Spiel. „Unser Ziel war, zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks von europäischen verarbeitenden Industrien beizutragen, indem die Energie- und Ressourceneffizienz von Industrieanlagen und Industrieparks verbessert wird“, sagt Sebastian Engell, Professor an der TU Dortmund und Projektkoordinator von CoPro. „Hierzu fokussierten wir uns auf die Prozessüberwachung und die Einführung einer dynamischen Planung, Abstimmung und Steuerung der miteinander verbundenen verarbeitenden Einheiten und Anlagen.“
Ein Portfolio optimierungsbasierter Instrumente
Im Zuge ihrer Arbeit an vorherigen Projekten hatten die Forscherinnen und Forscher von CoPro festgestellt, dass die Energie- und Ressourceneffizienz von verarbeitenden Anlagen größtenteils von der Koordinierung mehrerer Einheiten abhängt – von der Materialhandhabung und -lagerung bis zur Energieverteilung. „Außerdem haben Entscheidungen zur Art und zum Zeitpunkt der Verwendung von Ausrüstung, zu den Lasten und zur Fortsetzung des Betriebs und oder der Abschaltung jeweils erhebliche Auswirkungen auf den gesamten Energieverbrauch der Anlage“, erklärt Engell. Laut Engell zielte CoPro auf die Unterstützung solcher Entscheidungen unter Verwendung einer mathematischen Optimierung ab. „Wir entwickelten sogar Methoden für die Koordinierung des Betriebs von verarbeitenden Anlagen, die durch Ressourcennetze miteinander verbunden sind, jedoch von verschiedenen Geschäftseinheiten von Unternehmen betrieben werden“, merkt er an. Über das Projekt wurden fast 20 verschiedene optimierungsbasierte Instrumente entwickelt. „Diese Innovationen betreffen eine Vielzahl von Sektoren und sie teilen alle das gleiche Ziel, die verarbeitenden Industrien Europas energieeffizienter und kosteneffektiver zu gestalten“, bemerkt Engell. Über das Projekt wurden u. a. Methoden entwickelt, um den Prozess für die Einführung fortschrittlicher digitaler Lösungen zu vereinfachen und modellbasierte Lösungen in die bestehende Informations- und Betriebstechnologie von Anlagen zu integrieren. Andere Instrumente halfen Betreibern bei der Verbesserung der Energie- und Materialeffizienz in petrochemischen Anlagen oder bei der Optimierung des Sterilisatoreinsatzes in der Fischkonservenproduktion. Weitere Methoden waren auf die Antizipation und Prävention von Anomalien in Chemieanlagen ausgelegt. Die CoPro-Lösungen wurden an mehreren Industrieanlagen demonstriert, die eine Vielzahl von Sektoren abdecken. Hierzu zählten die integrierte petrochemische Produktion bei INEOS, Grundchemikalien und die Polymerproduktion bei Covestro, die Zelluloseproduktion bei der Lenzing AG, die Formulierung und Verpackung von Verbraucherprodukten bei Procter and Gamble (Website auf Flämisch) sowie die Abpackung und Sterilisation von Fischen bei FRINSA (Website auf Spanisch). Im Anschluss an diese Demonstrationen entschieden sich mehrere der Anlagen dazu, die Lösungen dauerhaft in ihr Tagesgeschäft zu integrieren.
Vorteile für die verarbeitende Industrie Europas
CoPro demonstrierte erfolgreich, wie die Verwendung optimierungsbasierter Lösungen wesentliche Vorteile für industrielle Anwendungen mit sich bringen kann, die zu einer besseren Energieeffizienz und weniger Produktionskosten beitragen. Engell meint, dass durch diese Lösungen die Materialabfertigungszeit, der Ressourcenverbrauch, die Energienutzung und die Treibhausgasemissionen um mindestens 5 % verringert werden könnten, falls diese europaweit in den verarbeitenden Industrien auf den Markt gebracht würden. „Die CoPro-Technologien werden die globale Stellung der europäischen verarbeitenden Industrie erheblich stärken und einen positiven Einfluss auf ihre CO2-Emissionen und Ressourceneffizienz haben“, lautet das Fazit von Engell. Die Projektpartner arbeiten derzeit an der Weiterentwicklung und Bereitstellung fortschrittlicher Lösungen, einschließlich der Koordinierung gekoppelter Anlagen zwischen verschiedenen Geschäftseinheiten oder sogar Unternehmen.
Schlüsselbegriffe
CoPro, verarbeitende Industrie, verarbeitende Industrien, Energieeffizienz, industriell, Energie, CO2-Emissionen, Industrieanlagen, Industrieparks, Treibhausgas
