OptiFlex

Optimale Nutzung energetischer Flexibilitäten von Systemverbünden in der Produktion auf Basis intelligenter Agenten

Projektlaufzeit: September 2021 bis Dezember 2024

Ziele des Projekts sind die Erarbeitung von Methoden zur energietechnischen Modellierung und Optimierung verfahrenstechnischer Prozesse sowie die Entwicklung von hierfür geeigneten Software-Werkzeugen. Die entwickelten Methoden werden mithilfe eines Assistenzsystems in reale Anlagen integriert und somit für Anlagenbetreiber praktisch nutzbar gemacht.
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Der steigende Anteil volatiler, erneuerbarer Energien am Strommix erfordert eine flexible Nutzung von Energie. Vor diesem Hintergrund soll im Rahmen des Projekts OptiFlex die optimale Nutzung energetischer Flexibilität von Produktionsprozessen, wie z.B. von verfahrenstechnischen Anlagen- und Systemverbünden untersucht werden.
Im Rahmen von OptiFlex werden hierzu Energie-Agenten eingesetzt, die die gegenseitigen Abhängigkeiten und Synergien verschiedener Anlagenbestandteile realitätsgetreu abbilden können. Mit Hilfe der Agenten werden zunächst umfassende Anlagen-Simulationen durchgeführt, die einerseits zur Modellverifikation und andererseits zur Identifikation von optimierten Betriebsstrategien genutzt werden. Die hierbei gewonnen Erkenntnisse werden in sich anschließenden Labor- und Feldtests unter realen Betriebsbedingungen validiert. Ziele des Projekts sind die Erarbeitung von Methoden zur energietechnischen Modellierung und Optimierung verfahrenstechnischer Prozesse sowie die Konzeptionierung und Entwicklung von hierfür geeigneten Vorgehensweisen und Software-Werkzeugen.

Ein Schwerpunkt der EnFlex.IT liegt dabei auf der Entwicklung eines weitgehend automatisierten Verfahrens, um aus den detaillierten Systemmodellen der Energie-Agenten die mathematische Beschreibung eines gemischt-ganzzahligen linearen Optimierungsproblems abzuleiten. Am Markt existieren etablierte Solver wie IBM CPLEX oder GUROBI, die Probleme dieser Klasse effizient lösen. In OptiFlex soll eine generelle Schnittstelle entstehen, um das generell beschriebene Optimierungsproblem zur Lösung an beliebige externe Solver übergeben zu können, und das Ergebnis anschließend in einen ausführbaren Fahrplan für den Energie-Agenten zu überführen. Auf diese Weise soll die Betriebsoptimierung auf Basis von Systemmodellen, die aktuell noch häufig Anlagen-spezifische, individuelle Ansätze erfordert, weitgehend generalisiert und automatisiert werden.

Auf Grundlage dieses Ansatzes soll ferner ein Prototyp eines auf Energie-Agenten basierendes Leitwarten-Assistenzsystem entwickelt werden, das auf Grundlage des beschriebenen Optimierungs-Ansatzes Empfehlungen für Schalthandlungen für den realen Anlagenbetrieb gibt. Im Rahmen des Projektes wird eine Erprobung und Validierung in einem realen Betriebsumfeld erfolgen.
Mithilfe der Erkenntnisse aus dem Projekt OptiFlex sollen auch Produktionsprozesse dazu befähigt werden, kurzfristig und flexibel auf volatile Energieverfügbarkeit reagieren zu können. Dies soll zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von Anlagenbetreibern beitragen, zum anderen aber auch einen Beitrag zur Energiewende leisten.

Das Projekt wird durch das Zentrum für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr (DTEC) gefördert (Projekt-Seite des DTEC).