Energie profitabler vermarkten – mit dem Energy Cockpit

Der optimierte Einsatz von Kraftwerken, Energiespeichersystemen und ähnlichen Anlagen ist in der Energiebranche gängige Praxis. Er ermöglicht eine bessere Nutzung der Energie, bessere Verkaufs- und Kaufpreise an den Strombörsen sowie die Vermarktung von Flexibilität auf dem Regelenergiemarkt. Für diese Optimierungslösungen ist jedoch spezifisches Fachwissen erforderlich. Was können Unternehmen also tun, wenn sie den Betrieb und die Vermarktung ihrer Energieanlagen optimieren möchten, aber nicht über ausreichende Ressourcen mit entsprechendem Expertenwissen verfügen? Vor dieser Frage standen die Schweizer Entsorgungsunternehmen Satom SA (Monthey) und Renergia Zentralschweiz AG (Perlen). Beide Unternehmen wollten den Einsatz ihrer Anlagen optimieren und das Potenzial zur Vermarktung ihrer Flexibilität nutzen, um ihre Einnahmen zu steigern und am Regelenergiemarkt teilzunehmen.

Optimierung der Energieanlagenvermarktung ohne Expertenwissen

Die Rytec AG (Münsingen, Schweiz) half den beiden Unternehmen, die gesuchte Lösung zu finden. Rytec ist auf strategische Anlagenplanung und -gestaltung sowie auf Beratungsdienstleistungen für die Energie- und Entsorgungsbranche spezialisiert. Das Unternehmen bot an, gemeinsam mit den beiden Entsorgungsunternehmen eine auf deren spezifische Bedürfnisse zugeschnittene Optimierungslösung zu entwickeln. „Diese Idee führte schließlich zum heutigen Energy Cockpit, das auf Volue BoFiT und dem Volue Thedora Dashboard basiert", sagt Jörg Boltshauser von Rytec.

Eine sektorenübergreifende Optimierungslösung

Im ersten Schritt definierten die Projektbeteiligten ihre Anforderungen. Wie Boltshauser erläutert, ging es nicht nur darum, eine Entsorgungsanlage gegenüber dem Markt zu optimieren:

„Die Unternehmen wollten natürlich die Nutzung des erzeugten Stroms und der erzeugten Wärme optimieren, aber sie wollten künftig auch Power-to-Heat- und Wärmespeichersysteme sowie Power-to-Gas- oder Power-to-Hydrogen-Systeme, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und Spitzenlastkessel einbeziehen. CO₂ -Emissionen waren ebenfalls von Anfang an ein wichtiger Gesichtspunkt."

Mit anderen Worten: Ziel war es, eine Optimierungslösung zu entwickeln, die verschiedene Sektoren und Anlagentypen abdeckt und mehrere unterschiedliche Faktoren berücksichtigt:

Versorgungsverpflichtungen gegenüber Kommunen und Industrieunternehmen
Veränderungen der Fernwärmenetzlast in Abhängigkeit von Wetter, Jahreszeit und Tageszeit
Nutzung flexibler Anlagenkomponenten
Schwankungen in der Verfügbarkeit von Abfallinput
Preise an der Strombörse und auf dem Regelenergiemarkt
Technische Einschränkungen der verschiedenen Anlagen
Kraftwerkverfügbarkeit (Wartungsausfälle usw.)
Betriebsbereitschaft von Speicher-, Kessel- und P2X-Systemen

Hohe Leistungsanforderungen

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, muss das Energy Cockpit große Datenmengen verarbeiten, mehrere Modelle einsetzen und zahlreiche Prognosen erstellen, z. B. für Wärmebedarf, Prozessdampfbedarf und Marktpreisentwicklungen. „Das Energy Cockpit musste umfangreiche Zeitreihen verarbeiten, Prognosen erstellen oder einbeziehen und in der Lage sein, auf der Grundlage komplexer Anlagenmodelle und Wechselwirkungen Optimierungsempfehlungen auszusprechen."

Volues Erfahrung und ausgereifte Lösung geben den Ausschlag

Nachdem die Anforderungen festgelegt worden waren, führte Rytec einen Marktrechercheprozess durch und kontaktierte 16 Anbieter von Optimierungslösungen. Im Rahmen des Vorqualifizierungsverfahrens wurden drei besonders starke Kandidaten ermittelt, darunter Volue.

Laut Jörg Boltshauser liegt es auf der Hand, warum Volue schließlich als Anbieter ausgewählt wurde: „Das Unternehmen verfügte über umfangreiche Referenzen und jahrzehntelange Optimierungserfahrung. Volue stach als einziger Anbieter hervor, der eine einfache und intuitive Benutzeroberfläche anbieten konnte. Und ein Besuch bei einem Referenzkunden, der Volues BoFiT einsetzt, überzeugte uns davon, dass diese Lösung unsere Anforderungen erfüllen würde."

Dispatch auf Basis von Modellierung, Ist-Daten und Prognosen

BoFiT erstellt Dispatch-Empfehlungen für Anlagen mithilfe eines Modells, das Variablen wie Versorgungsverpflichtungen, Vermarktungsmöglichkeiten und technische Einschränkungen berücksichtigt. Da die Optimierung in regelmäßigen kurzen Intervallen aktualisiert wird, kann der Anlagenpark sowohl am Spotmarkt als auch mittel- bis langfristig vermarktet werden. BoFiT umfasst eine umfangreiche Bibliothek für die Modellierung von Anlagen und Einschränkungen. Die Modellierungsoberfläche ermöglicht es, die einzelnen Komponenten einfach zu modifizieren und die relevanten Wechselwirkungen abzubilden, sodass ein genaues Modell jedes einzelnen Systems entsteht. Nachträgliche Änderungen am Modell sind selbstverständlich ebenfalls möglich, ebenso wie das Hinzufügen neuer Anlagenkomponenten. Diese Änderungen können auch dazu genutzt werden, What-if-Szenarien in Langfristmodellen zu simulieren. „Dies kann beispielsweise bei der Bewertung der Rentabilität von Investitionen nützlich sein", sagt Boltshauser.

„Thedora": Die benutzerfreundliche Mensch-Maschine-Schnittstelle

Da BoFiT für Energieexperten und Händler konzipiert ist, war es allein nicht geeignet, das Energy Cockpit umzusetzen. „In unseren Entsorgungsbetrieben haben wir keine solchen Spezialisten. Der Anlagenleiter oder Schichtführer muss das System mit minimalem Schulungsaufwand bedienen können", erklärt Rytecs Boltshauser. „Wir brauchten also eine einfache Mensch-Maschine-Schnittstelle."

Die Benutzeroberflächen-Lösung heißt Thedora Dashboard. Dieses neue, multifunktionale Volue-Tool wurde speziell für das Schweizer Projekt entwickelt. Das Thedora Dashboard:

Bietet eine einfache und intuitive Produktionsplanungsoberfläche
Stellt Dispatch-Entscheidungskriterien wie Erträge, potenzielle Risiken usw. dar
Ermöglicht die Anzeige von Genehmigungen für Dispatch- und Einspeisepläne auf der jeweils geeigneten Ebene
Bietet einen Überblick über abgeschlossene Verträge
Zeigt einen Vergleich der Produktionsdaten mit den Fahrplänen an
Bietet eine Planungsübersicht, die verschiedene Szenarien abdeckt
Stellt Schnittstellen zu anderen Systemen bereit
Dient als Eingabemaske für die Meldung von Anlagenwartungszeiten und -ausfällen

Das Thedora Dashboard verfügt über benutzerfreundliche Widgets. „Das Dashboard reduziert die Komplexität von BoFiT, sodass es auch von Nicht-Experten genutzt werden kann", sagt Boltshauser. Benutzer können die Widgets konfigurieren, um ihre eigene personalisierte Bedienoberfläche zu erstellen. Da das Cockpit auch mit dem Leitsystem kommuniziert, kann es aktuelle Betriebsdaten der Anlagen anzeigen und umgekehrt die vom Leitsystem benötigten Fahrpläne bereitstellen.

Das Energy Cockpit: Eine mandantenfähige SaaS-Lösung

Dank des Thedora Dashboards läuft die BoFiT-Optimierungssoftware effektiv im Hintergrund. Das cloudbasierte System ist mandantenfähig. In Zusammenarbeit mit Volue bietet Rytec BoFiT und Thedora als SaaS-Lösung (Software as a Service) an, sodass sich der Nutzer nicht um Betrieb, Wartung und Updates kümmern muss. „Da es sich um eine mandantenfähige Lösung handelt, kann das System von mehreren Nutzern gemeinsam genutzt werden, was zur Kostensenkung beiträgt." Und nicht mehr nur die Unternehmen, die das Energy Cockpit initiiert haben – Satom und Renergia –, profitieren von diesen Skaleneffekten: Inzwischen sind auch Future Hub Region Thun AG, GEKAL (KVA Buchs AG) und weitere Betreiber von Abfallverbrennungs-, Kraft-Wärme-Kopplungs- und Fernwärmeanlagen in der Region hinzugekommen.

Das Energy Cockpit liefert den Nutzern belastbare Nachfrage- und Erlösprognosen, die ihnen helfen, Dispatch-Pläne für den nächsten Tag zu erstellen und während der Betriebsstunden günstige Gelegenheiten an den Spot- und Regelenergiemärkten zu nutzen. Das Energy Cockpit trägt auch dazu bei, die Rentabilität außerhalb der Tagschicht zu optimieren, da die Ressourcenplanung für den Abend und die Nacht ebenfalls auf den Prognosen basiert.

Pooling ermöglicht eine bessere Nutzung des Potenzials in der Abfallwirtschaft und Industrie

Pooling senkt die Kosten für die Anschaffung des Energy Cockpit, während die Betriebs-, IT-Sicherheits- und Weiterentwicklungskosten auf die Anzahl der Kunden aufgeteilt werden können. „Der optimierte Dispatch, die Nutzung von Flexibilität und die Vermarktungsmöglichkeiten am Spotmarkt verbessern allesamt das Ergebnis", sagt Boltshauser. „Daher könnten auch andere Betreiber von Müllverbrennungsanlagen von dieser Optimierungslösung profitieren."

Laut dem Energieexperten sind es jedoch nicht nur Abfallwirtschaftsunternehmen oder Fernwärmenetz-Betreiber, die das System nutzen können. „Das Energy Cockpit auf Basis von BoFiT und Thedora bietet auch der Industrie Vorteile. Wenn industrielle Kraftwerke freie Flexibilität besitzen, kann diese vermarktet werden, ohne den eigenen Verbrauch einzuschränken. Ebenso hilft das Energy Cockpit den Nutzern zu entscheiden, ob es sich lohnt, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen zur Deckung des reinen Strombedarfs einzusetzen, oder ob es günstiger wäre, den Strom einzukaufen. Und die Modellierung ermöglicht langfristige Prognosen, die eine genauere Beurteilung der Rentabilität von Investitionen in Energie- und Infrastrukturanlagen erlauben."