🏠 Fallstudie: Industriepark mit Eigenerzeugung und Flexibilität
Ausgangslage: Ein Industriepark betreibt mehrere Produktionsunternehmen mit hohem Strom-, Wärme-, Dampf-, Kälte- und Druckluftbedarf. Die Geschäftsführung will Energiekosten senken, CO₂-Emissionen reduzieren und die Versorgung gegen Preis- und Netzrisiken robuster machen.
Entscheidungsfrage: Welche Kombination aus Photovoltaik, KWK/BHKW, Batteriespeicher, Abwärmenutzung, Druckluftoptimierung und Lastmanagement ist technisch plausibel, wirtschaftlich vertretbar und betrieblich beherrschbar?
Rolle der Studierenden
Die Studierenden übernehmen die Rolle eines interdisziplinären Energieteams. Sie strukturieren Daten, simulieren Varianten und begründen eine Managementempfehlung.
Systemcharakter
Der Industriepark ist kein einzelner Verbraucher. Er ist ein gekoppeltes Energiesystem mit Stromnetz, thermischen Netzen, Druckluft, Kälte, Speichern, Prozessrestriktionen und Leittechnik.
Handlungsprodukt
Ergebnis ist ein Versorgungskonzept mit Szenarienvergleich, Investitionsrahmen, CO₂-Wirkung, Betriebsrisiken und begründeter Priorisierung.
Lernziele
Industrieparks als gekoppelte Energiehubs analysieren.
PV, KWK, Batterie, Abwärme und Flexibilität als gemeinsames Versorgungssystem bewerten.
Lastprofile, Eigenverbrauch, Wärmebedarf, Investitionen und Emissionen in ein konsistentes Modell überführen.
Technische, wirtschaftliche und ökologische Zielkonflikte sichtbar machen.
Eine begründete Managemententscheidung formulieren und Modellgrenzen offenlegen.
🧭 Systembild: Industriepark als Energiehub
Das Systembild trennt nicht nur Erzeuger und Verbraucher. Es zeigt, über welche Netze und Medien Energie im Industriepark tatsächlich fließt.
Fokuspfade
Strompfad: PV, BHKW, Batterie und Netzbezug decken den elektrischen Bedarf. Kritisch sind Lastspitzen, Eigenverbrauch, Netzanschlussleistung, Blindleistung und Schutzeinstellungen.
📊 Datenbasis: Was muss vor der Entscheidung bekannt sein?
Eine Industrieparkentscheidung ist nur belastbar, wenn Last, Erzeugung, Medienströme, technische Restriktionen und Kosten konsistent zusammengeführt werden.
Technische Mindestdaten
15-Minuten-Lastgang Strom und jährlicher Strombedarf
Wärme-, Dampf- und Kältebedarf nach Temperaturniveau
Druckluftbedarf, Netzdruck, Leckagequote und Kompressorwirkungsgrad
Standorttypischer Jahresertrag in grober Mitteleuropa-Näherung.
BHKW-Strom
6.000 Vollbenutzungsstunden je MW elektrisch
Industrie-KWK als wärmegeführte oder strom-/wärmeoptimierte Grundlastanlage.
BHKW-Wärme
1,2 GWh Wärme je 1,0 GWh Strom
Abgeleitete KWK-Wärmeauskopplung im vereinfachten Modell.
Batterie
Erhöht PV-Eigenverbrauch und senkt Lastspitzen
Kein Langzeitspeicher, sondern Kurzzeitausgleich und Leistungsspitzenmanagement.
Abwärme
Deckelung durch Wärmebedarf und Nutzbarkeit
Nicht jede Abwärme ist aufgrund Temperatur, Zeitgleichheit und Entfernung nutzbar.
Wichtiger Modellhinweis: Die App ersetzt keine Detailplanung. Sie dient der strukturierten Erstbewertung und macht Zielkonflikte sichtbar.
⚙️ Interaktives Simulationsmodell
Verändern Sie die Parameter. Das Modell berechnet vereinfachte Jahreswerte für Eigenversorgung, Import, Kosten, Investition und CO₂-Emissionen.
Eigenversorgungsgrad Strom
0 %
Import: 0 GWh/a
CO₂-Minderung
0 %
Emissionen: 0 t/a
Jahreskosten gegenüber Basis
0 %
Kosten: 0 Mio. €/a
Investitionsrahmen
0 Mio. €
Lastspitzenminderung: 0 %
Interpretation des aktuellen Modells
🔀 Szenarienvergleich
Die Szenarien stellen typische strategische Richtungen dar. Nach Auswahl eines Szenarios werden die Modellparameter gesetzt. Anschließend kann im Reiter Simulation weiter variiert werden.
Szenario
Leitidee
Typische Stärke
Typisches Risiko
Bestand
Keine wesentliche Investition.
Geringe Umsetzungsrisiken.
Preis-, CO₂- und Netzrisiko bleiben hoch.
PV-Eigenverbrauch
Große Dach- und Parkplatzflächen werden energetisch genutzt.
Erzeugung und industrielle Last müssen zeitlich passen.
KWK und Abwärme
Strom und Nutzwärme werden gemeinsam optimiert.
Hohe Ausnutzung bei kontinuierlicher Wärmegrundlast.
Gasabhängigkeit und CO₂-Pfad müssen kritisch bewertet werden.
Flexibilität zuerst
Batterie, Lastmanagement und Druckluftoptimierung senken Spitzen und erhöhen Eigenverbrauch.
Verbessert Betrieb und Netzanschlussnutzung.
Prozessrestriktionen dürfen nicht verletzt werden.
Dekarbonisierung
PV, Speicher, Abwärme und Lastflexibilität werden stark ausgebaut.
Hohe CO₂-Minderung und strategische Zukunftsfähigkeit.
Investitionsbedarf und Umsetzungskoordination sind anspruchsvoll.
Stressfall Preisrisiko
Hohe Energiepreise erzwingen Robustheitsanalyse.
Zeigt Sensitivität gegenüber Marktpreisen.
Nicht jeder Extremfall darf zur alleinigen Planungsgrundlage werden.
Didaktischer Kern: Ein Szenario ist keine Prognose. Es ist ein kontrollierter Denkraum, in dem Annahmen, Wirkungen und Zielkonflikte sichtbar werden.
📈 Mehrkriterienbewertung
Eine Industrieparkentscheidung wird nicht allein über den niedrigsten Jahrespreis getroffen. Versorgungssicherheit, CO₂-Pfad, Prozesssicherheit und Umsetzbarkeit sind gleichrangig zu diskutieren.
Kosten
Kostenbewertung wird aus dem aktuellen Modell berechnet.
CO₂
CO₂-Bewertung wird aus dem aktuellen Modell berechnet.
Betrieb
Betriebsbewertung wird aus Flexibilität und Anlagenkomplexität abgeleitet.
Risiko
Risikobewertung wird aus Importabhängigkeit und Gasanteil abgeleitet.
Bewertungsmatrix für den Bericht
Kriterium
Bewertungsfrage
Nachweis im Bericht
Technische Plausibilität
Passen Anlagenleistung, Lastprofil, Temperaturniveau und Netzanschluss zusammen?
Die Empfehlung muss die Simulation in eine klare Entscheidungssprache übersetzen. Nicht jede technisch interessante Variante ist zugleich die beste Managemententscheidung.
Struktur einer belastbaren Empfehlung
Entscheidungssatz: Welche Variante soll umgesetzt werden?
Technische Begründung: Welche Anlagen und Energieflüsse tragen die Entscheidung?
Wirtschaftliche Begründung: Welche Kosten- und Investitionswirkung entsteht?
CO₂- und Risikobegründung: Welche Emissionen und Abhängigkeiten werden reduziert?
Umsetzungslogik: Welche Maßnahme kommt zuerst, welche später?
Grenzen: Welche Annahmen müssen vor einer realen Investition geprüft werden?
Empfohlene Reihenfolge: Datenbereinigung und Messkonzept, schnelle Effizienzmaßnahmen, PV-Eigenverbrauch, Flexibilität und Batterie, Abwärmenutzung, danach größere KWK- oder Transformationsentscheidungen.
🔍 Modellgrenzen und Transfer
Was das Modell leistet
Es macht die Wirkung wichtiger Stellgrößen sichtbar.
Es verbindet Strom, Wärme, Speicher, Abwärme und Flexibilität.
Es unterstützt den Vergleich strategischer Varianten.
Es erzwingt eine begründete Entscheidung statt einer isolierten Einzelrechnung.
Was das Modell nicht ersetzt
Keine Lastgangsimulation mit 15-Minuten-Auflösung.
Keine Netzschutz-, Kurzschluss- oder Blindleistungsplanung.
Keine Genehmigungs-, Steuer- oder Vertragsprüfung.
Keine detaillierte Investitionsrechnung mit Kapitalwert, Abschreibung und Finanzierung.
Daten, die vor einer realen Investitionsentscheidung nachgeführt werden müssen
Gemessene Lastgänge für Strom, Wärme, Dampf, Kälte und Druckluft.
Temperaturniveaus und Zeitgleichheit der Abwärmequellen.
Netzanschlussvertrag, Rückspeisegrenzen, Leistungspreisstruktur und Schutzkonzept.
Dachstatik, Brandschutz, Flächenverfügbarkeit und Betriebsunterbrechungen.
Wartung, Ersatzteilstrategie, Betreiberkompetenz und Betriebsführungsverantwortung.
CO₂-Bilanz nach belastbarer Bilanzgrenze und verifizierten Emissionsfaktoren.
Transferfrage: Welche Annahmen wären bei einem Krankenhaus, einem Chemiepark, einem Lebensmittelbetrieb oder einem Rechenzentrum anders?