Mercer Rosenthal: Mehr als Zellstoff

Im Thüringischen Rosenthal am Rennsteig betreibt die Mercer Rosenthal GmbH eine Zellstofffabrik, die als hervorragendes Beispiel für nachhaltiges Wirtschaften dienen kann. Während die Zellulosefasern aus dem dort verarbeiteten Nadelholz das Werk als Hauptprodukt Kraftzellstoff wieder verlassen, dienen seine restlichen Bestandteile als Biomasse zur Energieerzeugung vor Ort. Ein erheblicher Teil des produzierten Stroms wird ins öffentliche Netz eingespeist und leistet so einen wichtigen Beitrag zur erneuerbaren, regionalen Energieversorgung. Doch in Zeiten zunehmender Volatilität der Strompreise bringt dieses Geschäftsmodell auch ganz neue Herausforderungen mit sich. Um unter schwankenden und sich verändernden Marktbedingungen die Wirtschaftlichkeit des Produktionsprozesses nicht zu gefährden, braucht es kreative Lösungen und intelligente Planung.

Kooperation im Netzwerk – Mit Stromspeichern negative Strompreise abfangen

Die stetig voranschreitende Integration erneuerbarer Energien ins Energiesystem wird für Akteure wie Mercer immer mehr zur wirtschaftlichen Herausforderung. Je nach Versorgungslage können die Strompreise auf dem Spotmarkt gegen null gehen oder sogar ins Negative rutschen. In solchen Phasen erzielt der erzeugte Strom bestenfalls zu geringe Erlöse, schlimmstenfalls verursacht er sogar Kosten – Motivation genug, nach technischen Möglichkeiten zur Lösung des Problems zu suchen. Gemeinsam mit dem Netzwerkpartner ZAE Bayern, der in Sachen Energiespeicherung auf über 30 Jahre Forschungserfahrung zurückgreifen kann, wurde daher umfassend analysiert, ob und wie eine Großbatterie dazu beitragen könnte, die Ertragseinbußen negativer Strompreise abzumildern.

Digitale Zwillinge für die simulationsbasierte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Ausgangspunkt der Bewertung war eine detaillierte Analyse der Betriebsdaten der Zellstofffabrik. Auf dieser Grundlage wurden verschiedene mögliche Speicher-Setups sowie deren Kombination mit mehreren Varianten optional noch zu errichtenden Photovoltaikanlagen im viertelstündlichen Jahresverlauf simuliert. Für beide Technologien wurden dazu eigens validierte, wissenschaftlich fundierte Simulationsmodelle herangezogen. Die Berechnungen berücksichtigten außerdem betriebswirtschaftliche Rahmenparameter, aktuelle Marktpreise sowie Betriebs- und Investitionskosten. Dies ermöglichte die dynamische Wirtschaftlichkeitsbewertung einer ganzen Reihe unterschiedlicher Systemkonfigurationen.

Neuronale Netze: Modellierung jenseits bekannter Zusammenhänge

Das ZAE Bayern arbeitet am Übergang zwischen Grundlagenforschung und Anwendung, wo es versucht, neue Technologien zur Marktreife zu bringen. Wesentlicher Bestandteil dieser Arbeit ist es, stets den aktuellen Wissensstand abzubilden – sowohl in der Wissenschaft als auch beim Einsatz geeigneter Methoden. Mit der Modellierung und Simulation komplexer physikalischer und elektrochemischer Systeme ist man dort bestens vertraut. Für Phänomene, die sich auf den Betrieb auswirken, aber nur schwer mit naturwissenschaftlicher Theorie erklär- oder abbildbar waren, kamen außerdem Tools auf der Basis von Machine-Learning-Algorithmen zum Einsatz. Neuronale Netze wurden trainiert um zwei unterschiedliche Aufgaben zu übernehmen: Einerseits wurden damit die Photovoltaik-Ertragsmodelle erweitert, um mit Hilfe eng verknüpfter Einzelparameter auch Wetterbedingungen berücksichtigen zu können; andererseits dienten sie dazu, die künftige Preisentwicklung auf dem Strommarkt mit Blick auf den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien abzuschätzen. So entstand eine Prognose, die sowohl meteorologische Unsicherheiten berücksichtigt als auch eine realistische Marktprognose umfasst.

Starke Netzwerkkollaboration

Das Projekt illustriert eindrucksvoll den Wert von fachlichem Austausch und produktiver Zusammenarbeit innerhalb des Kompetenznetzwerks. Gemeinsam beschritten Mercer und ZAE Bayern neue Wege, auf denen Technologien adaptiert, zukunftsweisende KI-Methoden auf einen konkreten industriellen Anwendungsfall angewendet und neue wirtschaftliche Perspektiven für die Energiezukunft eröffnet wurden. Die Mitgliedschaft im Netzwerk ermöglichte den Beteiligten, kurze Wege und direkte Kanäle, wodurch die Zusammenarbeit schneller und effizienter realisiert werden konnte.

Das ZAE Bayern im Dienst der Wirtschaft

An der Schnittstelle von wissenschaftlicher Exzellenz und praxisnaher Anwendung entwickelt das ZAE Bayern innovative Lösungen, um aktuelle Herausforderungen der Energieversorgung und -speicherung für industrielle Partner zu adressieren. Die Stärke des Instituts liegt in seiner über 30-jährigen Erfahrung in der angewandten Energieforschung und der engen Zusammenarbeit mit Akteuren aus allen Branchen. Industrieunternehmen profitieren dabei nicht nur vom direkten Zugang zu fundiertem Forschungswissen, sondern auch von maßgeschneiderten Impulsen zur Steigerung der Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit. Bei allen Fragen rund um die Themen Energienutzung, Energiespeichertechnologien und Prozessoptimierung steht das Team des ZAE interessierten Unternehmen für Austausch und die Entwicklung gemeinsamer, innovativer Konzepte zur Verfügung.

Kontakt

Mercer Rosenthal GmbH
Dr. Christian Sörgel
christian.soergel@mercerint.com
www.de.mercerint.com

ZAE Bayern
Christoph Stegner
christoph.stegner@zae-bayern.de
www.zae-bayern.de