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Reduktion von Ausgleichsenergiekosten – ein Beispiel aus der Stahlindustrie

Ausgleichsenergie ist ein wesentlicher Kostenfaktor auf der Stromrechnung von Stahlwerken. Basierend auf künstlicher Intelligenz haben wir eine digitale Lösung entwickelt, die den kurzfristigen Energiekonsum exakter vorhersagt und die Menge der Ausgleichsenergie für Stahlwerke um bis zu 30% reduziert.

Hoher Stromverbrauch von Stahlwerken

Energieintensive Betriebe wie Stahlwerke haben hohe Stromkosten zu tragen. Im Falle der Swiss Steel AG in Emmenbrücke machen die Stromkosten bis zu 74 Prozent der gesamten Energieaufwandskosten aus. Zudem stellt die unsichere und schwankende Preisentwicklung bei den Ausgleichsenergiekosten ein finanzielles Risiko für Stahlwerke dar.

Deswegen haben wir gemeinsam mit unserem Partner Swiss Steel eine Lösung entwickelt, die basierend auf künstlicher Intelligenz und Echtzeit-IoT-Anbindung den Energiekonsum exakter prognostiziert und die Menge der Ausgleichenergie stark senkt.

Gut zu wissen

Ausgleichsenergiekosten errechnen sich aus der Differenz zwischen geplantem (d.h. prognostiziertem) und tatsächlichem Stromverbrauch innerhalb eines 15-Minuten-Intervalls. Für Stahlwerke mit einem Elektrolichtbogenofen ist eine genaue Energieverbrauchsprognose besonders schwierig, da die exakte Ofeneinschaltzeit nicht genau geplant werden kann. Daher wird in der Regel ein durchschnittliches Verbrauchsprofil am vorhergehenden Tag festgelegt (Day-Ahead-Nominierung). Je mehr von dieser Nominierung abgewichen wird, desto mehr zusätzliche Kosten werden vom Energieversorger berechnet.

Ausgleichsenergie zum richtigen Zeitpunkt vormelden

Stahlwerke melden dem Energieversorger ihr Verbrauchsprofil üblicherweise einen Tag im Voraus (Day-Ahead-Nominierung). Zu diesem Zeitpunkt kann der effektive Verbrauch nur sehr grob geschätzt werden. Besser wäre eine kurzfristige und genauere Prognose. Dafür haben wir für Swiss Steel im Stahlwerk Emmenbrücke einen Algorithmus zur Energieverbrauchsprognose auf Basis von Echtzeitdaten entwickelt. Die Vorlaufzeit für die Prognosemeldung beträgt jetzt nicht mehr einen Tag, sondern nur noch wenige Minuten vor dem Bezugszeitpunkt.

Unsere viertelstündigen Prognosen korrigieren den ursprünglichen Stromfahrplan und werden dem Energieversorger weitergeleitet, der das Differenzvolumen so auf dem kurzfristigen Energiemarkt (Intraday) handeln oder mit flexiblen Kraftwerken ausgleichen kann.

Konkret beinhaltet unsere Lösung folgende Elemente

Echtzeit-Datenverarbeitung
Erfassung aller relevanten Daten in Echtzeit zur Berechnung der Verbrauchsprognose und Zusammenführung auf der Alpiq Energy-AI-Plattform.

Prognose-Algorithmus
Neuronales Netzwerk, das mit historischen Daten des Verbrauchs und Produktionsplänen trainiert wurde und Zusammenhänge erfassen kann; die laufend erhobenen Echtzeitdaten werden vorab analysiert und zusammen mit dem aktuellen Produktionsplan verarbeitet.

Automatisierte Intraday-Renominierung
Der Prognose-Algorithmus wird alle 15 Minuten ausgeführt und die Vorhersage dient als Korrekturfahrplan für den ursprünglich nominierten Verbrauch.

Das Ergebnis: 17% weniger Ausgleichsenergiekosten

Die laufend aktualisierte Prognose ermöglicht es Swiss Steel, kurzfristige Abweichungen des Energiebedarfs an den Stromversorger zu übermitteln und am Intraday-Markt zu nominieren. Durch die Berücksichtigung zusätzlicher Prozessdaten, Planungsparameter und des Nominierungsverhaltens konnten wir seit dem Start des Projektes im Juli 2018 die Ausgleichenergiekosten schrittweise um 17% senken. Mit stetiger Optimierung dieser Parameter erwarten wir weitere Einsparungen und eine Reduktion der Ausgleichsenergie bis zu 30%.

 

Die Vorteile auf einen Blick

  • Stahlwerke reduzieren den Bezug von Ausgleichsenergie und die damit verbundenen Kosten.

  • Stahlwerke verringern das Risiko unvorhersehbarer Preisspitzen.

  • Der Stahlwerk erlangt mehr Einsicht in das Lastverhalten und dessen Einflussfaktoren.

  • Stahlwerke in der Vollversorgung erlangen eine bessere Verhandlungsposition beim Energieeinkauf (Reduktion der Risikoprämie bei schlechten Prognosen).

  • Der modulare Aufbau der Alpiq Energy-AI-Plattform ermöglicht weitere Massnahmen wie z.B. die Verknüpfung mit einem industriellen Lastmanagementsystem zur zusätzlichen Senkung von Lastspitzen und Netzbezugskosten.

  • Der Algorithmus ist einfach integrierbar in vorhandene Energiemanagementsysteme.

  • Das Stahlwerk kann die automatische Prognose jederzeit manuell anpassen, falls es betrieblich notwendig ist.

Weitere Referenzen

Klärwerk Werdhölzli

Alpiq hat die neue „Energy Artificial Intelligence“-Plattform entwickelt. Diese Plattform schafft durch Vernetzung von Daten, wie beispielsweise von Kraftwerken, Verbrauchern, Energiemärkten oder Wetterinformationen, für Kunden und Partner Mehrwert im Energieökosystem.

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FMHL+

Seit anfangs 2017 ist die neue Kraftwerkszentrale von Forces Motrices Hongrin-Léman SA (FMHL) voll einsatzfähig. Das Pumpspeicherkraftwerk leistet einen bedeutenden Beitrag zur Stromversorgungssicherheit der Schweiz und ist eine ergänzende Investition zur schwankenden Stromproduktion aus neuen erneuerbaren Energien.

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