Energiemanagement in der Produktion

Wie Autowerke zu Akteuren im Stromnetz werden

Produktionsstandorte werden zu aktiven Energieakteuren mit Eigenstrom, Speichern und dynamischem Lastmanagement. Sie interagieren mit Netzbetreibern und entwickeln sich zu „Mini-Utilities“. Fragt sich: Wird Energie künftig zur Produktionskennzahl neben OEE und Taktzeit?

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Photovoltaik-Anlagen im Werk liefern bei BMW bereits einen wichtigen Beitrag zur Stromversorgung der Standorte.

Autowerke galten jahrzehntelang als Stromfresser, die morgens energiehungrige Bänder anwerfen und abends abschalten. Heute rechnen dieselben Standorte in Echtzeit mit Strompreisen, steuern Speicher und verhandeln mit Netzbetreibern. Aus Verbrauchern werden zunehmend Akteure auf dem Energiemarkt.

„Die BMW Group entwickelt ihre Standorte gezielt von reinen Energieverbrauchern zu aktiv gesteuerten Bestandteilen des Energiesystems“, bestätigt Nicole Haft-Zboril, Leiterin BMW Group Immobilienmanagement. Entscheidend sei die intelligente Vernetzung von Energiebezug, Eigenerzeugung, Speicherlösungen, Verbrauch und digitaler Steuerung. „So wird Energieeinsatz und -steuerung planbarer, effizienter und resilienter“, erklärt Haft-Zboril, „Die Standorte der BMW Group können Lasten flexibel steuern, Energieflüsse optimieren und perspektivisch so auch zur Stabilität des Gesamtsystems beitragen. Energie wird damit zum strategischen Hebel für Wettbewerbsfähigkeit.“

Timm Kuhlmann, Forschungsbereichsleiter Energiesysteme und -speicher beim Fraunhofer IPA, warnt jedoch davor, das Thema allein auf Strom zu reduzieren – und Werke als künftige Kraftwerke misszuverstehen. Am Beispiel der Factory 56 von Mercedes-Benz mit ihren großen Photovoltaikflächen macht er klar: „Ich glaube nicht, dass ein Werk dieser Größenordnung unter der Woche mehr Strom erzeugt, als es selbst verbraucht. Dafür ist der Energiebedarf schlicht zu hoch.“ Der eigentliche Hebel liege woanders: In den Mittagsstunden stehe bereits heute häufig mehr Solarstrom zur Verfügung, als das Netz aufnehmen könne, was man an der baden-württembergischen App „StromGedacht“ gut ablesen könne, indem sie Verbraucher in „Supergrün“-Phasen zur Lastverlagerung auffordere. Kuhlmann: „Für Industrieunternehmen heißt das: Es geht weniger darum, möglichst viel eigenen Strom zu produzieren, als den Verbrauch flexibel an das Angebot anzupassen.“

Die BMW Group entwickelt ihre Standorte gezielt von reinen Energieverbrauchern zu aktiv gesteuerten Bestandteilen des Energiesystems

Nicole Haft-Zboril, BMW

Speicher und die Grenzen der Fertigung

Gleichwohl sind bei BMW Eigenerzeugung, Speicher und intelligente Laststeuerung bereits zentrale Bausteine, die helfen, Energie dort verfügbar zu machen, wo sie gebraucht wird, und Lastspitzen zu reduzieren. „Die Produktionsplanung bleibt auf Qualität, Stabilität und Effizienz ausgerichtet, wird aber zunehmend durch Energiedaten ergänzt“, sagt Haft-Zboril, „Energieeffizienz ist ein weiterer entscheidender Beitrag zur kontinuierlichen Optimierung des Energieverbrauchs.“ Eine zuverlässige und wettbewerbsfähige Energieversorgung sei die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Produktion.

Wie weit sich Flexibilität in die Fertigung hineintragen lässt, sieht Kuhlmann differenziert: „Im Kernprozess sind die Spielräume begrenzt: Die Linien sind eng getaktet, vorhandene Puffer dienen dazu, Störungen abzufangen, nicht Energie zu verschieben.“ Potenzial liege eher in Nebenprozessen wie Klimatisierung oder Wärme- und Kälteversorgung von Prozessen. Denkbar auch, dass etwa Stickstoff überwiegend am Wochenende produziert werde und man während der Produktion auf gespeicherte Vorräte zurückgreife.

Energie als wichtige Kennzahl

Ob Energie nun künftig neben OEE und Taktzeit zur eigenständigen Steuerungsgröße wird, beantwortet Haft-Zboril grundsätzlich: „Energie ist heute mehr als nur ein Produktionsfaktor. Sie ist die Grundlage für industrielle Wertschöpfung, für Mobilität, für Digitalisierung, für Innovation und damit für unseren gesellschaftlichen Wohlstand.“ Im Mittelpunkt stünden Verfügbarkeit, Effizienz, Kosten und Flexibilität.

„Energie ist heute mehr als nur ein Produktionsfaktor. Sie ist die Grundlage für industrielle Wertschöpfung", sagt Nicole Haft-Zboril von BMW.

Kuhlmann nennt die wohl wichtigste Kennziffer: den Energiepreis. Unternehmen bezögen Strom künftig aus dem Netz, eigener Photovoltaik und Batteriespeichern: „Jede Quelle hat eine eigene Kostenstruktur; hinzu kommt der Autarkiegrad als Kennzahl.“ In der operativen Produktionsplanung selbst spiele der günstigste Preis wegen enger Taktung kaum eine Rolle. Größere Bedeutung gewinne das Thema bei der Planung neuer Fabriken: Bereits heute werde bei OEMs analysiert, wie hoch der Energiebedarf neuer Anlagen ist und wie flexibel sie betrieben werden können. „Teils dient der Verbrauch als Abnahmekriterium für eine Anlage oder als Grund zur Nachbesserung“, berichtet der Fraunhofer-Forscher.

Technisch, sagt Kuhlmann, verfügten viele Unternehmen längst über erhebliche Flexibilitätspotenziale: „Das Problem liegt in den Rahmenbedingungen.“ Große Industrieunternehmen zahlten neben der Strommenge einen Leistungspreis, der sich an der höchsten bezogenen Leistung orientiert. Wer nun bei günstigen Preisen Speicher schnell lädt, erzeugt dadurch hohe Lastspitzen und damit höhere Netzentgelte. „Genau dieser Widerspruch verhindert derzeit vielfach, dass Unternehmen ihre vorhandenen Flexibilitätspotenziale wirtschaftlich nutzen können“, kritisiert Kuhlmann.

Auch der Verband der Automobilindustrie (VDA) verweist auf die Tücken der Regulatorik. „Die Automobilindustrie gestaltet die Transformation ihrer Energieversorgung wo immer möglich aktiv mit, denn wettbewerbsfähige Energiepreise haben eine hohe Bedeutung für die gesamte automobile Wertschöpfungskette“, erklärt eine VDA-Sprecherin. Viele Unternehmen investierten in erneuerbare Eigenerzeugung, Speicher und digitale, KI-gestützte Energiemanagementsysteme. Enormer Handlungsbedarf bestehe jedoch beim Netzausbau, entscheidend seien verlässliche regulatorische Rahmenbedingungen.

Entscheidend ist nicht, möglichst viel Energie selbst zu erzeugen, sondern Strom dann zu beziehen, zu speichern oder zu nutzen, wenn er günstig und reichlich verfügbar ist

Timm Kuhlmann, Fraunhofer IPA

Mini-Utility mit Grenzen

Wie also steht es um die Autofabrik als „Mini-Utility“? „Das Szenario ist realistisch und in Teilen bereits gelebte Praxis“, sagt Haft-Zboril. Die BMW Group setze auf standortspezifische Lösungen, die Eigenerzeugung, Speicherung, Steuerung und flexible Beschaffung verbinden: „Wir entwickeln unsere Standorte von Energieversorgern im klassischen Sinn zu aktiven und steuerbaren Bestandteilen eines modernen Energiesystems.“

Wie geht ein hochmodernes Automobilwerk im Jahr 2035 mit Energie um? „Die Standorte der BMW Group werden Energie deutlich aktiver, flexibler und datenbasierter steuern als heute noch“, blickt Haft-Zboril in die Zukunft, „Eigene Erzeugung, Speicher, Verbrauch, Ladeinfrastruktur und externe Energiemärkte werden intelligent miteinander verbunden.“ Energie werde Standortfaktor, Investitionskriterium und Innovationshebel zugleich. Eigene Erzeugung, Speicher, Ladeinfrastruktur und externe Energiemärkte würden intelligent verbunden. Die größten Herausforderungen lägen in der Skalierung der Technologien, verlässlichen regulatorischen Rahmenbedingungen und dem Netzausbau, so Haft-Zboril. Gelingen könne diese Transformation nur gemeinsam: mit verlässlichen Energielieferanten, belastbaren politischen Rahmenbedingungen und im engen Dialog mit der Nachbarschaft an den Standorten.

Kuhlmann zieht ein nüchternes Fazit: Automobilwerke würden künftig weniger zu Stromproduzenten als zu intelligenten Energiemanagern. „Entscheidend ist nicht, möglichst viel Energie selbst zu erzeugen, sondern Strom dann zu beziehen, zu speichern oder zu nutzen, wenn er günstig und reichlich verfügbar ist.“ Die eigentlichen Hebel lägen weniger in der eng getakteten Fahrzeugproduktion als in den Nebenprozessen. Kuhlmann: „Fallen die regulatorischen Hemmnisse, wird Energie zur zentralen Planungsgröße und zwar von der einzelnen Anlage bis zur gesamten Fabrik.“