Digi­ta­ler Zwil­ling für Raffineriekraftwerke

Raf­fi­ne­rien müs­sen ihre Pro­zes­se opti­mie­ren und mit stark schwan­ken­den Prei­sen für Roh­stof­fe und Pro­duk­te sowie auch für Strom best­mög­lich umge­hen, um bei der Umwand­lung von Roh­öl in Ben­zin, Die­sel, Par­af­fin und zahl­rei­che ande­re Pro­duk­te so pro­fi­ta­bel wie mög­lich zu sein. Zur Anpas­sung an die durch rege­ne­ra­ti­ve Erzeu­gung sehr vola­ti­len Strom­prei­se kön­nen neue Fahr­wei­sen für die vor­han­de­nen Kes­sel- und Kraft­werks­an­la­gen öko­no­misch sinn­voll sein, ins­be­son­de­re zur Nut­zung von sehr güns­ti­gem PV-Strom. Vor­aus­set­zung ist, dass der Raf­fi­ne­rie­be­trei­ber in der Lage ist, die opti­ma­le Fahr­wei­se des kom­ple­xen Raf­fi­ne­rie­sys­tems zu ermit­teln und jede ein­zel­ne Anla­ge ent­spre­chend zu fahren.

Eine neue IT-Lösung zur Raf­fi­ne­rie­op­ti­mie­rung, die der Aache­ner IT-Dienst­leis­ter Kis­ters gemein­sam mit dem öster­rei­chi­schen Spe­zia­lis­ten für Kraft­werks­si­mu­la­ti­on ENEXSA anbie­tet, unter­stützt Raf­fi­ne­rie­be­trei­ber beim best­mög­li­chen Betrieb ihres Kraft­werks. Ins­be­son­de­re zeigt die IT-Lösung tech­nisch zuläs­si­ge Fahr­wei­sen der Anla­gen auf, die bei­spiels­wei­se für höhe­re Erlö­se an den Kurz­frist-Strom­märk­ten, opti­ma­len Ein­satz von Rest­stof­fen unter Ein­hal­tung emis­si­ons­recht­li­cher Rand­be­din­gun­gen oder die stär­ke­re Ein­bin­dung von grü­nem Was­ser­stoff und damit einen nied­ri­ge­ren CO2-Fuß­ab­druck sor­gen. Die ein­zig­ar­ti­ge Kom­bi­na­ti­on aus digi­ta­lem Zwil­ling und der Opti­mie­rungs­soft­ware Bel­Vis Res­Opt berech­net inner­halb weni­ger Minu­ten unter­neh­mens­spe­zi­fi­sche Ver­bes­se­rungs­mög­lich­kei­ten und lie­fert im Vier­tel­stun­den­ras­ter die Day-Ahead-Fahr­plä­ne für Kes­sel (unter Berück­sich­ti­gung der Brenn­stoff­misch­ver­hält­nis­se), Tur­bi­nen und ande­re Ener­gie­er­zeu­gungs­an­la­gen. „Mathe­ma­ti­sche Opti­mie­rungs­sys­te­me unter­stüt­zen Raf­fi­ne­rien bereits seit Jahr­zehn­ten. Neu sind die Mög­lich­kei­ten, Kes­sel und Kraft­wer­ke stär­ker strom­preis­ge­führt zu fah­ren – ohne Ein­bu­ßen in der eigent­li­chen Pro­duk­ti­on“, so Dr. Olaf Syben, Lei­ter des Bereichs Opti­mie­rung und Ener­gy Ana­ly­tics bei Kisters.

Die Her­aus­for­de­rung besteht dar­in, die Viel­zahl der anfal­len­den gas­för­mi­gen und flüs­si­gen (gut spei­cher­ba­ren) Rest­stof­fe so ein­zu­set­zen, dass nutz­ba­re Fle­xi­bi­li­tät ent­steht. Dazu berech­net die IT-Lösung aus allen phy­si­ka­li­schen, tech­ni­schen, recht­li­chen, ver­trag­li­chen und öko­no­mi­schen Rand­be­din­gun­gen die opti­ma­le Lösung für den effi­zi­en­ten Betrieb des Raf­fi­ne­rie­kraft­werks. „Wesent­lich für den digi­ta­len Zwil­ling des Opti­mie­rungs­sys­tems ist, dass er auf einem detail­lier­ten Modell im Wär­me­kreis­lauf­pro­gramm EBSILON Pro­fes­sio­nal basiert, so dass alle tech­nisch mög­li­chen Fahr­wei­sen und auch die Gren­zen des Betriebs kor­rekt abge­bil­det sind“, erklärt Dr. Josef Petek, Geschäfts­füh­rer der ENEXSA.

Um ihre Pro­duk­ti­on abzu­si­chern, inter­na­tio­nal wett­be­werbs­fä­hig zu blei­ben und erneu­er­ba­re Ener­gien stär­ker ein­zu­set­zen, pro­fi­tie­ren auch Bran­chen wie Che­mie, Metall, Papier und wei­ter von soft­ware-gestütz­ter Opti­mie­rung. Bel­Vis Res­Opt zeigt unter ande­rem Mög­lich­kei­ten auf, durch ent­spre­chen­de Fle­xi­bi­li­sie­rung der Pro­duk­ti­ons­pro­zes­se die güns­tigs­ten Strom­prei­se auf­grund hoher PV-Erzeu­gung in den Mit­tags­stun­den zu nut­zen. Außer­dem unter­stützt die IT-Lösung bei­spiels­wei­se dabei, Schad­stoff­emis­sio­nen zu redu­zie­ren, den Bedarf an kon­ven­tio­nel­ler Pri­mär­ener­gie zu sen­ken, den Anteil an erneu­er­ba­ren Ener­gien zu stei­gern, höhe­re Erlö­se an den Strom­bör­sen und am Regel­leis­tungs­markt zu erzie­len sowie Betriebs­kos­ten zu senken.

Ener­gie­ver­sor­gungs­un­ter­neh­men kön­nen Bel­Vis Res­Opt für die Kurz‑, Mit­tel- und Lang­fris­t­pla­nung sowie für die Bewer­tung von Aus- und Neu­b­au­sze­na­ri­en ein­set­zen. Die Lösung ent­deckt Opti­mie­rungs­po­ten­zi­al in allen Berei­chen der Ener­gie­er­zeu­gung, ‑beschaf­fung, ‑spei­che­rung, ‑ver­sor­gung und ‑ver­tei­lung auf – so zum Bei­spiel für kon­ven­tio­nel­le Kraft­wer­ke, Fern­wär­me­er­zeu­gung, ‑net­ze und ‑spei­cher, Gas-Port­fo­li­os (fos­si­les Gas, LNG, Bio­gas, Was­ser­stoff), Erneu­er­ba­re-Ener­gie-Erzeu­gung, ‑Trans­port, ‑Wand­lung (Was­ser­stoff, E‑Fuels …), ‑Spei­che­rung, Vir­tu­el­le Kraft­wer­ke, Quer­be­zü­ge der Sek­to­ren­kopp­lung oder Bat­te­rie­ein­satz (zum Bei­spiel in Erzeugungsparks).