Power-to-X-Technologien für die Sektorenkopplung Im Rahmen der Energiewende werden zunehmend erneuerbare Energiequellen zur Bereitstellung von Strom und Wärme eingesetzt. Aufgrund der Volatilität im Dargebot der Erneuerbaren Energien steigen die Flexibilitätsanforderungen insbesondere im Bereich der Stromerzeugung und -nutzung enorm.  Im Vordergrund steht dabei immer die Anpassung von Erzeugereinheiten an die unterschiedlichen Bedarfe. Es wird immer schwieriger, die Bereitstellung mit den Bedarfen zu synchronisieren.  Aus Umweltschutzgründen sind die Vorteile von fossilen Brenn- und Kraftstoffen hinsichtlich Speicherung und Verfügbarkeit nur für absehbare Zeit nutzbar. Eine Lösung wäre es, möglichst alle „Sektoren“ gemeinsam zu betrachten und kombinieren.

Fertigungsmesstechnik in der digitalen Produktion Das Ziel dieses Dokuments ist es, die Abläufe und Strukturen für eine digitalisierte Integration der Messtechnik in die Produktion transparent zu machen. Dazu werden die existierenden Abläufe und Strukturen sowie die eingesetzten Softwareschnittstellen und die zugrunde liegenden Modelle vorgestellt. Auf Basis dieser Vorstellung werden allgemein nutzbare Modelle zur digitalen Darstellung von Messsystemen und Messaufträgen in der Produktion entwickelt. Die teilweise ausgeführten Detaillierungen dieser Modelle sind als beispielhafte Erläuterung zu verstehen. Sie werden, je nach Anwendungsfall und Umfeld, in der Praxis anders ausfallen.

Wasserstoffreadiness von stationären Verbrennungsmotoren Die Deckung sämtlicher Strombedarfe aus regenerativen Quellen kann ohne Speicher nicht gelingen. Solche Speicher werden noch in den nächsten, entscheidenden Dekaden chemische Speicherstoffe sein, z.B. Wasserstoff. Die Rückwandlung von chemisch gespeicherter, regenerativer Energie in Strom und Wärme kann durch verschiedene Techniken erfolgen. Hierzu bieten sich stationäre Verbrennungsmotoren an, die diese Aufgabe mit hohen Gesamtwirkungsgraden (bei KWK >90%) und geringen Investitionskosten erfüllen.  Das VDI-Policy Factsheet zum Thema Wasserstoffreadiness bündelt Fakten und formuliert auf deren Grundlage Empfehlungen an Politik und Öffentlichkeit auf maximal zwei Seiten. 

H2-Readiness stationärer Verbrennungsmotoren In einer zukünftigen Energieversorgung, in der Wassersstoff ein wichtiger Energieträger sein wird (siehe dazu auch die Nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung), können stationäre Wasserstoffmotoren eine wichtige Rolle spielen.  Aufgrund der Volatilität von erneuerbaren Energien kann der Überschussstrom u. a. in chemischer Energie (z. B. Wasserstoff) umgewandelt (siehe Power-to-Gas-Anlagen) werden. Eine Umwandlung der gespeicherten chemischen Energie, also Wasserstoff in Strom (Rückverstromung), sollte möglichst in effizienten Kraft-Wärme-Kopplungs(KWK)-Anlagen geschehen. Motoren für Brennstoffmischungen bis zu 100 % Wasserstoff sind bereits kommerziell erhältlich. Für jeden spezifischen Anwendungsfall kann es auch kurzfristig passende Lösungen geben. Die Motorentechnik kann sich an die Vorgaben des Kraftstoffs im Energiesystem anpassen.  Diese Publikation soll aus neutraler, technischer Sicht die oben erwähnten Zusammenhänge verdeutlichen, die Herausforderungen und Chancen der stationären Wasserstoffmotoren in KWK-Anlagen aufzeigen und Handlungsempfehlungen für die Entscheidungsträger vorschlagen.

Industrie-4.0-Technologien in der Landwirtschaft In der Landwirtschaft findet Automatisierung derzeit weitgehend nur in den einzelnen Prozessschritten statt. Nur selten erfolgt bereits eine Vernetzung von Prozessschritten untereinander. Zu der geringen Interoperabilität zwischen Systemen verschiedener Hersteller kommen die Einschränkungen der Internet- und Mobilfunk-Infrastruktur hinzu. In der I4.0 sind Produkte direkt vom Kundenbedarf getrieben. In der Landwirtschaft kommen zusätzliche Herausforderungen hinzu: Bei der Arbeit mit Tieren findet eine Mensch-Tier-Technik-Interaktion statt, die von Umweltbedingungen abhängig ist. Die Außenwirtschaft findet mit mobilen Maschinen auf heterogenen Flächen mit unmittelbarer Abhängigkeit vom Wetter statt. Die landwirtschaftliche Produktion muss zusätzlich zur Kundenorientierung flexibel und individuell auf die variablen Bedingungen des Produktionssystems und der biologischen Individuen reagieren. Für einen weiteren Einzug von I4.0-Konzepten in die landwirtschaftliche Produktion ergeben sich einige Kernforderungen, die in diesem Statusreport beschrieben werden.

Energieflexibel in die Zukunft Im Hinblick auf die wirtschaftliche Vermarktung von Flexibilität eröffnen sich für Industrieunternehmen verschiedene Perspektiven, um Kosten zu senken und/oder Vermarktungserlöse durch Energieflexibilität zu maximieren. Diese werden in dieser VDI-Publikation zusammenfassend und praxisnah aufgezeigt. Eine Beschreibung einzelner Vermarktungsmöglichkeiten sowie die Darstellung und Diskussion bestehender Vermarktungshemmnisse zeigen dabei auf, wie Industrieunternehmen unterschiedliche Vermarktungsmöglichkeiten bereits heute erfolgreich nutzen können. Gleichzeitig werden wesentliche Änderungsbedarfe im Hinblick auf bestehende regulatorische Rahmenbedingungen adressiert.

VDI-Policy Factsheet Ressourcenpolitik mit dem Klimaschutz verknüpfen Bisherige Strategien zur Treibhausgasreduktion fokussieren hauptsächlich die direkten, meist energiebedingten Emissionen oder die Verbesserung der Energieeffizienz bei der Nutzung von Produkten. Die Bedeutung der Rohstoffe zum Klimaschutz wird dagegen häufig unterschätzt, obwohl deren Gewinnung und Bereitstellung weltweit die Hälfte aller Treibhausgasemissionen ausmacht. Um faktenbasiert möglichst große Potenziale für den Klima- und Ressourcenschutz zu mobilisieren, sind Kenntnisse über den Ressourceneinsatz und seine Wirkung zwingend notwendig. Das VDI-Policy Factsheet zum Thema Ressourceneffizienz bündelt Fakten und formuliert auf deren Grundlage Empfehlungen an Politik und Öffentlichkeit auf maximal zwei Seiten.

Deutsche Normungsroadmap Energiespeicher, Version 2 Mit der Energiewende und dem zunehmend effizienten, netzsynchronen und marktorientierten Ausbau der erneuerbaren Energien gestalten wir unsere Strom- und  Energieversorgung vollkommen neu. Im Jahr 2030 wollen wir 30 Prozent unseres Primärenergieverbrauchs und sogar 65 Prozent unseres Stromverbrauchs aus erneuerbaren Energien decken. Der höhere Anteil von erneuerbaren Energien bei der Stromerzeugung, aber auch bei der direkten Nutzung z.B. im Wärmebereich, erfordert eine größere Flexibilität unseres gesamten Energiesystems. Energiespeicher werden hier neben flexiblen Erzeugerinnen und Erzeugern und Verbraucherinnen und Verbrauchern eine wichtige Rolle spielen und Flexibilität in zeitlicher Hinsicht bieten, während wir mit dem Netzausbau und dem Anschluss der genannten Optionen diese Flexibilität in räumlicher Hinsicht erschließen. Vor diesem Hintergrund ist die kontinuierliche Weiterentwicklung der technischen Normen und Standards für Energiespeicher auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene von enormer Wichtigkeit. Die Deutsche Normungsroadmap Energiespeicher, die Ihnen nunmehr in zweiter Auflage vorliegt, gibt einen Überblick über den Stand der Normierung von Energiespeichern und zeigt auf, welche Arbeit noch vor uns liegt.