TY - THES

T1 - Wirtschaftliche Bewertung der Auswirkungen von elektrischen Netzqualitätsproblemen auf Intralogistikanlagen

AU - Boyer, Anton

N1 - gesperrt bis 04-10-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - In der modernen, schnelllebigen Geschäftswelt steigen die Anforderungen an eine effiziente, sichere und vor allem profitable Logistikleistung stetig an. Intralogistischen Anlagen wie beispielsweise Lagern kommt dabei eine besondere Rolle zu. Sie müssen die zeitliche Differenz zwischen zu- und abfließenden Materialströmen überbrücken. Damit fungieren sie als Drehscheibe in den vor- und nachgelagerten Lieferketten, von denen der wirtschaftliche Erfolg der betreibenden Unternehmen maßgeblich abhängt. Elektrische Netzqualitätsprobleme wie Spannungsschwankungen, Oberschwingungen oder Flicker beeinträchtigen die Prozesse in diesen Anlagen und es wird angenommen, dass die Energiewende diese Schwierigkeiten noch verstärken wird. Die vorliegende Arbeit untersucht, welche Auswirkungen speziell in Intralogistikanlagen zu erwarten sind und wie diese wirtschaftlich bewertet werden können. Die Ergebnisse einer umfangreichen Literaturrecherche dienen als Grundlage einer praktischen Fallstudie an einer ausgewählten Beispielanlage. Zur Charakterisierung der Spannungsqualität wird eine Messkampagne am anlagenseitigen Netzübergabepunkt durchgeführt. Es wird gezeigt, dass typische Komponenten und Prozesse der Materialflusssteuerung sensibel auf die Qualität der Versorgungsspannung reagieren. Ausfallkosten durch Spannungsschwankungen und erhöhte Energiekosten durch Oberschwingungen sind die Folge. In der Arbeit werden systematische Methoden zur Ermittlung der entstehenden Kosten beschrieben und angewendet. Im Literaturteil sind Technologien zur Minderung dieser Folgen vorgestellt, deren Wirtschaftlichkeit im Praxisteil bewertet wird. Dazu werden Modelle der dynamischen Investitionsrechnung - Kapitalwert, dynamische Amortisationszeit und interner Zinsfuß - herangezogen. Zum Schutz vor Ausfällen aufgrund von Spannungsschwankungen wird der Einsatz einer Online-USV mit einem Dynamic Voltage Restorer verglichen. Aufgrund des hohen Anteils an Verzerrungsblindleistung wird zusätzlich der Einsatz eines aktiven Oberschwingungsfilters zur Reduzierung der Blindleistungskosten untersucht. Die Studie ergibt nur für den Dynamic Voltage Restorer einen positiven Kapitalwert mit einer Amortisationszeit von über 11 Jahren. Die Bewertung wird durch Sensitivitätsanalysen ergänzt, um die vorhandenen Unsicherheiten zu berücksichtigen. Diese ergeben, dass die Investition in einen Dynamic Voltage Restorer wirtschaftlich sinnvoll, aber mit Risiko verbunden, ist. Ein aktiver Oberschwingungsfilter ist nur bei steigenden Blindleistungskosten wirtschaftlich. Die Studie zeigt, dass die Auswirkungen von Netzqualitätsproblemen - insbesondere Spannungseinbrüchen - auch für Intralogistikanlagen von Bedeutung sind und eine Investition in deren Verbesserung wirtschaftlich gerechtfertigt werden kann.

AB - In der modernen, schnelllebigen Geschäftswelt steigen die Anforderungen an eine effiziente, sichere und vor allem profitable Logistikleistung stetig an. Intralogistischen Anlagen wie beispielsweise Lagern kommt dabei eine besondere Rolle zu. Sie müssen die zeitliche Differenz zwischen zu- und abfließenden Materialströmen überbrücken. Damit fungieren sie als Drehscheibe in den vor- und nachgelagerten Lieferketten, von denen der wirtschaftliche Erfolg der betreibenden Unternehmen maßgeblich abhängt. Elektrische Netzqualitätsprobleme wie Spannungsschwankungen, Oberschwingungen oder Flicker beeinträchtigen die Prozesse in diesen Anlagen und es wird angenommen, dass die Energiewende diese Schwierigkeiten noch verstärken wird. Die vorliegende Arbeit untersucht, welche Auswirkungen speziell in Intralogistikanlagen zu erwarten sind und wie diese wirtschaftlich bewertet werden können. Die Ergebnisse einer umfangreichen Literaturrecherche dienen als Grundlage einer praktischen Fallstudie an einer ausgewählten Beispielanlage. Zur Charakterisierung der Spannungsqualität wird eine Messkampagne am anlagenseitigen Netzübergabepunkt durchgeführt. Es wird gezeigt, dass typische Komponenten und Prozesse der Materialflusssteuerung sensibel auf die Qualität der Versorgungsspannung reagieren. Ausfallkosten durch Spannungsschwankungen und erhöhte Energiekosten durch Oberschwingungen sind die Folge. In der Arbeit werden systematische Methoden zur Ermittlung der entstehenden Kosten beschrieben und angewendet. Im Literaturteil sind Technologien zur Minderung dieser Folgen vorgestellt, deren Wirtschaftlichkeit im Praxisteil bewertet wird. Dazu werden Modelle der dynamischen Investitionsrechnung - Kapitalwert, dynamische Amortisationszeit und interner Zinsfuß - herangezogen. Zum Schutz vor Ausfällen aufgrund von Spannungsschwankungen wird der Einsatz einer Online-USV mit einem Dynamic Voltage Restorer verglichen. Aufgrund des hohen Anteils an Verzerrungsblindleistung wird zusätzlich der Einsatz eines aktiven Oberschwingungsfilters zur Reduzierung der Blindleistungskosten untersucht. Die Studie ergibt nur für den Dynamic Voltage Restorer einen positiven Kapitalwert mit einer Amortisationszeit von über 11 Jahren. Die Bewertung wird durch Sensitivitätsanalysen ergänzt, um die vorhandenen Unsicherheiten zu berücksichtigen. Diese ergeben, dass die Investition in einen Dynamic Voltage Restorer wirtschaftlich sinnvoll, aber mit Risiko verbunden, ist. Ein aktiver Oberschwingungsfilter ist nur bei steigenden Blindleistungskosten wirtschaftlich. Die Studie zeigt, dass die Auswirkungen von Netzqualitätsproblemen - insbesondere Spannungseinbrüchen - auch für Intralogistikanlagen von Bedeutung sind und eine Investition in deren Verbesserung wirtschaftlich gerechtfertigt werden kann.

KW - Spannungsqualität

KW - Wirtschaftliche Bewertung

KW - Investitionsrechnung

KW - Intralogistik

KW - Spannungseinbrüche

KW - Power Quality

KW - Economic Assessment

KW - Investment accounting

KW - Intralogistics

KW - Voltage dips

U2 - 10.34901/mul.pub.2023.258

DO - 10.34901/mul.pub.2023.258

M3 - Masterarbeit

ER -