Entwicklung eines technisch-ökonomisch optimierten Gesamtkonzeptes zur flexiblen Stromeinspeisung aus Biogasanlagen

Die baldige Transformation des Energiesystems hin zu einer klimafreundlichen Energiebereitstellung auf Basis von erneuerbaren Energien ist eine, mittlerweile allgemein anerkannte, Notwendigkeit. Ebenso herrscht weitgehend der Konsens, dass es einen Mix verschiedener Technologien geben muss, um diese Herausforderung zu meistern. In den letzten Jahren wurde vor allem der Ausbau von Windkraft und Photovoltaik vorangetrieben, welche aufgrund ihrer stark fluktuierenden Stromerzeugung jedoch für die Netzstabilität problematisch sein können. Zudem befinden sich diese Stromerzeugungsanlagen in der Regel fernab von Strombedarfszentren, was den Bau von großen Übertragungsleitungen bzw. Stromspeichern oder Power-to-Gas Systemen notwendig macht. Die Projektierung von großen Übertragungsleitungen nimmt sehr viel Zeit in Anspruch und kann nicht mit der Installation von Windkraft- und Photovoltaikanlagen schritthalten. Stromspeicher bzw. Power-to-Gas Systeme befinden sich noch in der Entwicklungsphase bzw. beim Markteintritt und haben daher noch wenig Praxisrelevanz. Biomassebasierte Technologien zur Energieerzeugung, allen voran der Energieträger Biogas, sind jedoch geeignet bedarfsabhängig Strom zu erzeugen. Bestehende Biogasanlagen sind, ebenso wie Windkraft- und Photovoltaikanlagen, sehr dezentral positioniert. Daraus ergibt sich für Biogasanlagen das Potential als Systemdienstleister tätig zu werden und mit dem erzeugten Strom Erzeugungsschwankungen anderer dezentraler Energieerzeuger auszugleichen. Da die Betriebsumstellung auf Regelenergiebereitstellung relativ zügig durchgeführt werden kann, besteht die Möglichkeit bereits kurzfristig einen Beitrag zur Netzstabilität zu leisten. Dadurch kann auch ein weiterer Ausbau von Windkraft- und Photovoltaikanlagen unterstützt werden. Ziel dieses Vorhabens ist es praxisnah – am Beispiel der Biogasanlage in Bruck/Leitha – zu ermitteln, welche technische Ausstattung und steuerungstechnische Applikationen für einen markt- und systemoptimierten Betrieb von Biogasanlagen für die Bereitstellung von bedarfsorientiert erzeugtem Strom notwendig sind. Ein flexibler Betrieb von Biogasanlagen, welcher abgesehen vom Stromerzeugungsaggregat auch andere Anlagenteile wie zum Beispiel die Fütterungseinheit umfasst, ist noch wenig erforscht. Auf Basis zu erhebender Anlagendaten wird im Projekt eine Prozesssimulation erstellt, welche erlaubt, verschiedene Betriebszustände zu simulieren. Die Biogas- bzw. Stromerzeugung an der Anlage soll durch Marktsignale sowie Prognosemodelle für den zu erwartenden Regelenergiebedarf gesteuert werden. Dazu wird ein Steuerungskonzept für die gesamte Anlage entwickelt, welches automatisiert eine wirtschaftliche Betriebsweise unter den technisch möglichen Rahmenbedingungen erlaubt. Die Übertragbarkeit auf andere Biogasanlagen und zugleich die größtmögliche Wirtschaftlichkeit im Rahmen der neuen Direktvermarktungsinstrumente sind das Ziel des Projektes.