Biogas-Anlage reagiert auf PV-Erzeugung und Situation im Verteilnetz

Simulationen zufolge bringt die selbstlernende Steuerung große wirtschaftliche Vorteile im Vergleich zum durchgängigen Betrieb in Grundlast. Beteiligt waren an dem Projekt die Technische Hochschule Ingolstadt, die Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und das Elektrotechnik-Unternehmen Burghart GmbH. Die Kombination von Biogas und PV finde sich vor allem in Süddeutschland häufig, so die Pressemitteilung der FNR. Kernstück der Steuerung sei der Optimierungsalgorithmus. Er erstellt Einsatzfahrpläne für die Biogas-Blockheizkraftwerke und nutzt als Entscheidungsgrundlage Wetter- und Leistungsprognosen für die PV-Anlagen.

 Einbezogen würden dabei PV-Anlagen im selben Verteilnetz. Ein Ziel ist es, die Biogas-Anlage komplementär zur PV-Erzeugung zu betreiben. Das soll das lokale Verteilnetz entlasten. Dessen Situation wird durch die oft für die Steuerung maßgeblichen Börsenstrompreise nämlich nicht abgebildet.

Weitere Steuergrößen waren der Wärmebedarf eines angeschlossenen Wärmenetzes, Speicherfüllstände der Biogasanlage und einen möglichst wirtschaftlichen Anlagenbetrieb. Für die Vorhersage der PV-Leistung entwickelten die Forschenden der LMU ein kamera- und satellitenbasiertes Vorhersagesystem, das Wolken erkennt und deren Bewegung berechnet.

Gesteuerter Betrieb der Biogas-Anlage bringt mehr Geld als Grundlastbetrieb

In Simulationen verglich das Netflex-Team verschiedene Betriebsmodi der Steuerung im Hinblick auf Ökonomie und Treibhausgaseinsparung. Besonders wirtschaftlich ist der Betrieb in Summe, wenn möglichst wenig PV-Strom abgeregelt wird, das Wärmenetz voll versorgt ist und der Betrieb ansonsten anhand der erzielbaren Börsenpreise optimiert wird. Für diesen Fall ermittelte das Netflex-Team eine um bis zu 39 Prozent höhere jährliche Kapitalverzinsung im Vergleich zu einer in Grundlast betriebenen Biogasanlage mit Direktvermarktung. Die Simulationen wurden 2020 durchgeführt, also vor der Hochpreisphase an den Strombörsen. 2022 hätte sich die Wirtschaftlichkeit der Biogasanlage mit Steuerung noch weiter verbessert, heißt es in der Pressemitteilung der FNR.

Die Treibhausgasemissionen sanken hingegen kaum. Das lag daran, dass die Anlage öfter im Teillastbetrieb lief und daher schlechtere Wirkungsgrade erzielte.

Wolken machen PV-Prognosen schwierig

Als Herausforderung stellte sich die kurzfristige PV-Leistungsprognose im Minutenbereich heraus. Insbesondere durch die Komplexität der Wolkenbildung komme es immer wieder zu Abweichungen zwischen der berechneten und der tatsächlichen Einstrahlung. Um Leistungsobergrenzen im Stromnetz einzuhalten, entwickelte das Projektteam eine Optimierungsstufe, die den Leistungsfluss verbessern soll.

Ein Test an der Praxisbiogasanlage Zellerfeld zeigte, dass das System grundsätzlich erfolgreich arbeitet. Die Prognosefehler bei der PV-Leistung sind bisher allerdings noch ein Limit.

Ebenfalls mit dem flexiblen Betrieb von Biogas-Anlagen befasste sich das Projekt PowerLand 4.2. Statt auf die Kombination mit PV-Anlagen konzentriert es sich auf die zeitlich gesteuerte Gasproduktion. Durch eine angepasste Fütterung soll die flexible Stromerzeugung auch mit kleinem Gasspeicher möglich werden, wie der Solarserver berichtete.

8.8.2023 | Quelle: FNR | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH