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Intelligente Bioenergie ergänzt Photovoltaik

In den Lindenhöfen der Uni Hohenheim soll die intelligente Steuerung erprobt werden. Foto: Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie, Uni Hohenheim

Mit einer selbst lernenden Steuerung wollen Forscher Biogas-Strom immer dann automatisch erzeugen, wenn die Solar- und Windstromproduktion schwächelt.

Ein Forschungsverbund der Universität Hohenheim, der Hochschule Reutlingen und der Novatech GmbH will eine automatische Steuerung für Biogasanlagen entwickeln, die die schwankende Erzeugung von Sonne und Wind möglichst optimal ausgleicht und sich an der Energienachfrage orientiert. Das Projekt wird über das Vorhaben „PowerLand 4.2 – Smart and Innovative Land Power Systems“ vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert.

Wie die FBR dazu erläutert, sei ein Ansatz, der verfolgt werde, um Wind- und Sonnenstrom durch Biogas zu ergänzen, die variable, bedarfsgerechte Fütterung von Biogasanlagen. Dabei kommen bei hoher Stromnachfrage viele und schnell vergärbare Substrate in den Biogasfermenter, bei geringem Strombedarf wenige und langsam vergärbare. Allerdings reagierten die Mikroorganismen in der Biogasanlage für den Ausgleich sehr kurzzeitiger Lastschwankungen zu träge auf Fütterungsumstellungen. Diese Leistungsvariation soll stattdessen der Gasspeicher der Biogasanlage ermöglichen. Schnell abbaubare Substrate wie Zuckerrübensilage oder Getreidebrei seien dann gefragt, wenn ein zu starkes Absinken des Füllstandes im Gasspeicher droht. Um diesen Ansatz zu optimieren, entwickeln die Forscher in Powerland 4.2 eine algorithmenbasierte, selbst lernende Steuerung für die Fütterungstechnik und die Stromerzeugung durch das Blockheizkraftwerk (BHKW).

Bestandteile der Steuerung sollen selbst lernende Prognosemodelle sein, die für jeweils 48 Stunden den Strombedarf und die Solar- und Windstromerzeugung in einem bestimmten Versorgungsgebiet vorhersagen können. Diese Daten flössen dann in eine intelligente Biogasanlagensteuerung ein, die die notwendigen Substratmengen berechnen und den Biogas-Fermentern automatisch zuführen kann. Insgesamt soll die Steuerung mit Hilfe heuristischer Algorithmen permanent den optimalen Zustand zwischen den Anforderungen Strom- und Wärmebedarf und einem effizienten Betrieb mit hohem Volllastanteil ermitteln.

In Powerland 4.2 wird sie grundsätzlich für einen stromoptimierten Betrieb der Biogasanlage ausgelegt, d.h. die Priorität liegt auf einem möglichst hohen Grad bei der erneuerbaren Stromversorgung der Abnehmer. Doch der Bedarf eines mit der BHKW-Abwärme versorgten Wärmenetzes stelle einen begrenzenden Faktor dar: sei der Wärmespeicher leer, müsse das BHKW anlaufen, auch wenn gerade kein Strom benötigt werde. Hier erweise sich die Struktur der Erneuerbaren in Süddeutschland als vorteilhaft: In Bayern und Baden-Württemberg dominieren im ländlichen Raum Biogas- und Photovoltaik(PV)-Anlagen. Die Jahreslastkurve der PV-Anlagen mit einem starken Spitze im Sommer lasse sich im Winterhalbjahr, wenn auch der Wärmebedarf hoch ist, optimal durch eine verstärkte Erzeugung von Biogasstrom und –wärme ausgleichen.

Die Forscher wollen die Steuerung zunächst modellhaft für den Standort Lindenhöfe entwickeln und erproben. Die Lindenhöfe gehören zur agrarwissenschaftlichen Versuchsstation der Universität Hohenheim und verfügen über eine Biogas- und eine PV-Anlage sowie über ein internes Wärme- und Stromnetz. Der Jahresenergiebedarf der Lindenhöfe entspreche in etwa dem eines 150-Einwohner-Dorfes. So sei die Steuerung später problemlos auf ähnliche Standorte im ländlichen Raum deutschlandweit übertragbar.

12.2.2019 | Quelle: FNR  | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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