Mit einem „Power-to-Heat“-Modul können Biogaserzeuger bedarfsgerecht Strom erzeugen und trotzdem genug Wärme liefern. Mittlerweile gibt es erste Erfahrungen aus der Praxis.
Im Einstieg in die Direktvermarktung bzw. die bedarfsgerechte Stromerzeugung sehen viele Biogasezeuger derzeit die Chance auf höhere Erlöse. Besonders der „negative Regelenergiemarkt“ gilt als sehr attraktiv. Schließlich kann der Betreiber ohne großen finanziellen Aufwand über 10 000 Euro im Jahr mehr Gewinn erzielen (siehe Energiemagazin 1/2014). Dafür bietet er eine bestimmte Leistung seines Blockheizkraftwerkes (BHKW) an, die der Netzbetreiber bei zu viel Strom im Netz per Fernsteuerung herunterfahren kann.
Das Problem dabei: Mit der elektrischen Leistung reduziert sich auch die Wärmeerzeugung, angeschlossene Kunden würden bei längerer Regelleistungsdauer im Kalten sitzen. „Bei mir sind 18 Gewerbebetriebe angeschlossen, die ich über ein Nahwärmenetz versorge“, berichtet Ernst Schnackenberg aus Tarmstedt (Niedersachsen). Der Landwirt betreibt eine Biogasanlage mit ca. 1 Megawatt (MW) elektrischer Leistung. 500 Kilowatt (kW) sind am Anlagenstandort direkt ange-schlossen, zwei Satelliten-Blockheizkraftwerke (BHKW) mit je 250 kW stehen in einem Gewerbegebiet und versorgen das Nahwärmenetz.
Seit dem Jahr 2012 nimmt Schnackenberg mit den beiden Satelliten-BHKW am Regelenergiemarkt teil. Die Aufrufe sind dabei nicht planbar. „Manchmal werden die BHKW rund 50-mal am Tag heruntergeregelt, manchmal aber auch nur zweimal pro Woche“, beschreibt er. Die Steuerung ist dabei so eingestellt, dass die BHKW maximal zu einer Leistung von 50 % herunterfahren, also niemals komplett stoppen. Denn ein Start-/Stopp-Betrieb würde den Verschleiß der Anlagen fördern. „Und ich weiß auch nicht, ob die Motoren das auf Dauer mitmachen würden“, gibt er zu bedenken.
Strom macht Wärme:
Zwar produzieren die Motoren, wenn sie mit halber Leistung fahren, weiterhin Wärme. Doch diese Menge reicht im Winter für die Abnehmer nicht aus. Aus diesem Grund hat sich Schnackenberg im Februar 2014 für die Installation eines Power-to-Heat-Moduls (PtH) entschieden (siehe Kasten auf der nächsten Seite).Das Modul bei Landwirt Schnackenberg hat eine Heizleistung von 250 kW. Wenn der Netzbetreiber jetzt die Motoren abregelt, laufen sie mit halber Kraft, also jewels mit 125 kW weiter. Den Strom, den sie jetzt erzeugen, speist Schnackenberg aber nicht mehr ins Netz ein, sondern leitet ihn in das PtH-Modul, das daraus Wärme erzeugt. Auf diese Weise kann Schnackenberg jetzt sogar die komplette Leistung beider Satelliten-BHKW (also 500 kW) als Regelleistung anbieten (Grafik) – obwohl sie mit halber Kraft weiterlaufen.
Gleichzeitig hat er aber dieselbe Wärmemenge zur Verfügung, die bei Volllast der BHKW anfallen würde. Damit entkoppelt er die Strom- und Wärmeproduktion. Die erzeugte Wärme aus dem PtH-Modul wird zunächst in den 57 m3 fassenden Pufferspeicher geleitet. Von dort aus geht die Wärme in das Nahwärmenetz. Da die Gewerbebetriebe im Sommer kaum Wärme benötigen, hat Schnackenberg zusätzlich eine Gärrest- sowie Getreidetrocknung angeschlossen.
Die gesamte Power-to-Heat-Anlage inklusive Einbau, Einbindung ins Wärmenetz und in die Steuerung sowie Umweltgutachten hat ca. 50 000 Euro gekostet. Dafür verdoppeln sich Erträge pro Jahr, weil er die doppelte Regelenergieleistung zur Verfügung stellen kann.
In fünf Jahren bezahlt:
Die Anlage hat sich nach seiner Kalkulation in vier bis fünf Jahren bezahlt gemacht – wenn er lediglich den Erlös für die Bereitstellung ansetzt. „Wenn die Regelleistung aufgerufen wird und ich neben dem Leistungs- auch den Arbeitspreis bekomme, amortisiert sich das PtH-Modul entsprechend schneller“, rechnet er vor.In der täglichen Praxis hat Schnackenberg gute Erfahrungen mit der Technik gemacht. Wenn der Übertragungsnetzbetreiber die Regelleistung abruft, springt das PtH-Modul innerhalb von 10 Sekunden an. „Darum gibt es keine Verluste bei der Wärmeerzeugung“, beschreibt der Landwirt.
Abschaltungen vermeiden:
Mit der Power-to-Heat-Technik können Landwirte auch dem Einspeisemanagement entgegenwirken. Denn in Regionen mit viel Windstrom im Netz, wie z. B. Schleswig-Holstein, regelt der Netzbetreiber Anlagen über 100 kW Leistung in Starkwindzeiten häufig herunter, um eine Überlastung des Stromnetzes zu vermeiden. Den Ausfall bekommen die Betreiber zwar entschädigt. „Aber Wärme produzieren die BHKW in diesen oft mehrstündigen Zeiten auch nicht, sodass auch hier die PtH-Technik helfen kann“, berichtet Ulrich Gerigk vom Stromhändler Energy2market.Auch in diesem Fall läuft das BHKW dann auf Halblast und nutzt die verbliebene Strommenge zum Betrieb des PtH-Moduls, speist also keinen Strom mehr ins Netz. „Der Einsatz von Power-to-Heat beim Einspeisemanagement muss der Anlagenbetreiber aber vorher mit dem Netzbetreiber abklären“, rät Gerigk.
Hinrich Neumann
