Flexible Biogasanlagen: Wie Software den Strom- und Wärmeverkauf optimieren kann
Mit einer Optimierungssteuerung kann Landwirt Andreas Haberer den Strom aus seiner Biogasanlage zu optimalen Stunden einspeisen und trotzdem 160 Häuser mit Wärme versorgen.
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Seit 2016 produziert die Biogasanlage von Andreas Haberer aus Vöhringen-Wittershausen (Baden-Württemberg) flexibel Strom. Die Anlage mit ehemals 500 kW ist heute doppelt überbaut. Dazu hat er zu den vorhandenen zwei Zündstrahl-BHKW mit jeweils 250 kW ein Jenbacher BHKW mit 475 kW sowie ein zusätzliches Satelliten-BHKW in der Mitte des Ortes Wittershausen installiert.
Früh auf Fahrplan gesetzt
Schon früh hat sich Haberer für den Fahrplanbetrieb interessiert. Die Idee dabei: Der Anlagenbetreiber gibt in einem Portal an, an welchen Zeiten der Direktvermarkter über die BHKW verfügen kann. Dieser steuert die Maschinen so, dass sie Strom möglichst nur zu den Hochpreiszeiten produzieren.
Das hat sich der Praxis jedoch als schwierig herausgestellt. „Die einzige Messgröße war der Füllstand des Gasspeichers“, sagt Haberer. Über einen Schlauch über der Gasspeichermembran lässt sich dieser erfassen und digitalisieren. Bei leerem Speicher hat der Direktvermarkter die BHKW gestoppt und ab einem gewissen Füllstand wieder gestartet – unabhängig vom Strompreis am Markt.
Dazu kam: Haberer versorgt über ein eigenes Wärmenetz rund 160 Haushalte in Wittershausen. Hierfür hat er einen Wärmepufferspeicher mit 125 m3 gebaut. Die Wärmeversorgung hat der Direktvermarkter bei seinem Fahrplan nicht berücksichtigt. „Ich habe die Füllstände von Gas- und Wärmespeicher am Computer überwacht und darauf die möglichen bzw. nötigen BHKW-Laufzeiten von Hand im Portal des Direktvermarkters eingetragen“, erinnert sich Haberer.
Das hat viel Zeit und Nerven gekostet. Zumal er gerade in der Ernte oder zu anderen Arbeitsspitzen nicht immer vor dem Rechner sitzen kann. Und wenn sich z.B. die Gasproduktion, der Strompreis oder die Außentemperatur im Laufe des Tages ändern, hatte er keine Möglichkeit, einzugreifen.
Über den Direktvermarkter ist Haberer an die Firma AVAT aus Tübingen gekommen. AVAT erstellt Steuer- und Regelungssysteme für Energieanlagen her und hat 2019 auf dem Betrieb Haberer die Optimierungssteuerung „SE2Optimizer“ installiert. Sie bezieht Prognosen zum Strompreis, Gas- und Wärmespeicherfüllstände, Wetterdaten und aktuelle Messwerte ein.
„Die Vermarktung der erzeugten Fahrpläne erfolgt im Day-Ahead-Handel“, erklärt Rafael von Woyna, der bei AVAT für die Geschäftsentwicklung zuständig ist. Eine untertägige Nachoptimierung ist bei Abweichungen der Speicherfüllstände oder bei Nichtverfügbarkeiten der BHKW möglich.
Damit der Algorithmus automatisch das gewünschte BHKW auswählt, hat Haberer zu allen Motoren die „Startkosten“ hinterlegt. Darin einbezogen sind die jeweilige Einspeisevergütung, die Mindestlaufzeit pro Start, der elektrische und thermische Wirkungsgrad sowie die Wartungskosten. „Der Optimierungsalgorithmus betrachtet am Ende die Gesamtkosten und bezieht daher die Startkosten mit ein“, erklärt von Woyna.
Genauso steuert das Programm die Wärmeverwendung nach ökonomischen Gesichtspunkten: Zunächst wird mit der BHKW-Abwärme der Pufferspeicher geladen. Denn dieser versorgt das Nahwärmenetz, was einen hochwertigen Wärmeverkauf bedeutet. Erst, wenn noch Wärme übrig ist, wird eine Holztrocknung angesteuert.
Haberer gibt einmal wöchentlich die Verfügbarkeit der BHKW in einem eigenen Portal von AVAT („Cockpit“) ein und damit nicht mehr beim Direktvermarkter.
Das Optimierungsprogramm erstellt anhand dieser Daten sowie den weiteren Parametern wie Füllständen, Preis- und Temperaturprognosen automatisch einen täglichen Fahrplan und liefert diesen an den Direktvermarkter.
Der Fahrplan reagiert auf verschiedene Betriebszustände, wie z.B. BHKW-Störungen oder fehlende Gasproduktion mit einer automatischen Nachoptimierung.
Haberer kann den Fahrplan online einsehen und bei Bedarf jederzeit Änderungen vornehmen.
Früher hat der Landwirt mindestens 30 min am Tag vor dem Rechner verbracht, Preisprognosen gelesen und den BHKW-Betrieb angepasst. Jetzt sind für die tägliche Kontrolle von Preisen, Füllständen und BHKW-Laufzeit maximal zehn Minuten nötig.
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