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Neue Biogasanlagen-Steuerung gleicht Solar- und Windstromangebot aus

Ein Forschungsverbund der Universität Hohenheim, der Hochschule Reutlingen und der Novatech GmbH will eine automatische Steuerung für die Fütterung für Biogasanlagen entwickeln, die sich an der Energienachfrage orientiert.

Lesezeit: 2 Minuten

Mit einer variablen, bedarfsgerechten Dosierung von Rohstoffen lässt sich die Biogasproduktion an die Stromnachfrage anpassen. Hierbei kommen bei hoher Stromnachfrage viele und schnell vergärbare Substrate in den Biogasfermenter, bei geringem Strombedarf wenige und langsam vergärbare. Allerdings reagieren die Mikroorganismen in der Biogasanlage für den Ausgleich sehr kurzzeitiger Lastschwankungen zu träge auf Fütterungsumstellungen. Schnell abbaubare Substrate wie Zuckerrübensilage oder Getreidebrei sind immer dann gefragt, wenn ein zu starkes Absinken des Füllstandes im Gasspeicher droht. Um diesen Ansatz zu optimieren, entwickeln Vertreter der Universität Hohenheim, der Hochschule Reutlingen und der Novatech GmbH in dem Projekt „Powerland 4.2“ eine algorithmenbasierte, selbstlernende Steuerung für die Fütterungstechnik und die Stromerzeugung durch das Blockheizkraftwerk (BHKW).

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Bestandteile der Steuerung werden selbstlernende Prognosemodelle sein, die für jeweils 48 Stunden den Strombedarf und die Solar- und Windstromerzeugung in einem bestimmten Versorgungsgebiet vorhersagen können. Diese Daten fließen dann in eine intelligente Biogasanlagensteuerung ein, die die notwendigen Substratmengen berechnen und den Fermentern automatisch zuführen kann. Insgesamt soll die Steuerung 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 stellt einen begrenzenden Faktor dar: Ist der Wärmespeicher leer, muss das BHKW anlaufen, auch wenn gerade kein Strom benötigt wird. Hier erweist 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 Peak im Sommer lässt sich im Winterhalbjahr, wenn auch der Wärmebedarf hoch ist, optimal durch eine verstärkte Erzeugung von Biogasstrom und –wärme ausgleichen.

Die Steuerung wird zunächst modellhaft für den Standort Lindenhöfe entwickelt und dort erprobt. 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 entspricht in etwa dem eines 150-Einwohner-Dorfes. Damit ist die Steuerung später problemlos auf ähnliche Standorte im ländlichen Raum deutschlandweit übertragbar.

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