Regionales Verbundsystem Westeifel – Teilprojekt: Biogas

Leitung: SWT AöR

Region: Westeifel

Biogasanlagen intelligent steuern

Das regionale Verbundsystem Westeifel ist ein vom Land Rheinland-Pfalz unterstütztes Projekt zur Verbesserung der Energie- und Wasserversorgung im ländlichen Raum. Unter anderem soll eine 80 km lange unterirdische Trasse mit Leitungen für Trinkwasser, Erdgas, Biogas und Strom sowie mit Glasfaserkabeln für schnelles Internet gebaut werden.

Im Teilprojekt Biogas entsteht ein Biogasverbundsystem. Biogas, das bei einzelnen Landwirten anfällt, soll über eine Sammelleitung zu einer Aufbereitungsanlage geführt und nach einer Konditionierung in das Erdgasnetz eingespeist werden. Ein angeschlossenes BHKW kann bei Bedarf Strom aus Erdgas erzeugen und in das Verteilnetz einspeisen.

Im Rahmen von DESIGNETZ wird eine intelligente Steuerung von dezentralen Biogasanlagen mit BHKW entwickelt und erprobt.

Ansprechpartner

Jan Maier
Projektleitung
SWT AöR

FLEXIBILISIERUNG DES BETRIEBS

Biogasanlagen können nur im Dauerbetrieb effizient betrieben werden. Es wird also kontinuierlich Biogas produziert und in den BHKW in Strom und Wärme umgewandelt. Ein Teil der Wärme versorgt die Biogasanlagen mit der für den Gärprozess notwendigen Wärme. Außerdem wird die Wärme in ein Nahwärmenetz eingespeist. Eine Abschaltung des BHKW und damit der Wärmezufuhr würde die Wärmeversorgung gefährden und auch die Produktion von Biogas unterbrechen.

In Zukunft sollen die BHKW aber bei einem Überangebot von Strom im Verteilnetz abgeregelt werden. Die Wärmeversorgung der Biogasanlagen und der Nahwärmenetze soll dann über einen elektrischen Heizstab sowie einen Wärmespeicher sichergestellt werden.

Diese zusätzlichen Aggregate machen den Betrieb der Gesamtanlage flexibler. Bisher war nur ein möglichst ununterbrochener Stromerzeugungsbetrieb sinnvoll. Zukünftig gibt es zwei Betriebsarten:

  • Erzeugungsbetrieb
    Wenn im Verteilnetz Strom benötigt wird, erzeugt das BHKW aus dem Biogas Strom und Wärme. Der Strom wird wie bisher auch in das Verteilnetz eingespeist. Ein Teil der Wärme wird der Biogasanlage zugeführt oder im Wärmespeicher gepuffert.
  • Lastbetrieb
    Wenn zu viel Strom aus erneuerbaren Energiequellen im Netz vorhanden ist, schaltet sich das BHKW ab und das Biogas wird über die Sammelleitung abgeführt. Um das Verteilnetz zu entlasten, übernimmt der elektrische Heizstab die Wärmeversorgung der Biogasanlage. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Quellen wird damit sinnvoll verbraucht.
     

Die Ausstattung der Biogasanlagen mit einem Wärmespeicher und einem Heizstab hat mehrere positive Auswirkungen.

  1. Die Biogasanlagen können wie bisher kontinuierlich und damit effizient Biogas erzeugen.
  2. Die Wärmeversorgung des Nahwärmenetzes wird weiterhin sichergestellt.
  3. Durch den Wechsel zwischen Erzeugungs- und Lastbetrieb kann eine für das Verteilnetz wichtige Flexibilität geschaffen werden. Im Vergleich zu einer Batterie ist jedoch die Kapazität nicht begrenzt, da alle Betriebsarten auch dauerhaft möglich sind.
  4. Durch die Sektorenkopplung (Strom, Wärme, Gas) wird sichergestellt, dass die Energieflüsse jederzeit optimal genutzt werden.

Damit entstehen im Verteilnetz neue Flexibilitäten, die zur Stabilisierung genutzt werden können.

SELSBSTERLERNENDE STEUERUNG 

Für die Steuerung der Betriebsarten und damit der Flexibilitäten entwickelt das Projekt ein selbstlernendes System (neuronales Netz), das im Zusammenspiel mit dem System-Cockpit von DESIGNETZ die Steuerung und Regelung der Biogasanlagen autonom übernimmt.