Biogasanlagen netzdienlich steuern

Forschende der Technischen Hochschule Ingolstadt, der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und das Elektrotechnik-Unternehmen Burghart GmbH haben im Projekt „Netflex“ eine selbstlernende Steuerung für Biogasanlagen entwickelt, die den Betrieb in Kombination mit einer Photovoltaikanlage in Bezug auf Netzdienlichkeit und Wirtschaftlichkeit optimiert. Erste Tests verliefen erfolgreich.

„Flexibilisierte Biogasanlagen könnten noch smarter agieren und das Stromnetz noch besser entlasten, wenn sie sich nicht nur an den Marktsignalen der Strombörse orientieren, sondern auf die lokale Stromerzeugung anderer erneuerbarer Anlagen reagieren“, heißt es in einer Mitteilung zu den ersten Ergebnissen des Forschungsprojektes, das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert wird. Börsenpreise würden bundesweit ausgeschrieben und bildeten die lokalen Verhältnisse nicht immer korrekt ab, weshalb die nun entwickelte Steuerung darauf abziele, Biogasanlagen so netzdienlich zu betreiben, dass sie PV-Anlagen im selben lokalen Stromnetz ergänzen.

Kernstück der Steuerung sei ein Optimierungsalgorithmus. Dieser nutze Wetter- und Leistungsprognosen für die PV-Anlagen ebenso wie Daten über den Wärmebedarf eines angeschlossenen Wärmenetzes und die Speicherfüllstände der Biogasanlage, um so Einsatzfahrpläne für einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb der Biogasanlage zu erstellen.

Wolkenbildung als Herausforderung

In Simulationen verglich das Netflex-Team verschiedene Betriebsmodi der Steuerung im Hinblick auf Ökonomie und Treibhausgaseinsparung. Im Ergebnis sei es am wirtschaftlichsten, wenn die lokale PV-Anlage möglichst selten abschalten muss, gleichzeitig das Wärmenetz voll versorgt wird und sich die Steuerung ansonsten an maximalen Stromerlösen am Regelenergie- und Spotmarkt orientiert, heißt es von Seiten der Forschenden.

In diesem Fall könne eine bis zu 39 Prozent höhere jährliche Kapitalverzinsung im Vergleich zu einer konventionell betriebenen, Grundlast erzeugenden Biogasanlage mit Direktvermarktung erreicht werden. In Bezug auf die Treibhausgaseinsparung hingegen habe die Simulation nur geringfügige Vorteile gegenüber der konventionellen Anlage gezeigt. Ursache sei der Teillastbetrieb mit schlechteren Wirkungsgraden gewesen, in dem die Flex-Anlage häufig lief.

Zur Vorhersage der PV-Leistung hatten die Forschenden der LMU eigens ein kamera- und satellitenbasiertes Vorhersagesystem entwickelt, das Wolken erkennt und deren Bewegung berechnet. Im Praxistest allerdings stellte sich die kurzfristige PV-Leistungsprognose im Minutenbereich als Herausforderung dar. Insbesondere durch die Komplexität der Wolkenbildung sei es immer wieder zu Abweichungen zwischen der berechneten und der tatsächlichen Einstrahlung gekommen. Um Leistungsobergrenzen im Stromnetz einzuhalten, entwickelte das Projektteam eine Optimierungsstufe, die den Leistungsfluss verbessern soll.