Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung einer selbstlernenden Steuerung zur Integration von Biogasanlagen in Netze mit hohem Anteil fluktuierender Stromerzeuger; Teilvorhaben 1: Entwicklung selbstlernende Biogasanlagensteuerung - Akronym: NETFLEX

Anschrift
Technische Hochschule Ingolstadt - Zentrum für Angewandte Forschung (ZAF)
Esplanade 10
85049 Ingolstadt
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Wilfried Zörner
Tel: +49 841 9348-2270
E-Mail schreiben
FKZ
22405217
Anfang
01.09.2018
Ende
31.08.2022
Ergebnisverwendung
Die im Projekt entwickelte Steuerung plant den Einsatz der Blockheizkraftwerke einer Biogasanlage automatisiert und vorausschauend, unter Berücksichtigung der Photovoltaik-Einspeisung, Wärmenachfrage- und Angebot im lokalen System, den technischen Eigenschaften der Anlagenkomponenten sowie des wirtschaftlichen Betriebs der Biogasanlage. Die Systemkomponeten Photovoltaik-Anlage, Biogasanlage, Stromnetz und Blockheizkraftwerke sind in unterschiedlichem Detailgrad modelliert und mit Messdaten validiert. Das größte Potential für den Einsatz der Steuerung liegt in der Mittelspannungsebene des Stromnetzes. Die Steuerung besteht grundlegend aus einer Optimierung und einer Nachregelung. Der hinterlegte Optimierungsalgorithmus bestimmt die Leistungsabgabe der Biogasanlage unter definierten Nebenbedingungen in zwei Iterationen. In der ersten Stufe wird der Einsatz des Systems langfristig und ökonomisch geplant. Die ermittelten Sollwerte werden dann in der zweiten Iteration durch eine Leistungsflussoptimierung hochaufgelöst dargestellt. Der langfristige Optimierungsalgorithmus konnte in den durchgeführten Testläufen den ökonomischen Betrieb der Biogasanlage zuverlässig und optimal planen. Mit dem Einsatz der kurzfristigen Optimierungsstufe kann eine zusätzliche Sicherheit für die Einhaltung von Leistungslimitierungen geschaffen werden, allerdings wird der Betrieb aufgrund der Ungenauigkeiten der Photovoltaik-Prognose eingeschränkt. Eine sichere Einhaltung von Leistungslimitierungen kann aufgrund von Prognosefehlern nicht garantiert werden. Für einem Einsatz der entwickelten Steuerung werden folgende Hemmnisse identifiziert: - Die Vorhersagequalität der Einstrahlungsprognose ist limitiert. Vor allem bei der Betrachtung inminütlichen Zeitbereichen müssen daher große Varianzen bei der Einsatzplanung berücksichtigt werden. - Bei einer Übertragung der Steuerung auf andere Biogasanlage müssen große Anpassungen vorgenommen werden.
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Projekts ist die Entwicklung von innovativen Regelungsstrategien und Geschäftsmodellen sowie die Entwicklung einer selbstlernenden Steuerung für Biogasanlagen (BGAs) zur Vermeidung kurzfristiger, tageszeitlich auftretender Netzüberlastung im ländlichen Verteilnetz. Die Steuerung soll die lokalen Bedürfnisse des Verteilnetzes mit hohem Anteil fluktuierender Energieerzeuger ins Zentrum der vorausschauenden Fahrplanerstellung für BGAs rücken. Die Steuerung soll auf Schwankungen von Photovoltaikanlagen (PV) kurzfristig und selbstlernend reagieren. Hierzu werden laufend Wetterprognosen aus Modellen und modernen Nowcasting-Verfahren sowie PV-Strom-Einspeiseprofile, realer am Stromnetz angeschlossener PV-Anlagen, in den Steuerungsablauf integriert. Es werden Verbesserungen bisher verfügbarer Wetterprognosen hinsichtlich kleinräumiger und kurzfristiger Schwankungen bei sehr kurzen Vorhersagehorizonten auf Basis hochaufgelöster Satelliten- und Wetterkameradaten integriert. Die Stromerzeugung und die gleichzeitige Versorgung von Wärmenetzen durch BGAs werden untersucht. Zusätzlich soll die Steuerung der BGA Zellerfeld auf Netzbedürfnisse sensibilisiert und verbessert sowie das bestehende Monitoring weitergeführt werden.

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