Ziel

• Variable Biogasproduktion durch flexible, bedarfsgerechte Substratzugabe und praktische Erprobung des Konzepts.

Aufgaben

• Anpassung der Substratzugabe bei Biogasanlagen an Netzfahrpläne, die den zu erwartenden Stromverbrauch vorgeben
• Entwicklung von Regelalgorithmen für alle zentralen und peripheren Anlagenkomponenten unter Berücksichtigung von Substrateigenschaften und dem sich ausbildenden Strömungszustand
• Optimierung des Substrataufschlusses und der Rührprozessparameter sowie Weiterentwicklung und Anpassung der Rührtechnik
• Praktische Erprobung der neuen Systemlösung in der Forschungsbiogasanlage „Unterer Lindenhof“ der Universität Hohenheim

Status Quo

• Strom und Wärme aus Biogas tragen heute substanziell zur Energiewende bei.
• Biogas entsteht in Fermentern rund um die Uhr und wird bislang in der Regel kontinuierlich verstromt.
• In den kommenden Jahren läuft die nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) garantierte 20-jährige Vergütungsdauer nach und nach für viele der rund 9.000 Biogasanlagen in Deutschland aus.
• Biogasanlagen sollen auch künftig den bestmöglichen Beitrag zur Energiewende leisten und die fluktuierende Stromerzeugung aus Sonne und Wind ausgleichen können. Dies setzt eine flexible, nachfrageorientierte Strom- und ggf. auch Wärmeproduktion voraus. So können Angebotslücken bei anderen erneuerbaren Energien kompensiert werden.
• Ein Weg zur Flexibilisierung einer Biogasanlage besteht in der Erweiterung der Gasspeicherkapazitäten. Diese Maßnahme ist jedoch häufig nicht wirtschaftlich darstellbar, zudem steigt bei großen Gasspeichern der Aufwand zur Anlagensicherheit.

Vorteile

• Das OptiFlex-Konzept soll sich nicht nur für den Betrieb neuer, sondern insbesondere auch für bestehende Anlagen eignen.
• Es kann als „Post-EEG-Strategie“ mit vergleichsweise geringen zusätzlichen Aufwendungen einen Beitrag dazu leisten, Biogasanlagen effizienter und zukunftsfähiger zu machen.
• Im Idealfall erzeugen flexibilisierte Biogasanlagen mit diesem Konzept bedarfsgerechten Strom so wirtschaftlich, dass sich ihr Betrieb auch ohne bzw. mit deutlich reduzierten Vergütungssätzen aus dem EEG lohnt.
• Die Erkenntnisse aus dem Projekt zur Optimierung des Rührregimes sind ohne Weiteres auch auf kontinuierlich beschickte Anlagen übertragbar und ermöglichen somit auch hier einen stabilen und effizienten Biogasprozess.

Projektdaten und –partner

Das Vorhaben „Optimierung des Betriebs und Designs von Biogasanlagen für eine bedarfsgerechte, flexibilisierte und effiziente Biogasproduktion unter Berücksichtigung der Prozessstabilität als Post-EEG-Strategie (OptiFlex)“ wird in fünf Teilvorhaben mit den folgenden Förderkennzeichen umgesetzt:

• 22402716: Großtechnische Validierung - Universität Hohenheim - Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie
• 22401617: Weiterentwicklung Regelungskonzept - Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme
• 22401717: Weiterentwicklung MPC (modellbasierte prädikative Regelung) - DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH
• 22402017: Optimierung Rührprozessparameter - Technische Universität Berlin - Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik - Fachgebiet Verfahrenstechnik
• 22402117: Entwicklung Rührtechnik - Maier Energie und Umwelt GmbH

Projektlaufzeit: Oktober 2017 – September 2020