Wie flexibilisierte Biogasanlagen smarter agieren und das Stromnetz noch besser entlasten können, ist derzeit Bestandteil eines Forschungsprojekts. Dazu entwickeln die Technische Hochschule Ingolstadt, die Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und das Elektrotechnik-Unternehmen Burgart GmbH eine selbstlernende Steuerung für Biogasanlagen. Diese soll den Betrieb in Kombination mit Photovoltaik (PV) hinsichtlich der Netzdienlichkeit und Wirtschaftlichkeit verbessern. Wie die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) als Projektträger von „Netflex“ berichtet, zeigen erste Tests an der Praxisbiogasanlage Zellerfeld, dass das System grundsätzlich erfolgreich arbeitet. Ein Optimierungsalgorithmus bilde das Kernstück der Steuerung. Dieser erstelle Einsatzfahrpläne für die Biogas-Blockheizkraftwerke. Entscheidungsgrundlage dafür seien die Wetter- und Leistungsprognosen für PV-Anlagen. Als weitere Steuerungsgrößen berücksichtige der Algorithmus den Wärmebedarf eines angeschlossenen Wärmenetzes, Speicherfüllstände der Biogasanlage und einen möglichst wirtschaftlichen Anlagenbetrieb. Für die Vorhersage der PV-Leistungen hätten die LMU-Forscher ein kamera- und satellitenbasiertes System entwickelt, das Wolken erkenne und deren Bewegung berechne, berichtete die FNR. In Simulationen habe das Netflex-Team verschiedene Betriebsmodi der Steuerung im Hinblick auf Ökonomie und Treibhausgaseinsparung verglichen. Im Ergebnis arbeite die Biogasanlage am wirtschaftlichsten, wenn die lokale PV-Anlage möglichst selten abgeschaltet werden müsse, gleichzeitig das Wärmenetz voll versorgt werde und sich die Steuerung ansonsten an maximalen Stromerlösen am Regelenergie- und Spotmarkt orientiere.
Wolken erschweren die Prognose
Für diesen Fall hat das Netflex-Team laut FNR eine um bis zu 39 % höhere jährliche Kapitalverzinsung im Vergleich zu einer konventionellen betrieblichen, Grundlast erzeugenden Biogasanlage mit Direktvermarktung ermittelt. Die Simulationen seien bereits 2020 durchgeführt worden und damit vor der Hochpreisphase an den Strombörsen. 2022 habe sich die Wirtschaftlichkeit der Biogasanlage mit Steuerung noch weiter verbessert. In Sachen Treibhausgaseinsparung habe die Simulation hingegen nur geringfügige Vorteile gegenüber konventionellen Anlagen ergeben, so die Fachagentur. Ursache sei der Teillastbetrieb mit schlechteren Wirkungsgraden.
Als Herausforderung habe sich die kurzfristige PV-Leistungsprognose im Minutenbereich herausgestellt, führte die FNR weiter aus. Insbesondere die Wolkenbildung mache die Prognose komplex, und es komme immer wieder zu Abweichungen zwischen der berechneten und der tatsächlichen Einstrahlung. Um Leistungsobergrenzen im Stromnetz einzuhalten, habe das Projektteam eine Optimierungsstufe entwickelt, die den Leistungsfluss verbessere.
