Zwei neue Forschungsprojekte am Kompetenzfeld Erneuerbare Energien an der Hochschule Ingolstadt

15.06.2011

• Start der Forschungsvorhaben „BioStrom – Steuerbare Stromerzeugung“ und „TPS-Kollektorfertigung“

• Abschlussbericht im Forschungsprojekt „Ökologische und ökonomische Optimierung von bestehenden und zukünftigen Biogasanlagen“

Das Kompetenzfeld Erneuerbare Energien des Instituts für Angewandte Forschung (IAF) an der Hochschule Ingolstadt arbeitet in den kommenden drei Jahren unter der Leitung von Prof. Wilfried Zörner mit Hochdruck am Forschungsprojekt „BioStrom“. Das Vorhaben widmet sich der Entwicklung eines Systems zur steuerbaren, bedarfsgerechten Stromerzeugung durch Biogasanlagen. Gerade der von der Bundesregierung beschlossene Atomausstieg wird zu einem Schub bei den Erneuerbaren Energien führen.

„Mit dem Ausbau der erneuerbaren, jedoch stark schwankenden Stromerzeugung durch Wind- und Solarenergie steigt die Anforderung an die Versorgungssicherheit. Um die Netzstabilität auch in Zukunft sicherzustellen, müssen Potenziale im Bereich des Lastmanagements und neuer Speichertechnologien erschlossen werden“, erläutert Prof. Wilfried Zörner, Wissenschaftlicher Leiter des Kompetenzfeldes, eine Hauptproblematik der Einbindung zunehmender Strommengen aus Erneuerbaren Energien. Die steuerbare Stromerzeugung aus Biogas hat dabei ein besonders großes technisches und wirtschaftliches Potenzial. Es kann ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden als beispielsweise bei der Speicherung von Strom in Pumpspeicherkraftwerken oder durch Druckluftspeicher.

Deshalb ist das primäre Ziel des Vorhabens, bereits bestehende Biogasanlagen in die Lage zu versetzen, als steuerbare Stromerzeuger zu arbeiten und damit zur Erhöhung der Netzstabilität beizutragen. Hierbei werden konkrete Lösungen sowohl im technischen als auch im (genehmigungs-)rechtlichen Kontext erarbeitet. Somit werden Biogasanlagen frühzeitig, durch z.B. den Einsatz von effizienten Gasspeichertechnologien, in die Lage versetzt, Lastmanagement zu betreiben und damit als steuerbare Stromerzeuger in Aktion zu treten.

Das Vorhaben mit einem Projektvolumen von über 470.000 Euro wird über drei Jahre durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) gefördert. Zudem besteht eine Kooperation mit der UTS Biogastechnik GmbH, einem führenden Biogastechnik-Unternehmen in Deutschland.

Das Kompetenzfeld Erneuerbare Energien kann zur Bearbeitung dieses Forschungsprojekts bereits auf umfangreiche Erfahrungen im Bereich der Biogasanlagen zurückgreifen. So wurde in Zusammenarbeit mit der FH Münster und dem Institut für Energie und Umweltforschung Heidelberg gerade erst das Projekt „Ökologische und ökonomische Optimierung von bestehenden und zukünftigen Biogasanlagen“ abgeschlossen. Dabei wurden jeweils zehn typische Biogasanlagen in Bayern und Nordrhein-Westfalen hinsichtlich Effizienz und Betriebsweise untersucht. Ziel des ebenfalls vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit geförderten Vorhabens war es, konkrete, in die Praxis leicht umsetzbare Lösungsansätze zu erarbeiten und diese für Planer, Hersteller und Anlagenbetreiber verständlich darzustellen. Die im Projekt entstandenen Konzepte zielen darauf ab, die Wirtschaftlichkeit von bestehenden und zukünftigen Biogasanlagen zu erhöhen sowie gleichzeitig die Treibhausgasemissionen zu minimieren. Der umfassende Abschlussbericht steht in digitaler Form unter http://www.haw-ingolstadt.de/iaf/kompetenzen/erneuerbare-energien.html zum Download zur Verfügung.

Parallel zum Forschungsvorhaben „BioStrom“ wird am Kompetenzfeld Erneuerbare Energien das Forschungsprojekt „TPS-Kollektorfertigung“ bearbeitet. Die Entwicklung einer neuen Generation solar-thermischer Kollektoren für eine vollautomatisierte Fertigung wird dabei angestrebt. Bis zum Jahre 2020 wird ein Marktvolumen für solar-thermische Kollektoren von rund 8,5 Mio. m²/a prognostiziert. 2009 lag die produzierte Kollektorfläche noch bei nur 1,7 Mio. m²/a, so dass mit einem jährlichen Zuwachs von mehr als 15 % zu rechnen. Angesichts der deutlich steigenden Produktionszahlen in der Kollektorfertigung verbunden mit einem hohen Preisdruck und wachsenden Qualitätsanforderungen sind die Kapazitätsgrenzen heutiger Fertigungslinien erreicht. Prof. Zörner: „Seit der Entwicklung der ersten Flachkollektoren in den 80er Jahren wurde die konstruktive Gestaltung kaum verändert, so wurden bisher Fertigungsanlagen an den suboptimalen Kollektoraufbau angepasst.“

Die aktuell verhältnismäßig geringen Produktionskapazitäten sind nicht zuletzt dem für die Fertigung ungünstigen konstruktiven Aufbau konventioneller Flachkollektoren geschuldet, der einen hohen manuellen Anteil an Arbeitsschritten notwendig macht. Vor diesem Hintergrund zeigt sich ein sehr großes Potenzial verbunden mit erheblichem Forschungsbedarf bei der integrierten Optimierung von Konstruktion und Produktion von solar-thermischen Kollektoren. Das Kompetenzfeld entwickelt in diesem Zusammenhang mit der Bystronic Lenhardt GmbH, einem großen Hersteller von Fertigungslinien in der Isolierglastechnik, in den kommenden drei Jahren ein an eine vollautomatisierte Fertigungslinie angepasstes Kollektordesign. „Mittels modernster Klebetechnik, die bereits Standard in der Isolierglasfertigung ist sowie der Verwendung neuer Materialien und weniger Einzelteilen sollen die Kollektorausbringung um 50 % gesteigert und die Herstellkosten gleichzeitig um 30 % gesenkt, werden“, so Prof. Zörner weiter. Das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) geförderte Projektvolumen beläuft sich auf 466.000 Euro.