Die Stabilität der Stromnetze und damit die Versorgungssicherheit in Deutschland jederzeit zu gewährleisten, ist ein wesentlicher Schwerpunkt der Energiewende. Gerade bei der zunehmenden Einspeisung fluktuierender erneuerbarer Stromerzeuger, wie Windkraft oder Photovoltaik (PV), kommt es jedoch vermehrt zu Engpässen oder zu einer Überlastung der Verteilnetze. Das Nadelöhr zum Mittelspannungs-Verteilnetz, in das PV- und Biogasanlagen einspeisen (bis 50 kV), ist der sogenannte Netzverknüpfungspunkt (NVP), der für eine maximale Stromeinspeisung ausgelegt ist. Bei Überschreiten dieser Leistung werden die Anlagen, um die Netzstabilität zu sichern, abgeregelt. Diese Belastung ohne kostenintensiven Netzausbau zu reduzieren, hat sich das Institut für neue Energie-Systeme (InES) gemeinsam mit den Projektpartnern im Projekt „FlexFuture – Integration von Biogasanlagen in Netze mit hohem Anteil fluktuierender Stromerzeuger“ zum Ziel gesetzt. Die Wissenschaftler nutzten die Regelbarkeit von Biogasanlagen für den regionalen Lastausgleich. Das heißt, kurzfristige Schwankungen im Stromnetz werden über die regelbare Stromproduktion der Biogas-Blockheizkraftwerke (BHKW zur Erzeugung von Strom und Wärme) ausgeglichen. Auf Basis von Prognosen der PV-Einspeisung wird der Lastausgleich vorgenommen.
„Wir haben im Realbetrieb an der Biogasanlage Zellerfeld in Bayern gezeigt, dass durch eine intelligente Anlagensteuerung Stromspitzen in der Einspeisung erneuerbaren Stroms vermieden werden können“, erklärt Prof. Wilfried Zörner, Projektleiter am Institut für neue Energie-Systeme (InES) an der Technischen Hochschule Ingolstadt. Zusammen mit dem Biogas-Technik-Hersteller UTS Products GmbH und dem Standortentwickler PROLIGNIS Energie Consulting GmbH, sowie dem Steuerungshersteller Elektro Burghart GmbH & Co. KG wurde ein Steuerungskonzept zur automatisierten und verteilnetzorientierten Fahrweise von Biogasanlagen entwickelt, welches auf Praxisanlagen übertragbar ist. So können durch die Installation weiterer BHKW und entsprechend dimensionierter Gasspeicher an der Biogasanlage zusätzliche Kapazitäten für die Erzeugung von Strom bereitgestellt werden. Im Fall einer hohen PV-Einspeisung kann die Stromerzeugung am Biogas-BHKW heruntergefahren oder sogar ausgesetzt werden. In Zeiträumen geringer Sonneneinstrahlung wird durch die BHKW mehr Biogas zu Strom und Wärme umgewandelt.
Die Entwickler hatten dabei nicht nur die Netzdienlichkeit, d. h. den Beitrag zur Stabilisierung der Stromnetze, sondern auch die Ertragssteigerung für den Biogasanlagenbetreiber im Blick. Für den BHKW-Betrieb wurden im Projekt Fahrpläne für jeweils 32 Stunden im Voraus generiert. Diese berücksichtigen einerseits den Füllstand des Biogasspeichers und die tagesaktuellen Wetter- und Einstrahlungsprognosen und andererseits die Preisentwicklung an der Strombörse EPEX SPOT SE. So konnte der Biogasstrom vor allem in Zeiten hoher Strompreise bereitgestellt werden. Durch die flexible Fahrweise der Biogasanlage wurde zeitgleich die lokale PV-Einspeisung ausbalanciert.
Das Projektteam, inklusive dem Anlagenbetreiber Biogas Zellerfeld GmbH & Co. KG, dem Stromvermarkter der Lechwerke AG und dem Verteilnetzbetreiber LEW Verteilnetz GmbH, sieht nach dem erfolgreichen Projekt noch einige Herausforderungen: So ist das Anlagenmonitoring beider Stromerzeuger mit einem hohen technischen Kommunikations- und Vernetzungsaufwand verbunden. In einer Zukunft mit zunehmend vernetzten Energieanlagen müssen diese sensibler aufeinander reagieren können. Die wichtige Prognose der PV-Einspeisung kann beispielsweise durch die Installation eines Wolken-Tracking-Systems verbessert werden. Damit kann eine noch gezieltere Anpassung der Stromerzeugung aus Biogasanlagen an die PV-Einspeisung ermöglicht werden. Des Weiteren bieten die derzeitigen Rahmenbedingungen und Gewinnmöglichkeiten keine Anreize für Anlagenbetreiber ihre Biogasanlagen im Hinblick auf die Netzdienlichkeit zu flexibilisieren.
Die konkreten Ergebnisse werden demnächst im Endbericht des Projektes veröffentlicht. Das Projekt wird im Rahmen des Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert.
