Versorgungssicherheit mit flexiblen Biogasanlagen

BHKW sind regelbare Erzeuger und könnten im Prinzip an den Bedarf angepasst, also flexibel betrieben werden. Die elektrische Leistung an Biogasanlagen wurde aber bis 2014 auf die stetig erzeugte Biogasmenge ausgelegt. Die Motoren laufen deshalb bisher Tag und Nacht. Die bestehenden Anlagen können in naher Zukunft und zu günstigen Kosten von ihrem üblichen Grundlastbetrieb auf flexible Betriebsweise umgestellt werden.

Mit einer inzwischen erreichten Stromeinspeisung von rund 3,5 GW im Jahresmittel („Bemessungsleistung“) könnten durch konsequente Flexibilisierung etwa 10 – 15 GW flexible Spitzenleistung aus Biogas bereitgestellt werden. Damit würden sich ohne größere Substrat- und Biogaserzeugung etwa ein Drittel des prognostizierten Leistungsbedarfs zu Zeiten hoher Residuallast decken lassen.

Werden Biogas-Anlagen konsequent flexibilisiert, dann funktionieren sie als Speicherkraftwerk, also gleichzeitig als Energiespeicher und als Erzeuger.

Abbildung 3 zeigt schematisch die Flexibilisierung einer Biogasanlage auf. Die bisher stetig einspeisende Biogas-Anlage (1) wird um einen Gasspeicher, ein weiteres BHKW und einen Wärmespeicher ergänzt (2). Ab dann kann das BHKW ruhen, wenn genügend EE-Strom verfügbar ist. Das stetig entstehende Biogas wird im Biogasspeicher aufgefangen und steht zur Verfügung, wenn in Zeiten hoher Residuallast die beiden BHKW mit höherer Leistung einspeisen – vor allem morgens und abends an Werktagen. Der Wärmespeicher nimmt die BHKW-Wärme in der Betriebsphase auf und sichert die Wärmeversorgung während der BHKW-Ruhe.

Abbildung 4: Flexibilisierung einer Biogasanlage, Quelle: AEE (2017)

Typischerweise werden flexibilisierte Biogasanlagen, bei konstanter Biogaserzeugung, ihre Stromeinspeisung innerhalb einiger Stunden des Tages disponieren. Fertiges Biogas kann, je nach Speichergröße, über mehrere Stunden bis hin zu wenigen Tagen  angesammelt werden.

Zudem lassen sich Biogasanlagen mittelfristig und saisonal über das Fütterungsmanagement flexibilisieren, indem z.B. bei vermindertem Energiebedarf im Sommer die Fütterung verringert und bei erhöhtem Energiebedarf im Winter die Fütterung gesteigert wird.

Bei längeren Flautenzeiten mit schwacher Windernte oder bei Kälteperioden können geeignete Anlagen aber auch die Biogaserzeugung nach wetterbedingten Bedarfsänderungen variieren. Das Fütterungsmanagement, z.B. mit schnell vergärbaren Biogassubstraten wie Zuckerrüben, kann die Gasbildung schnell steigern, sodass in den flexiblen BHKW zeitweilig deutlich mehr Strom und Wärme erzeugt wird.

Durch große Wärmespeicher wird die Wärmelieferungen zeitlich von der Stromerzeugung entkoppelt. Damit lassen sich auch längere Perioden hohen Wärmebedarfs bedienen. Das Biogas-Substrat lässt sich damit auch saisonal speichern. Statt den Strom zu speichern, wird er dann bedarfsgerecht erzeugt.