DBFZ: Biogasanlagen flexibler ins Stromnetz einbinden

31. Mai 2016 | Kira Crome

© Wilhelmine Wulff/pixelio.de

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Wie können bestehende Biogasanlagen, die für einen konstanten Energieoutput ausgelegt sind, umgerüstet werden, um sie als flexiblen Puffer in das Stromsystem einzubinden? Das Deutsche Biomasseforschungszentrum hat dazu einen wissenschaftlichen Überblick zu den verschiedenen technischen Ansatzmöglichkeiten vorgelegt. Das Hintergrundpapier fasst den Stand der Flexibilisierung von Biogasanlagen und des rechtlichen Rahmens zusammen.

Ein besserer Ausgleich von Angebot und Bedarf, eine Erhöhung der Versorgungssicherheit und der Systemstabilität – das verspricht die Sektorenkopplung. „Außerdem setzt sie Synergieeffekte frei und optimiert das Gesamtsystem dadurch auch ökonomisch“, erklärt Professor Clemens Hoffmann, Institutsleiter des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik den Begriff, der derzeit die Debatte um die Zukunft des Energiemarktdesigns prägt. Die Verknüpfung des zentralen Stromsektors mit der Wärmeversorgung und dem Mobilitätsmarkt auf Basis fluktuierender regenerative Energiequellen setzt vor allem Flexibilität im Stromsystem voraus. Biomasseanlagen können in einem solchen System, das konventionelle Kraftwerke zunehmend verdrängt, eine zentrale Rolle spielen. Welche Flexibilitätsoptionen sie bieten, beschreibt ein Hintergrundpapier des Deutschen Biomasseforschungszentrum (DBFZ). Es spiegelt den aktuellen Forschungsstand des DBFZ wieder, das als zentrale Institution untersucht, wie die begrenzt verfügbaren Biomasseressourcen nachhaltig, effizient und effektiv das bestehende und künftige Energiesystem stützen können.

Bestandsanlagen flexibilisieren
In Deutschland wird die Flexibilisierung von Biogasanlagen seit 2012 über die Flexibilitätsprämie im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) angereizt. Als Folge haben sich bis Mitte 2015 rund 3.000 Betreiber von Biogasanlagen für den Erhalt der Prämie in Deutschland bei ihrem Netzbetreiber angemeldet. Weil mit der Novellierung des EEG im Jahr 2014 und der Einführung der Direktvermarktung von aus Biomasse erzeugten Stroms die Vergütungshöhe zum Anfang dieses Jahres stark gesunken ist, wurden seit 2014 immer weniger neue Biomasseanlagen errichtet. Bei den derzeit diskutierten Vorschlägen für die weitere Förderung von Biomasse im neuen EEG 2016, würde die bundesweite Stromerzeugung von 38,36 Terrawattstunden (2014) auf maximal 8,7 Terrawattstunden im Jahr 2035 sinken, hat das DBFZ in einer Prognose zur Entwicklung von Biomassebestandsanlagen errechnet. Perspektivisch müssten somit vor allem Bestandsanlagen als Flexibilitätspuffer in einem sektoral gekoppelten Energiesystem agieren. Doch die sind gegenwärtig für diese Aufgabe noch gar nicht gerüstet. „Technisch wurden landwirtschaftliche Biogasanlagen überwiegend für einen konstanten Energieoutput ausgelegt“, beschreiben die DBFZ-Wissenschaftler die Herausforderung. „Daher ist es wichtig, die bisher praktizierte und relativ einfach zu implementierende kurzfristige Flexibilität an Biogasanlagen technologisch so weiter zu entwickeln, dass auch ein- oder mehrtägige und saisonale Fluktuationen ausgeglichen werden können, für die es weniger technologische Alternativen gibt.“

Optionen für die Flexibilisierung von Biogasanlagen (angepasst nach Szarka u.a., 2013); BHKW=Blockheizkraftwerk, IKT=Informations- und Kommunikationstechnologie (Bild: DBFZ, 2016)

Optionen für die Flexibilisierung von Biogasanlagen (angepasst nach Szarka u.a., 2013); BHKW=Blockheizkraftwerk, IKT=Informations- und Kommunikationstechnologie (Bild: DBFZ, 2016)

Das Papier zeigt in vier Kapiteln überblicksartig den Status quo der Flexibilisierung von Biogasanlagen in Deutschland auf und stellt deren Bedeutung für die Integration der fluktuierenden erneuerbaren Energien in das Energiesystem vor. Es erläutert verschiedene technische Flexibilisierungsansätze auf Basis des jeweiligen Standes der Technik. Zentrale Optionen sind die Anlagentechnik, die Gasaufbereitung zu Biomethan zur Einspeisung in das Erdgasnetz, das Fütterungsmanagement und die Sektorenkopplung als Power-to-Gas-Lösung. Schließlich diskutiert das Papier die zentralen Bezüge zum aktuellen Rechtsrahmen.

Biogasanlagen sind klimafreundlich. Aber wie sehr?
Unterdessen hat eine Expertengruppe zum Ressourcenmanagement Bioenergie (ExpRessBio) am bayerischen Technologie- und Förderzentrum ein methodisches Regelwerk zur Analyse und Bewertung der ökologischen und ökonomischen Wirkung von Bioenergieanlagen erarbeitet. Damit werde es möglich, den Klimabeitrag von Biomasseanlagen genau zu beziffern, erklärt Forschungsleiter Edgar Remmele vom TFZ. Bislang hätte es die Unterschiedlichkeit verschiedener wissenschaftliche Ansätze erschwert, exakte Aussagen darüber zu treffen, in welchem Umfang einzelne Bioenergienutzungstechnologien dazu beitragen, Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Man habe die verschiedenen Ansätze harmonisiert und damit eine Grundlage geschaffen, um für die künftige Bewertungen der Bioenergienutzung und ihrer Produkte vergleichbare und transparente Bilanzergebnisse sicherzustellen. Die Bewertung solle helfen, die Produktion und Nutzung von Bioenergieressourcen klimafreundlicher und effizienter zu gestalten. Das betrifft nicht nur das klimaschonende Düngemanagement bei Biomassepflanzen- und Rapsanbau, sondern auch die effiziente Wärmebereitstellung. Ferner bewerteten die Wissenschaftler auch den volks- und betriebswirtschaftlichen Nutzen optimierter Verfahrensketten.

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