Wie können Kommunen schwankende erneuerbare Energieerträge, den Wärmebedarf und die lokale Energieerzeugung besser aufeinander abstimmen? Im Verbundprojekt "biovolatil" entwickeln und erproben die Projektpartner technische Lösungen, um Biomassevergaser mit Blockheizkraftwerken bedarfsgerecht zu betreiben und mit Geothermie sowie bestehenden kommunalen Energiesystemen zu koppeln. Ein neu entwickelter Reaktoreinsatz war bereits rund 3000 Betriebsstunden im Einsatz. Erste Versuche zur Produktgasrückführung zeigen zudem, wie sich der Betriebsbereich erweitern lässt.
Sonnen- und Windenergie stehen nicht jederzeit in gleicher Menge zur Verfügung. Zugleich schwankt der Energiebedarf im Tages- und Jahresverlauf. Um die lokale Energieerzeugung und den Energieverbrauch besser aufeinander abzustimmen, untersucht das Verbundprojekt »biovolatil« das Zusammenspiel von Biomassevergasern mit Blockheizkraftwerken (BHKW), Geothermie und bestehenden Energiesystemen. Das Ziel ist eine klimaneutrale, möglichst autarke und zugleich flexible kommunale Energieversorgung.
Im Mittelpunkt stehen konstruktive und verfahrenstechnische Anpassungen, die einen bedarfsgerechten Betrieb der Biomassevergasungs-BHKW ermöglichen. Der Projektpartner Burkhardt GmbH, ein Hersteller von Biomassekraftwerken, erprobt die Ansätze an einem Vergasersystem unter Praxisbedingungen. "Die Ergebnisse schaffen eine Grundlage, um solche flexiblen Anlagen künftig in reale Energiesysteme zu integrieren", sagt Projektleiter Johannes Voß vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.
Neuer Reaktoreinsatz unter Praxisbedingungen erprobt
Die Geometrie des Reaktoreinsatzes im Vergaser beeinflusst, wie viel Brennstoff die Anlage umsetzt und welche elektrische und thermische Leistung sie erzeugt. Das Projektteam hat daher einen alternativen Reaktoreinsatz entwickelt und in einem Demonstrator getestet. Er soll die Leistung des Biomassevergasungs-BHKW gezielt an einen geringeren Wärmebedarf anpassen. Die Konstruktion ist so ausgelegt, dass sich der Reaktoreinsatz mit geringem Aufwand in bestehenden Anlagen nachrüsten lässt. Eine erste Version war bereits rund 3.000 Betriebsstunden im Einsatz. Derzeit wird eine optimierte Variante erprobt. Untersucht werden insbesondere das Anlagenverhalten, die Betriebssicherheit und die Dauerhaltbarkeit. Künftig könnten Betreibende ihre Bestandsanlagen so im Rahmen regulärer Wartungsintervalle saisonal an den mittelfristigen Bedarf anpassen.
Ein weiterer Ansatz ist die Rückführung von Produktgas: Dabei strömt ein Teil des im Prozess erzeugten Gases zurück in den Vergasungsreaktor. Erste Versuchsreihen zeigen, dass dadurch das Betriebsverhalten gezielt beeinflusst und die minimale Anlagenlast verringert werden können. Die nächsten Tests sollen klären, wie groß das Flexibilisierungspotenzial ist und welche Betriebsstrategien sich daraus ableiten lassen.
Gesamtkonzept auf Basis realer Daten
Die bisherigen Erkenntnisse fließen in eine übergreifende Betriebsstrategie ein. "Wir diskutieren aktuell verschiedene Konzepte, um Biomassevergasungs-BHKW und Geothermie zu koppeln", so Johannes Voß. Reale, standortbezogene Daten aus den Energienetzen der Kommunen Oberhausen und Zittau bilden die Grundlage für die Bewertung. Anschließend vergleicht das Projektteam die Konzepte nach ökologischen und ökonomischen Kriterien.
Projektpartner und Förderung
Das Verbundprojekt "biovolatil" wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWE gefördert. Neben dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT sind folgende Partner Teil des Projektkonsortiums: Burkhardt GmbH, EnProCo Berlin GmbH, Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG, Hochschule Zittau/Görlitz und ifeu-Institut. Assoziierte Partner sind die Energieversorgung Oberhausen AG und die Stadtwerke Zittau GmbH.
