Innovationsfonds
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DaS inov BHKW

Machbarkeitsstudie zur Optimierung von Bau- und Einsatzplanung von BHKW im Kontext regionaler Einsatzfelder, mit zur Hilfenahme von unterschiedlichen Datenquellen.

Die intelligente Steuerung von einem BHKW für eine immer bessere Wärmeprognose durch Integration strommarktoptimierter Erkenntnisse ist kein neues Themenfeld in der Energiebereitstellung. Viele Projekte befassen sich mit der Frage, wie man solche Anlagen flexibilisieren und aufschalten kann. Dabei liegt der Fokus trotz Mechanismen wie dem Zusammennehmen von kleineren Verbrauchseinheiten zu virtuellen Kraftwerken auf überregionalen Marktstrukturen und kumulierten Mengengerüsten. Doch das Energiesystem wandelt sich hin zu dezentralen Energiezellstrukturen und Direktvermarktungsmechanismen. Nach heutigem Stand sind diese noch nicht wirtschaftlich. Je dezentraler sich das Energiesystem unserer Zukunft gestaltet, desto mehr rücken Kleinstanlagen und Quartierskonzepte in den Fokus. Bis jetzt adressiert der Markt diese nicht. Je kleinteiliger die Strukturen werden, desto weniger greifen die Standardlastprofile und müssen folglich durch individualisierte bzw. flexibilisierte Verbraucher- oder Prosumerlastprofile ersetzt werden. Damit steigt die Komplexität der Wärmeprognose für die Beschaffung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Wärmegarantie und dem Betrieb der Anlagen im wirtschaftlichen Optimum. Ausgehend von der gesetzlichen Anpassung des Produkts der Betriebskostenabrechnung, die dazu führt, dass es zu einer deutlichen Steigerung der Datengranularität durch Fernauslesung von Verbräuchen kommt, stellt sich die Frage, ob diese einen elementaren Baustein bei der Umsetzung von Marktmechanismen im regionalen Kontext liefert. Im Rahmen dieses Projekts möchte das Team in einer Machbarkeitsstudie untersuchen, ob es möglich ist, auf Basis unterschiedlicher Daten-quellen (Verbrauchsdaten, Wetterprognose, BHKW-Betriebsdaten, …) die Bau- und Einsatzplanung von BHKW im Kontext regionaler Einsatzfelder zu optimieren. Konkret sind z.B. die Absicherung der Verfügbarkeit von Wärme sowie die Erhöhung der Auslastung der Anlage denkbar. Gleichzeitig fließen Erfahrungen der Planungsstelle für BHKW (badenovaWÄRME-PLUS) und Ergebnisse aus der strommarktorientierten Beschaffung (badenova) in den Algorithmus mit ein. Ziel des Projektes ist es, in kleinen Iterationszyklen und stetigen Tests in Feldversuchen die Erkenntnis für eine Entscheidung über die Investition und Entwicklung einer datengetriebenen Dienstleistung zu gewinnen.

Wie ein Wärmenetz optimiert werden kann, damit unterschiedliche dezentrale Wärmeerzeuger möglichst effizient zusammenspielen, wird auch im Zusammenschluss des Wärmenetz Kehl pilothaft umgesetzt, einem anderen ebenfalls vom Innnovationsfonds geförderten Projekt.

Projektdaten

Projektnummer 2020-09
Projektart Forschung und Studien
Projektträger E-MAKS GmbH & Co. KG
Laufzeit 01.07.2019 - 31.07.2021
Zuschuss 150.000€

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Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Auswirkungen von Ureasehemmstoffen auf die Mikrobiologie und die Grundwasserqualität
Freiburg

Ureasehemmstoffauswirkung im Grundwasser

Entsprechend der Fassung der Düngeverordnung vom 26. Mai 2017 darf Harnstoff als Düngemittel ab dem 1. Februar 2020 zur Düngung nur noch aufgebracht werden, soweit ihm ein Ureasehemmstoff zugegeben ist oder unverzüglich, jedoch spätestens innerhalb von vier Stunden nach der Aufbringung eingearbeitet wird. Hierfür sind laut der Düngemittelverordnung vom 05. Dezember 2012 zwei Stoffe bzw. Stoffgemische zugelassen. Informationen zur Wechselwirkung mit der Mikrobiologie sowie zum Abbau- oder Verlagerungsverhalten der einzelnen Ureasehemmstoffe sind bislang nur unzureichend dokumentiert. Um diese Wissenslücke zu schließen, sollen Versuche im Feld- und Labormaßstab durchgeführt werden. Im Feld werden in zwei Wasserschutzgebieten Bodenproben von Ackerflächen entnommen, die mit Harnstoff mit und ohne Ureasehemmstoff gedüngt wurden. Diese Proben werden hinsichtlich summarischer mikrobiologischer Parameter (Kulturverfahren) und auf Ureasehemmstoffe untersucht. Parallel sollen in Lysimeterversuchen im Labor unterschiedliche Ureasehemmstoffe bei gleichen Bedingungen eingesetzt werden. Das anfallende Sickerwasser wird auf die eingesetzten Ureasehemmstoffe und die entsprechenden mikrobiologischen Parameter analysiert. Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Ureasehemmstoffen und Mikrobiologie näher zu charakterisieren. Weiterhin sollen die generelle Beimischung geprüft und Empfehlungen zur Auswahl eines geeigneten Ureasehemmstoffes mit möglichst geringer Grundwassergefährdung gegeben werden. Die aussagekräftigsten Parameter zur Standorteinschätzung sollen identifiziert und daraus eine übertragbare Monitoringstrategie abgeleitet werden. Diese Betrachtungen beinhalten neben den Auswirkungen der betrachteten Ureasehemmstoffe auf die Mikrobiologie und dem Abbau der Stoffe durch Mikroorganismen auch die Bewertung einer möglichen Reduzierung klimarelevanter Gase.

Innovations- und Effizienznetzwerk für Industrie und Gewerbe
Freiburg

Innovations- und Effizienznetzwerk für Industrie und Gewerbe

Industrie und Gewerbe machen ein Viertel des Energieverbrauchs in Baden-Württemberg aus. Besonders für Unternehmen mit energieintensiven Herstellungsverfahren sind die Energiekosten ein wesentlicher Kostenfaktor. Gleichzeitig gibt es bei vielen Unternehmen noch ungenutzte Einsparpotentiale, z. B bei der Abwärmenutzung, auch über das eigene Unternehmen hinaus. Besonders kleinere und mittelständische Unternehmen haben oft nicht die Ressourcen, um in innovative Techniken zu investieren oder um verschiedene Effizienzlösungen zu evaluieren. Umgekehrt fehlen Universitäten und Forschungsinstitutionen oft Wirtschaftspartner, um ihre Ideen zu einem marktreifen Produkt zu entwickeln. Das Leuchtturmprojekt „Vernetzte Industrie“ bringt diese Partner zusammen und investiert in Infrastruktur und Wissenstransfer. Das Projekt besteht aus drei Teilbereichen, die sich jeweils verschiedener Aspekte und Bedürfnisse annehmen: Die Verbundforschung, das Cluster InnoEFF und der Infrastrukturträgergesellschaft (ITG). Ziel der ITG ist es, die regionale Infrastruktur effizienter zu gestalten, z. B. durch Investitionen in Energiekonversionsanlagen und in die Kommunikationsstruktur innerhalb von und zwischen Unternehmen. Unter Leitung der Fraunhofer Gesellschaft verfolgt RegioWin zweitens angewandte Forschung in den Effizienztechnologien. Diese Forschung in die Wirtschaft zu bringen und aus innovativen Ideen neue Produkte und Dienstleistungen zu entwickeln ist wiederum die Aufgabe der ITG. Das Innovations- und Effizienzcluster (InnoEFF) bietet als dritter Teilbereich Unternehmen die Möglichkeit, sich mit anderen Firmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen zu vernetzen und die gemeinsamen Ressourcen zu nutzen. Daraus ergeben sich Vorteile und Mehrwert für alle Beteiligten. Das gesamte RegioWin-Projekt sensibilisiert Unternehmen für das Thema Energieeffizienz und bietet Ressourcen zur Weiterentwicklung und Zugang zur neuesten Forschung. Forschungsinstitutionen können zusammen mit Unternehmen Forschungsprojekte zu marktreifen Produkten zu entwickeln, für die Anbieter effizienter Infrastruktur ergeben sich neue Märkte sowie die Möglichkeit, die eigenen Anlagen durch Expertenwissen zu modernisieren. Das Cluster widmet sich insbesondere den Themen nachhaltige Energiesysteme und Digitalisierung, innovative Energielösungen und Querschnittstechnologien. Über diese Themen tauschen sich die Beteiligten aus Wissenschaft und Wirtschaft mehrmals jährlich in Innovationsforen aus, um neue Lösungs- und Vermarktungswege zu finden. Ein Talentpool vermittelt zwischen hochspezialisieren Fachkräften, Unternehmen und Forschungsinstitutionen. Träger des Clusters ist der Verein Klimapartner Oberrhein, ein Zusammenschluss von 60 Unternehmen, Forschungsinstitutionen und Kommunen, der selbst aus einem Innovationsfondsprojekt hervorging. Mehr auf den Seiten der Teilprojekte innoEFF und ITG.

Einspeisung von PV-Strom ins Straßenbahnnetz in Kombination mit einem Batteriespeicher zur Maximierung der Anlagengröße für einen ökonomischen Betrieb und größtmöglichen Beitrag zum Klimaschutz
Freiburg

Das VAG-Netz als Speicher für PV-Strom

Das klimaneutrale Freiburger Fußballstadion, Baubeginn geplant 2018, wird mit Strom aus Photovoltaikanlagen versorgt werden. Dabei müssen die Planer den stark schwankenden Energiebedarf – hoch an Spieltagen, niedrig in den Wochen dazwischen – in Betracht ziehen. Deshalb bekommt das Stadion voraussichtlich zwei PV-Anlagen: eine kleine zur Deckung des Grundbedarfs und eine größere zur Deckung der Spitzenlasten. Kann der Strom nicht vom Stadion genutzt werden, wird er ins Stromnetz eingespeist. Wirtschaftlich ist das oft wenig sinnvoll, denn wenn auch andere Erzeuger erneuerbarer Energien viel Strom einspeisen, z. b. in sonnigen Sommermonaten, erhält der Betreiber nur geringe oder gar keine Erlöse. Daher analysiert eine Machbarkeitsstudie der badenova WärmePlus und des Fraunhofer ISE eine alternative Einspeisung, nämlich ins Straßenbahnnetz der VAG. Daraus kann eine Gewinnsituation für beide Seiten entstehen: Die VAG erhält Strom zu günstigeren Konditionen; die WärmePlus kann den PV-Strom direkt,wirtschaftlich und lokal sinnvoll einsetzen. Zentraler Bestandteil eines solchen Systems ist ein Batteriespeicher, der flexibel zwischen Angebot und Nachfrage puffern kann. Ebenso könnte das Speichersystem auch die Energieeffizienz der VAG verbessern. Bisher gehen bis zu 950.000 kWh Bremsenergie pro Jahr verloren. Zwar sind die Straßenbahnen der VAG rückspeisefähig, d. h. sie können die beim Bremsen erzeugte Energie ans Straßenbahnnetz abgeben, das funktioniert aber nur, wenn sich gerade eine anfahrende oder beschleunigende Straßenbahn in unmittelbarer Nähe befindet, um die Energie aufzunehmen. Ist dies nicht der Fall, z. b. an Ausläuferstrecken oder Endhaltestellen, wandeln die Straßenbahnen die Bremsenergie in Verlustwärme um. Ein Batteriespeicher könnte diesen überschüssigen Strom aufnehmen. In einem früheren Innovationsfondsprojekt hatte die VAG bereits einen kleineren Schwungradspeicher an einer Endhaltestelle erprobt. Im jetzigen Projekt planen die Experten von WärmePlus und ISE ein komplexeres Speichersystem, dass sowohl PV-Strom als auch Bremsenergie aufnehmen und gezielt und erlösoptimiert entweder über einen Wechselrichter an das öffentliche Netz oder direkt als Gleichstrom in das Straßenbahnnetz abgibt. Dazu vergleichen sie verschiedene auf dem Markt erhältliche Speichermodelle, und analysieren, wie groß ein solcher Speicher sein muss, um sowohl wirtschaftlich wie effizient zu sein. Mit dem an die lokale Infrastruktur angepassten Konzept zeigt das Projekt neue Wege auf, um Energieversorgung und Energiewende ökologisch und ökonomisch sinnvoll zu gestalten.