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Ein intelligentes Netz für BHKW

Wenn mehr und mehr dezentrale Wind-, Wasser- und Photovoltaikanlagen Strom ins Netz einspeisen, müssen Netzbetreiber flexibel reagieren, um Überlastungen oder Engpässe zu verhindern. So genannte demand-response Systeme nutzen dafür zu- und abschaltbare Elemente wie beispielsweise BHKWs. Für die Betreiber von BHKWs jedoch ist es am wirtschaftlichsten, wenn ihre Anlagen durchgehend laufen.

In drei Teilprojekten entwickelte das Institut für Energiesystemtechnik der Hochschule Offenburg ein Energienetzmanagement, das beide Ziele vereint. Dazu erstellten sie ein Netzmanagement am Geflügelhof Zapf in Gengenbach. Dort stellte der Lebensmittelbetrieb in einem weiteren Innovationsfondprojekt seine Energieversorgung auf drei Holzvergasern um. Die Hochschule baute zunächst ein Messsystem auf, erfasste, wie viel Energie die Produktion überhaupt benötigt und modellierte mit Hilfe spezieller Software ein Netz, das flexibel auf Strom- und Wärmebedarf reagieren kann. Im Testbetrieb entstand so ein Modell, das die Wissenschaftler anschließend auf andere Kleinnetze anwenden können.

Für die Stadt Offenburg erstellten die Wissenschaftler ein weiteres System, um das städtische Teilnetz aus fünf BHKWs und kommunalem Gebäudepool wirtschaftlich und ressourcenschonend zu betreiben. Über die bereits vorhandene Gebäudeautomation wurde gemessen, wie viel Energie aus BHKW und Netzstrom einfloss und bezogen auch Wetterprognosen und mögliche Speicher mit ein. Ziel war es, durch eine zentrale Steuerung die BHKWs möglichst ununterbrochen zu betreiben und ihre Energie im Netz optimal zu nutzen. Bei Bedarf könnten solche intelligenten Kleinnetze in Zukunft in größere Netzverbunde integriert werden ohne die lokalen Betreiber einzuschränken.

Kombiniert mit den Ergebnissen aus den beiden anderen Teilprojekten entwickelte die Hochschule schließlich ein eigenes Stromnetz für Lehre und Forschung, mit verschiedenen Energiequellen sowie thermischen und chemischen Speichern. Die Hochschule baute so ihre Kompetenzen in der Systemanalyse aus und zeigt neue Wege auf, um Energienetze optimal zu betreiben.

Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt

  • Im Nachhinein muß das Projekt als sehr ambitiös eingestuft werden, konnte jedoch nach mehreren Verlängerungen erfolgreich abgeschlossen werden. Dabei wurde der notwendige Umfang den ein komplexes Energienetzmanagement fordert sehr deutlich. Dies gilt insbesondere dann, wenn mehrere innovative Komponenten und Verfahren zum Einsatz kommen.
  • Schritte zur Optimierung der automations- und energiemeßtechnischen Ausrüstung wurden unternommen, um Labornetze mit Schnittstellen zu versehen, die Smart Grid – Funktionen erst ermöglichen. Es zeigte sich, dass viele verfügbare Produkte langfristig nicht für den Betrieb in flexiblen Netzen geeignet sind.
  • Den Partnern stehen nun gut ausgerüstete Reallabore zur Verfügung, um Microgrids im Sinne von Smart Grids zu vernetzen und vernetzt zu untersuchen. Mit Weiterentwicklungen bei modellbasierten Prognosen und Algorithmen wurden wichtige Schritte zur Validierung gemacht. Die Arbeit werden fortgesetzt und sind Teil aktueller Forschungsaufgaben.

Projektdaten

Projektnummer 2012-09
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Hochschule Offenburg
Laufzeit April 2012 bis März 2017
Zuschuss 186.800

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:

"SupA-B" Effiziente Wasserspeicherung und Stickstoff-Düngung durch den Einsatz von Absorber zur Reduzierung der Nitratauswaschung ins Grundwasser
Ehrenkirchen

Effizientere Düngung mit Superabsorbern

Der Klimawandel stellt auch die heimische Landwirtschaft vor Herausforderungen. Einerseits gibt es immer mehr und heftigere Starkregen, wobei vermehrt Nitratdünger ins Grundwasser ausgewaschen wird. Gleichzeitig werden die Sommer trockener und heißer, so dass die Landwirte die Felder immer häufiger beregnen müssen und dabei auf Grundwasserreserven zurückgreifen. Die Landwirte die keine Möglichkeit zur Bewässerung haben kämpfen mit Ernteeinbusen sogar bis zum Total-Ausfall. In einem Pilotprojekt erprobt die Firma EK-Management in Zusammenarbeit mit Landwirten, dem Landratsamt Breisgau-Hochschwarzwald und der LTZ Karlsruhe den Bodenhilfsstoff Stockosorb (GeleeVital) . Dabei handelt es sich um einen sogenannten Superabsorber, der bis zum 300-fachen seines Eigengewichts an Wasser – und damit auch die darin gelösten Nährstoffe – speichern kann. So wird bei Regen weniger Nitrat ins Grundwasser ausgewaschen und das Wasser steht Pflanzen in Trockenzeiten zur Verfügung. In anderen Ländern werden diese Superabsorber bereits erfolgreich eingesetzt, in Deutschland bisher nur selten. Am Oberrhein sind sie noch unerprobt, aber wegen der wasserdurchlässigen Kies- und Sandböden besonders relevant. Die Projektpartner beobachten auf verschiedenen Böden und mit verschiedenen Feldfrüchten wie sich Stockosorb über mehrere Jahre auf Ertrag, Nitratauswaschung und Wasserspeicherfähigkeit auswirkt. Das Projekt vergleicht die Wirkung und Wirtschaftlichkeit von Stockosorb mit der Feldwirtschaft ohne Absorbern und mit anderen Absorbern wie z. B. Biokohle, die schon in mehreren Innovationsfondsprojekten untersucht wurde. Außerdem beobachten die Projektpartner, wie schnell und durch welche Mikroorganismen Stockosorb im Boden abgebaut wird, und wie lange die Wirkung vorhält. Damit trägt das Projekt zu einer nachhaltigeren und wasserschonenderen Landwirtschaft am Oberrhein bei. ++ Einladung zur Abschlussveranstaltung am 23. April 2020 ab 19 Uhr auf dem Bohrerhof statt, Bachstraße 6, 79258 Hartheim am Rhein ++