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Logistikkonzept für mobile Wärmespeicher in Biogasanlagen

Im Versorgungsgebiet der badenova gibt es etwa 160 Biogasanlagen. Weil Fernwärmeleitungen relativ teuer sind, nutzen nur etwa 30 von ihnen die während der Gärung entstehende Wärme vollständig. Jährlich etwa fünf MW Wärme bleiben so bisher ungenutzt. Würde diese Wärme genutzt, würden allein in Südbaden etwa 20.000 t CO2 eingespart.

Am Beispiel der Biogasanlage Neuried entwickelte die Hochschule Offenburg deshalb ein Konzept für mobile Wärmespeicher, die die Wärme flexibel und ohne Fernleitungen direkt zum Abnehmer bringen. Mobile Wärmespeicher sind handelsübliche Container, die ein Speichermedium, beispielsweise Natriumacetat – auch bekannt als Pökelsalz - , enthalten. Ein wasserbasierter Wärmetauscher übergibt die Wärme aus der Biogasanlage in wenigen Stunden an den Speicher, den der Kunde oder ein Transportunternehmen anschließend auf einem Anhänger zum Verbrauchsort transportiert und dort anschließt.

Wärmeproduktion und Verbrauch sind so zeitlich und räumlich entkoppelt. Der im Projekt untersuchte La-Therm-Latentwärmespeicher beispielsweise speichert 2,5 MWh, was genug ist, um ein Einfamilienhaus für ein Vierteljahr mit Warmwasser und Heizwärme zu versorgen. Pro Tag verliert der Speicher Tag weniger als ein Prozent an Wärme.

Für solche Wärmespeicher fehlt bisher ein umfassendes Logistikkonzept, das die gesamte Wertschöpfungskette von der Biogasanlage zur Beladestation über den Transport der Speicher zum Verbraucher berücksichtigt. Die Wissenschaftler analysierten deshalb zuerst bestehende Übergabestationen, Speichersysteme und Technik und berechneten anschließend die Wirtschaftlichkeit. Die Speicher sind an die Neurieder Ladestation angeschlossen und bringen so die Wärme zu den Nutzern. Einem Landwirt, der damit im Herbst seine Tabakblätter trocknet, ein Schwimmbad und Wohnhäuser im Winter und im Frühjahr Gewächshäuser.

Zusammenfassend kann aus den Projektergebnissen festgestellt werde, dass die Entnahmetemperatur sowohl beim Warmwasserspeicher als auch beim PCM-Speicher durch die Bauart und das verwendete Speichermaterial festgelegt sind. Nur im Falle des Zeolithspeicher kann die Entnahmetemperatur beliebig eingestellt werden. Ein weiterer Vorteil des Zeolithspeichers liegt in der pro Volumeneinheit speicherbaren Energiemenge. Diese liegt beim Zeolithspeicher ca. 220 kWh/m3. Im Gegensatz dazu kann in einem PCMSpeicher ca. 100 kWh/m3 und im Warmwasserspeicher ca. 60 kWh/m3 gespeichert werden. Die Lade- als auch die Entladezeiten sprechen auch für den Zeolithspeicher, da sie kürzer sind als bei den beiden anderen Speichersystemen.

Eine vergleichende Kostenabschätzung ist z.Z. noch nicht möglich, da im Falle des Zeolithwärmespeichers noch offende Felder existieren. Zeigen sich jedoch im Anschluss an das Projekt machbare Potentiale, ist das Konzept nicht nur für Biogasanlagen in attraktiv, sondern auch für andere Wärmeproduzenten wie beispielsweise Müllverbrennungs- oder Industrieanlagen. KWK-Gutschriften oder CO2 Zertifikate können die noch hohen Investitionskosten zumindest teilweise refinanzieren.

Projektdaten

Projektnummer 2011-14
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Hochschule Offenburg
Laufzeit Mai 2011 bis Frühjahr 2014
Zuschuss 70.000

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

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Bioenergiedorf Hägelberg
Steinen-Hägelberg

Bioenergiedorf Hägelberg

Seit 2006 mit Jühnde bei Göttingen bundesweit das erste Bioenergiedorf an den Start ging, sind etliche andere Gemeinden dem Beispiel gefolgt. Dass eine Bürgerinitiative in Eigeninitiative auf regionale und regenerative Energiequellen umstellt, ist jedoch bisher einzigartig. In Hägelberg, einem Ortsteil von Steinen, gründete sich zu diesem Zweck die Interessengemeinschaft Energie aus Bürgerhand. Die Vorteile beim Projekt Bioenergiedorf liegen auf der Hand: Die Wärme zentral aus regionaler Biomasse zu erzeugen, macht unabhängig von fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas und verkürzt die Transportwege. Gleichzeitig stärkt es die regionale Wirtschaft, wenn heimische Unternehmen Biomasse produzieren, Biogas- oder Solaranlagen liefern und installieren oder die komplexe Logistik organisieren. Gerade in ländlichen Gegenden, aus denen junge, qualifizierte Arbeitskräfte oft in die Stadt abwandern, entstehen so Arbeitsplätze. Regionale Rohstoffe wie Holz oder Reststoffe wie Grünschnitt zu nutzen, erhält außerdem die von Land- und Holzwirtschaft geprägte Schwarzwaldlandschaft. Hägelberg, das hat das Interdisziplinäre Zentrum für nachhaltige Entwicklung (IZNE) der Universität Göttingen bestätigt, eignet sich bestens dafür, Bioenergiedorf zu werden: Die waldreiche Umgebung versorgt die Gemeinde mit Pellets oder Hackschnitzeln aus Restholz. Biomasse wie Gülle, Mist oder Pflanzen können auch die landwirtschaftlichen Betriebe liefern. Gleichzeitig liegt die Gemeinde am südlichen Rande des Schwarzwalds, so dass bereits viele Dächer mit Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen ausgestattet sind. Auch die Größe ist mit 750 Einwohnern ist ideal um das geplante Wärmenetz aufzubauen. Zu Beginn des Projektes evaluieren Experten, wie viel Energie Hägelberg überhaupt benötigt, wie groß das Potential an Biomasse ist und welche Kosten dabei für die Bürger entstehen. Aus diesen Daten entsteht ein Konzept für die zukünftige Energieversorgung des Ortes aus Biomasse. Basis dafür soll eine Biogasanlage werden, dessen Gas ein Blockheizkraftwerk (BHKW) in Strom und Wärme umwandelt. Die Wärme speist die eigens gegründete Betreiberfirma in die Nahwärmeleitungen ein, den über das Erneuerbare Energien-Gesetz vergüteten Strom ins Stromnetz. Während der Heizperiode unterstützt ein Holzhackschnitzelheizwerk das BHKW, notfalls kann auch ein Reservekessel Wärme liefern. Das Beispiel Hägelberg zeigt, dass das Projekt Bioenergiedorf über energiewirtschaftliche Aspekte hinausreicht. Die Bürgerinitiative vernetzt die Gemeinde auch sozial und stärkt das Engagement der Bürger für ihre Gemeinschaft. Gerade für kleine Gemeinden eröffnen sich hier Potentiale, die sowohl die Energieversorgung als auch die wirtschaftliche und soziale Entwicklung berühren. Mehr Informationen bei der IG Energie aus Bürgerhand .