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DAS FACHMAGAZIN FÜR BIOENERGIE UND -ÖKONOMIE Samstag, 23.06.2018

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Biogasanlagen als Kraftwerke etablieren – das steht als großes Ziel hinter dem Projekt, ein Energiemanagementsystem zu entwickeln. Um das zu ermöglichen, geht es allerdings wenig spektakulär los: Stromverbrauch messen heißt die Aufgabe, und das jede Sekunde mehrere Monate lang. Erst dann reicht die Datengrundlage für die weitere Entwicklung aus.

Reges Treiben herrscht auf der Zufahrt und bei den Fahrsilos des Landwirtschaftszentrums Eichhof (s. Kasten) im hessischen Bad Hersfeld: Silagewagen liefern die frische Ernte von Maishäckseln, die gleich unter Folie eingelagert wird. Unverkennbar, aber nicht unangenehm, liegt der Geruch von Kuhstall über dem Gelände. Schnuppert der Besucher dann noch genauer, mischt sich eine weitere Note in die warme Septemberluft: Der Duft von frischem Basilikum weht aus dem Kräutergarten herüber.

eichhof_gasspeicher_grDer Eichhof hat mit seinen Werkstätten, Gewächshäusern, Ställen, Internats- und Büroräumen für seinen Strombedarf ein Profil, das dem eines Dorfes ähnelt. Somit eignet er sich gut als Test- und Demonstrationsgelände für ein Energiemanagementsystem. Im Sommer 2007 begann  das Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) mit dem Projekt
„Energiemanagementsystem Eichhof“, kurz EMSE. Auftraggeber für das auf vier Jahre angelegte Projekt sind die hessischen Ministerien für Umwelt, ländlichen Raum und Verbraucherschutz sowie für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung. Sie stellen eine Fördersumme von  330.000 Euro bereit.
Projektleiter Uwe Hoffstede vom ISET sagt zum Ziel auf dem Eichhof: „Wir wollen Stromerzeuger und -verbraucher aufeinander abstimmen, um so Verbrauchsspitzen zu kappen.“ Für das EMSE werden dabei nicht einzelne Maschinen oder Räume mit ihrem Verbrauch berücksichtigt, sondern mehrere Einheiten gebildet, die als Großverbraucher betrachtet werden: zum Beispiel das Schloß oder die Ställe auf dem Eichhof.
Etwa zwei Drittel seines Strombedarfs bezieht der Eichhof von den Stadtwerken Bad Hersfeld. Der Preis für die Lieferungen wird zu Beginn eines Abrechnungszeitraums neu ausgehandelt und ist entsprechend günstiger, wenn die Verbrauchsspitzen niedriger sind. Somit kann das System auch dazu beitragen, Kosten zu sparen. Neben der Kappung von Verbrauchsspitzen sollen auch andere Systemdienstleistungen wie die Bereitstellung von Regelleistung oder Notstrom möglich sein.

Geschäftsmodelle für kleine Stromerzeuger

Als langfristiges Ziel sollen mit Hilfe der detaillierten Auswertung von Stromverbrauch und Tarifstrukturen Geschäftsmodelle entwickelt werden, die es kleineren Erzeugern ermöglichen, am Energiemarkt teilzunehmen. Besonderes Augenmerk richten die Beteiligten des Projektes dabei auf Biogasanlagen, die mit geeigneten Modellen unabhängig vom Erneuerbaren-Energien-Gesetz als Kraftwerke etabliert werden sollen.
Im September begann die Meßphase auf dem Eichhof: Datenschreiber zeichnen zunächst bis Dezember im Sekundentakt auf, wieviel Strom verbraucht wird. Die Daten aus dieser Meßphase bilden die Grundlage für die Entwicklung des Energiemanagementsystems. Die Messungen werden während der Installation und der Testläufe des Systems kontinuierlich weitergeführt, um die Effekte des EMSE beurteilen zu können. Uwe Hoffstede bedauert, daß das Projekt einige Monate in Verzug ist: „Im Winter gab es Probleme mit der Kabelverlegung, und die Elektronik der Router funktionierte auch nicht auf Anhieb.“ Über eine Internetverbindung gelangen die Daten jetzt zum ISET nach Hanau und werden dort ausgewertet. Die Technik dazu ist eher unscheinbar in Schaltschränken untergebracht, aber unerläßlich: „Ohne die Internetverbindung wäre das Projekt praktisch nicht umzusetzen“, macht Hoffstede deutlich.

Stromverbrauch und -erzeugung abstimmen

Nach der Meßphase soll das EMSE für mindestens 15 Monate in einer sogenannten Lernphase betrieben werden, in der das System noch ständig optimiert wird. Dabei werden zunächst nur die Stromverbraucher und -erzeuger des Eichhofs einbezogen, erst zum Schluß des Projektes sollen auch Tarifinformationen aus dem Stromnetz berücksichtigt werden. Mit diesen und anderen Vorgaben kann man dann ermitteln, welche Fahrweise von Verbrauch und Erzeugung gerade die günstigste ist.
Um in Spitzenlastzeiten den Stromverbrauch zu senken, soll es in einem weiteren Schritt möglich sein, einzelne Verbraucher abzuschalten. „Das geht aber nicht in allen Fällen automatisch, sondern es sind auch Absprachen mit den Mitarbeitern nötig, damit kein kritischer Arbeitsprozeß unterbrochen wird“, erläutert Hoffstede. Eine Internetseite für Mitarbeiter und interessierte Öffentlichkeit stellt den Hintergrund und aktuellen Stand des Projektes vor und soll so das notwendige Verständnis schaffen.

Zu den Erzeugern von Strom zählt auf dem Eichhof eine 60-Kilowatt-Biogasanlage, die seit 2002 in Betrieb ist. Die Strommenge reicht aus, um rund ein Drittel des Jahresbedarfs zu decken. Substrate sind die Gülle der Kuh- und Schweineställe sowie eine Tonne Silomais pro Tag. Jeweils 30 Kilowatt elektrische Leistung liefern ein Zündstrahlmotor und eine Mikrogasturbine, die seit Ende 2004 läuft. Das Zündstrahl-Bhkw steht in einem Gebäude neben der Biogasanlage, die Abwärme wird für die Heizung der Ställe genutzt. Die Mikro-gasturbine ist am anderen Ende des Geländes in einem Kellerraum des Internats untergebracht. Durch eine 400 Meter lange Rohrleitung gelangt das Biogas erst in einen Verdichter und von dort mit einem Druck von zehn Bar in einen sechs Kubikmeter großen Druckbehälter, der draußen vor dem Kel-lerraum steht. Aus dem Behälter gelangt das Gas schließlich mit einem Druck von 4,7 Bar zur Stromerzeugung in die Mikrogasturbine. Die Abwärme macht ein Abgaswärmetauscher für die Beheizung der Internatsräume nutzbar.

Gute Erfahrungen mit Turbine

Trotz halb geöffnetem Fenster fühlt sich die Temperatur im Keller wie in einer Sauna an – Uwe Hoffstede scheint das kaum zu spüren, er kommt regelrecht ins Schwärmen: „Die Leistung so einer Turbine ist gut regelbar, ohne daß sich dabei der Wirkungsgrad verschlechtert. Die luftgelagerte Welle braucht kein Öl als Schmiermittel oder Kühlwasser.“ Insgesamt sei die Turbine sehr wartungsarm und es reiche aus, einmal im Jahr den Luftfilter zu reinigen.

Ein weiterer Vorteil – gerade für den Einsatz in Wohngebäuden – ist die geringe Geräuschentwicklung. Bei geschlossenem Schallschutz-Gehäuse ist in direkter Nähe nur ein leises Summen zu hören.
Das Projekt auf dem Eichhof ist interdisziplinär angelegt: Drei Fachbereiche des ISET sind beteiligt, die ein System entwickeln, das Privatkunden und Gewerbebetrieben helfen soll, ihren Energieverbrauch zu optimieren. Prototypen des „Bidirektionalen Energiemanagement-Interfaces“ (BEMI, s. Kasten) sind schon im Einsatz und es gibt Interesse, das Produkt auch zu vermarkten. Uwe Hoffstede bezeichnet das BEMI als „Intelligenz“ des Systems, „denn hier findet der Abgleich mit dem Stromnetz statt“.
Am späten Nachmittag sind Mitarbeiter  noch damit beschäftigt, die letzten Folien über den frischen Maishäckseln festzuzurren. Während für sie der Feierabend schon in Sicht ist, werden die Datenschreiber für das EMSE mal wieder eine Nachtschicht einlegen.

www.mikrogasturbine.de
www.iset.uni-kassel.de (Bereich Projekte > Bioenergie)


Johanna Waid

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 5 / 2008 energie pflanzen erschienen.




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