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) sowie mit 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, ein Hersteller von Biomassekraftwerken, erprobt diese 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. Dieser 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 verbesserte Variante erprobt. Dabei werden insbesondere das Anlagenverhalten, die Betriebssicherheit und die Dauerhaltbarkeit untersucht. Künftig könnten Betreiber ihre Bestandsanlagen im Rahmen regulärer Wartungsintervalle so an den mittelfristigen Bedarf anpassen.
Produktgasrückführung erweitert den Betriebsbereich
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 sich das Betriebsverhalten dadurch gezielt beeinflussen lässt und die minimale Anlagenlast verringert werden kann. In den nächsten Tests soll geklärt werden, wie groß das Flexibilisierungspotenzial ist und welche Betriebsstrategien sich daraus ableiten lassen.
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.
Das Verbundprojekt „biovolatil“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Neben dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht gehören folgende Partner zum Projektkonsortium: Burkhardt, EnProCo Berlin, die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG, die Hochschule Zittau/Görlitz und das ifeu-Institut. Assoziierte Partner sind die Energieversorgung Oberhausen und die Stadtwerke Zittau.
