Flexibilisierung am Beispiel Bioenergiedorf Jühnde 2.0

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1 Das Vorhaben wird bearbeitet von Gefördert durch: Flexibilisierung am Beispiel Bioenergiedorf Jühnde 2.0 Projektträger: FKZ-Nr.: 03KB089 Laufzeit: Programmbegleitung: 6. Statuskonferenz, Leipzig, Dirk Filzek, CUBE Engineering GmbH

2 Das Projekt Flexibilisierungskonzepte für Biogasanlagen i.w.s. Leistungsregelung als systemstützende Komponente in einem zunehmend erneuerbaren Energiesystem Auslegung und Umbau der Anlagenkonfigurationen für bedarfsorientierte Betriebskonzepte Entwicklung eines Fahrplanmanagement-Systems Simulationen und Probebetrieb mit Evaluation Biomethan-BHKW Philippsthal BioPower2Gas-Anlage Allendorf (Eder) Bioenergieanlage Jühnde Foto: Bioenergiedorf Jühnde eg 2

3 10 Jahre Bioenergiedorf Jühnde Lager 5000 m3 Fermenter 3000 m3 Silo m3 BHKW 716 kw el Holzhackschnitzelheizwerk 550 kw th Nahwärmenetz 5,5 km 145 Haushalte 2 x 50 m3 Wärmespeicher 3

4 Ausgangssituation in Jühnde Wärmesenken: Nahwärmenetz, Holztrocknung, Fermenter. Bedarf: ca MWh/a BHKW: h/jahr Redundanzwärme:Holzhackschnitzelkessel, Ölkessel Wärmespeicher 4

5 Ausgangssituation in Jühnde Wärmesenken: Nahwärmenetz, Holztrocknung, Fermenter. Bedarf: ca MWh/a BHKW: h/jahr Redundanzwärme:Holzhackschnitzelkessel, Ölkessel Wärmeabfuhr 5

6 Handlungsansatz aus Bioenergiedorf-Sicht Ziele o Absicherung des Betriebs, BHKW-Redundanz o Bedarfsorientierte Stromeinspeisung aus Biomasse o Effizienzsteigerung o Höherer elektrischer BHKW-Wirkungsgrad o Höherer KWK-Anteil bei der Wärmeerzeugung. geringerer Kesseleinsatz o keine zusätzlichen NaWaRo o Absicherung u. Planbarkeit der Wärmekosten Anforderungen Technik o BHKW-Auswahl o Trafoerweiterung o Netzanschluss o Gasspeicher-Management Finanzen o Bankkredite o Fördermittel Genehmigung o Gutachter o Behörden Genossenschaft o Mitgliederentscheid o Nachhaltige Investitionen in Dorfinfrastruktur 6

7 Wirtschaftlichkeitsanalysen für Flexibilisierungsoptionen??? Quelle: & eigene Darstellung 7

8 Wirtschaftlichkeitsanalysen für Flexibilisierungspotenziale 400 kwel 800 kwel kwel kwel kwel kwel + 0 m m3 8

9 Technisches Konzept zur Flexibilisierung 2 zusätzliche BHKW à 550 kw el Zusätzlicher Wärmespeicher Zusätzliches Silo ORC-Anlage 120 kw el Ultraschallanlage 9

10 Entwicklung und Aufbau eines Einsatzoptimierungssystems Prognosedaten: Börsenpreise Temperatur Einstrahlung Modellierung Windows-Server Datenbank Optimierer Datenprüfung & Wärmeprognose Daten- Manager DSL GPRS Kommunikationsbox Zentrales Anlagenmanagement Webplattform Bioenergieanlage Anlagenbetreiber Händler Strom Wärme 10

11 Täglicher Ablauf Einsatzoptimierung 3 Wärmeprognose & Optimierung der Fahrpläne 4 Vermarktungsplan Strombörse (EPEX Spot) an Händler 8-10 Uhr Uhr 5 Rückmeldung der Börse über verkaufte Strommengen 6-8 Uhr 2 Eintreffen Preis- / Wetterprognosen ab 0 Uhr Folgetag 1 Betrieb nach Fahrplan und Übermittlung der Messdaten 6 Übermittlung des Fahrplans an Anlagensteuerung theoretisch Uhr ab 12:30 Uhr 11

12 Wärmebedarfsprognose Kalibrierung Inputdaten Output langfristiger Temperaturverlauf Messwerte Temperaturverlauf Messwerte Wärmebedarf Temperaturprognose ARX- Verfahren (Wärmebedarfsprognose) langfristiger Wärmebedarf Einstrahlung (optional) Kalender - Wochentage - Ferien/Feiertage - Brückentage 12

13 Fahrplanoptimierung über Spotmarkterlöse Folgetag Wärmespeicher Biogasspeicher 13 8:00 h

14 Zusammenfassung bisheriger Ergebnisse Anlagenflexibilisierung: o Methodik / Maßnahmen: Wirtschaftlichkeitsanalysen für Flexibilisierungsoptionen Planung und Umsetzung der Anlagen-Flexibilisierung o Ergebnis: Simulationsergebnisse sprechen für weite Flexibilisierung von 716 kwel auf kwel Mitgliederbeschluss, Genehmigung, Angepasste Lösung & Finanzierung Anlagenumbau erfolgt bis Dezember 2015 Entwicklung eines Systems zur Einsatzoptimierung: o Methodik / Maßnahmen: Konzeption und Aufbau einer IKT-Architektur Entwicklung und Integration der notwendigen Algorithmen Anlagenseitige Anbindung o Bisheriges Ergebnis: Optimierungssystem steht bereit. Tool für die Wärmebedarfsprognose liegt vor. Vor Ort an der Anlage: Zentrales Anlagenmanagement mit Datenbank wurde eingerichtet. o Jahr 2016: Probebetrieb mit Fahrplangenerierung und Stromvermarktung Monitoring und Evaluation 14

15 Aktueller Forschungsbedarf Maximierung der Flexibilität im Anlagenbetrieb bei Beibehaltung der Betriebssicherheit Ziel: Erhöhung der Gesamteffizienz und Wirtschaftlichkeit o Steigerung des KWK-Anteils an der Wärmeerzeugung o Einsparungen von Holzhackschnitzeln und Heizöl im Winter o Vermeidung der Produktion von Überschusswärme im Sommer o Effizienzsteigerung bei der Substratausnutzung Projektskizze im Förderprogramm Energetische Biomasse eingereicht mit einem Konsortium bestehend aus: o Bioenergiedorf Jühnde o DBFZ o Caterpillar Energy Solutions o CUBE Engineering 15

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Foto: Bioenergiedorf Jühnde eg 16