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Das Biogasforschungszentrum der IWES Fraunhofer

Der Umbau des Energieversorgungssystems auf der Grundlage erneuerbarer Energien muss auf mehreren Ebenen durchgeführt werden. Die Modernisierung der Netze ebenso wie die Reduktion des Verbrauchs über ein intelligentes Demand Side Management und ein Peak Shaving der in der Zukunft zunehmenden fluktuierenden Einspeisungen des Stroms aus Wind- und Sonnenenergie. Heutige Biogasanlagen sind für diese Art der Produktion nicht ausgelegt. Die IWES forscht seit dem August 2011 an dem Hessischen Biogas-Forschungszentrum (HBFZ) zusammen mit dem Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen (LLH) und Landesbetrieb Hessisches Labor (LHL) an Möglichkeiten, wie Biogasanlagen intelligenter und flexibler gemacht werden können, damit sie in Koordination mit Windenergie und Sonnenenergie systemtechnisch zusammengebracht und bedarfsgerecht produziert werden kann.

Der Standort

Das Forschungszentrum dient zur Erforschung der energetischen Biomassenutzung. Eine vorhandene Infrastruktur liefert hierfür eine optimale Voraussetzung für die Aufnahme der Forschungen. Auf dem Gelände des Eichhofs bei Bad Hersfeld befinden sich Stallungen, Werkstätten, Küchen, Internate, PV-Anlagen und eine Biogasanlage. Basierend auf Analysen der Lastgänge dieses Dorfes mit einem zentralen Messwerterfassungssystem, entwickelte die IWES im vorab eine Hard- und Software für das eigentliche Energiemanagementsystem. Mit ihm wurden 1.5 Jahre lang die Verbraucher, wie in einem virtuellen Kraftwerk, angesteuert. Eine von dem ISET entwickelte Biobasierte Mikrogasturbine des ISET Fraunhofer Mikrogasturbine sorgte in einem Feldversuch für die Spitzenlastversorgung des Dorfes.
Bereits seit dem Jahr 2003 untersuchte der Landesbetrieb Landwirtschaft zusammen mit dem Landesbetrieb Hessisches Landeslabor (LHL) auf dem Gelände die energetischen Nutzung von Biogas an Hand der Parameter Substrate, Böden oder Gärreste. So kann von vornerein auf modernste Analytik und Messtechnik des LHL zurückgegriffen werden. Üer Schulungen, die das LLH für Landwirte und Beratungen der Industriepartner auf dem Standort durchgeführt werden, findet ein ständiger Dialog zwischen Wissenschaft und Praxis statt. Das Forschungszentrum wurde mit rund 2,8 Millionen Euro aus Mitteln des Konjunkturpakets II des Hessischen Ministeriums für Wissenschaft, Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz gefördert. Insgesamt wurden rund 3,3 Millionen Euro für die Baumaßnahmen zur Verfügung gestellt.



Ausstattung der HBFZ

Über eine Ergänzung um einen Versuchsfermenter einen Nachgärer und einem Pumpcontainer konnte jetzt die vorhandene Biogasanlage relativ schnell auf eine moderne bedarfsgerechte Forschungsbiogasanlage umgerüstet werden. Der Biogasanlagenhersteller Ökobit, ein Partner in dem Projekt Kombikraftwerk 2, war hierbei für die Umrüstung der Anlage mit einer Leistung von 200 kWel. verantwortlich. Einen wichtigen Bestandteil dieser Anlage stellt die von dem Unternehmen entwickelte Software SMARTCONTROL dar. Es ermöglicht eine optimale Betriebsführung, da es durch automatisierte Eingriffe Einfluss auf Fütterung, Substratmanagement und die BHKW-Leistung bietet. Als ein lernendes Webportal kann es die auf der Grundlage von Bestandsdaten Prozesskennzahlen vorausberechnen.


Ein neu errichtetes Technikum Nachwachsende Rohstoffe dient als Bürogeäude, Labor und Arbeitsraum zur Umsetzung des pflanzenbaulichen Versuchswesens. Im Technikum Biogas kommen Versuchsanlagen im Labormaßstab genauso zum Einsatz wie halbtechnische Anlagen. Im LHL stehen Versuchsreaktoren für kontinuierlichen und diskontinuierlichen Betrieb sowie hochmoderne Analysegeräte zur Verfügung.

Forschungsvorhaben

„In dem HBFZ wollen wir die Stromerzeugung aus Biogas in der ganzen Bandbreite erforschen, vom Ackerbau über Logistik und Lagerung bis hin zur Vergärung und Gasaufbereitung”, erklärt Dr. Bernd Krautkremer, Bereichsleiter Bioenergie-Systemtechnik beim Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel.

Die Schwerpunkte liegen zum einen auf der Entwicklung von Steuerungs- und Managementsystemen, damit Biogasanlagen flexibel und bedarfsgerecht Strom produzieren können. Ein weiteres Ziel liegt auf einer Verbesserung von Biogasaufbereitungsanlagen incl. der Aufbereitung des Biogases zu Biomethan. Die Untersuchungen befassen sich auch mit der Speicherung von zuviel produziertem Strom über das ”Power to Gas”-Verfahren mit Hilfe von Biogas. Der Anbau von Energiepflanzen und ihre Integration in nachhaltige landwirtschaftliche Fruchtfolgen soll optimiert werden. Aber auch die potentiellen Wertschöpfungen für die Landwirtschaft soll geprüft werden.


Parallel laufende Projekte, wie das Kombikraftwerk 2 oder das e-energy Projekt RegModHarz ergänzen die Forschungen des HBFZ zu Fragen des Energiemanagement auf den Gebieten der Einspeisung über den Transport und dem Demand Side Management auf der Seite der Verbraucher für die künftige Vollversorgung mit Strom und Wärme in Deutschland.