FlexWasteHeat

Optimierung des Wärmemanagements flexibler Biogasanlagen – Entwicklung und Umsetzung adaptiver Lösungskonzepte zur effizienten Wärmenutzung bei hoher strommarktorientierter Flexibilität und vermehrtem Restund Abfallstoffeinsatz

01.10.2023

30.09.2026

FKZ-Nr.:

03EI5467

Das übergeordnete Ziel des Vorhabens FlexWasteHeat ist die technische und konzeptionelle Optimierung der Wärmeversorgungssysteme und deren Einsatzplanung von stromnetzdienlichen (flexiblen) BGA unter Betrachtung eines zukünftig gesteigerten Einsatzes von Rest- und Abfallstoffen.

Das zukünftige, klimaneutrale Energieversorgungssystem in Deutschland wird zu einem großen Teil auf fluktuierenden erneuerbaren Energien (Wind- und Solarenergie) basieren. Um die damit verbundenen geplanten und unvorhersehbaren Schwankungen von Energienachfrage und -angebot auszugleichen, sind Flexibilitätsoptionen wie Biogasanlagen (BGA) unerlässlich. Ein nachhaltiger Beitrag von BGA zur Energieversorgung ist allerdings langfristig nur mit hohem Reststoffeinsatz und hohen Wärmenutzungsgraden gewährleistet.

Biogas, KWK, Sektorkopplung, Wärme, Minderung von Treibhausgasen und Umwelteffekten, Rest- und Abfallstoffe, Flexibilisierung

Das InES ist für die Projektkoordination zuständig. Der inhaltliche Schwerpunkt liegt in der Modellierung und Simulation/Optimierung des Gesamtsystems "Wärmemanagement Biogasanlage". Für ausgewählte Praxis-Biogasanlagen werden vom InES digitale Zwillinge erstellt. Auf Basis dieser Modelle und der Expertise der Projektpartner und Anlagenbetreiber sollen zunächst verschiedene Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit und die THG-Bilanz identifiziert werden. Darauf aufbauend werden durch umfangreiche Systemsimulationen Optimierungsmaßnahmen und optimale Wärmemanagementkonzepte für alle betrachteten BGA erarbeitet. Darüber hinaus werden weitere Anlagenkonfigurationen (außerhalb der betrachteten Praxisanlagen) abgebildet und hinsichtlich eines optimalen Wärmemanagements (bei unterschiedlicher Flexibilität und Reststoffnutzung) untersucht. Das InES begleitet das Projekt mit der wissenschaftlichen Auswertung der Untersuchungsergebnisse.

Die Enerpipe GmbH betrachtet im Vorhaben die Wärmeabnehmerseite der BGA. Das umfasst Wärmebedarfsermittlung (z.B. Wärmelastprofile) der Verbraucher und Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Wärmenetzen und THG-Einsparpotenziale. Bei der Entwicklung der optimalen Wärmekonzeptlösungen wirkt Enerpipe beratend bei der Identifizierung von Einflussparametern, Einbindung von BGA in Wärmenetze sowie bei der Abbildung der Wärmeabnehmer bei der Modellerstellung. Als Industriepartner ist die Analyse der entwickelten Lösungskonzepte bezogen auf die Wärmeabnehmerseite einen wichtigen Arbeitsschritt von Enerpipe im Vorhaben FlexWasteHeat.

Die Agraferm GmbH betrachtet im Projekt die Gär- und Gasstrecke mit den anlagentechnischen Komponenten sowie die Strom- und Wärmeseite der BGA. Bei der Auswahl und Ist-Analyse der repräsentativen Anlagen entwickelt Agraferm das Messkonzept zur Erfassung der Gär- und Gasstrecke. Bei der anschließenden Erstellung der Optimierungsmodelle wirkt Agraferm unterstützend mit, z.B. bei der Identifikation von Einflussgrößen. Der inhaltliche Schwerpunkt liegt in der anschließenden Bewertung verschiedener Konzepte hinsichtlich der Umsetzbarkeit in der Gär- und Gasstrecke. Agraferm unterstützt die THI im Projekt als Schnittstelle zu den Demonstrationsanlagen. Agraferm ist somit ein zentraler Partner bei der Vermittlung und Betreuung der Demonstrationsanlagen.

Hans Van Bebber Heizungsbau GmbH & Co. KG (HvB) betrachtet im Projekt das hydraulische Wärmeverteilsystem der BGA. Bei der Auswahl der repräsentativen Biogasanlagen und der Erstellung der Optimierungsmodelle übernimmt HvB eine beratende Roll. Bei der Identifizierung von Einflussparametern und der Modellerstellung ist HvB ein essenzieller Ansprechpartner für das Aufgabengebiet hydraulische Wärmeseite. HvB übernimmt die Planung der Messmethodik für das Wärmesystem und Evaluation der Messdaten an der BGA. Die praktische Erfahrung bei der Umsetzung von Wärmelösungen bringt HvB bei der Erstellung vor allem Bewertung der Wärmekonzepte ein, wobei HvB für die hydraulische Wärmeverteilung zuständig ist.