Mit der bevorstehenden Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) in Deutschland wird ein neues Kapitel in der Nutzung von Biogasanlagen aufgeschlagen. Diese Anlagen sollen nun gezielt dann Strom produzieren, wenn die Erzeugung aus Solar- und Windenergie aufgrund von Wetterbedingungen nicht möglich ist. Dies ist besonders relevant, da Biogasanlagen eine verlässliche und steuerbare Quelle für erneuerbare Energie darstellen, unabhängig von den Wetterverhältnissen. Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) hat ein innovatives Konzept entwickelt, um diese Anlagen mithilfe moderner Datenanalyse und KI-gestützter Technologien effizienter zu betreiben.
Das Ziel der neuen gesetzlichen Regelung ist es, die Einspeisung von Biogas-Strom auf Zeiten mit hohen Strompreisen zu konzentrieren. Angesichts der fast 10.000 Biogasanlagen in Deutschland müssen Betreiber nun strategisch entscheiden, wann sie ihren Strom ins Netz einspeisen. Der Zeitpunkt der Einspeisung hat direkte Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit der Anlagen. Um diese Herausforderung zu meistern, hat das Fraunhofer IGB eine digitale Lösung etabliert, die eine datenbasierte Steuerung der Biogasanlagen ermöglicht. Ein neuartiges Edge Device wird als Datenplattform eingerichtet, die direkt mit der bestehenden Steuerung der Anlagen verbunden ist. Diese Lösung erfordert keine tiefgreifenden Änderungen an der bereits vorhandenen Infrastruktur.
Biogasanlagen generieren eine Fülle von Daten über verschiedene Prozesse, einschließlich Temperaturen, Gaszusammensetzung und Betriebszustände. Diese Informationen sind jedoch oft isoliert und werden hauptsächlich für die unmittelbare Überwachung des Betriebs verwendet. Alexander Laug, ein Verfahrensingenieur am Fraunhofer IGB, erklärt, dass viele dieser Daten nicht in der benötigten Form für langfristige Analysen oder Optimierungen verfügbar sind. Das Edge Device ermöglicht es, diese Daten zu aggregieren und in einer einheitlichen Struktur zu speichern, sodass sowohl aktuelle als auch historische Daten für die Optimierung der Betriebsabläufe genutzt werden können.
Ein zentraler Aspekt der neuen Technologie ist die Möglichkeit, externe Daten wie Strompreis- und Wetterprognosen in die Analysen einzubeziehen. Die Verarbeitung dieser Informationen erfolgt direkt vor Ort, was bedeutet, dass sensible Betriebsdaten nicht in externe Clouds übertragen werden müssen. Betreiber können selbst entscheiden, welche Daten sie weitergeben und welche lokal verarbeitet werden.
Die Daten, die durch das Edge Device gesammelt werden, ermöglichen eine umfassende Analyse des Anlagenbetriebs. Das System kann Muster erkennen und Empfehlungen für die Betriebsführung geben, die nicht nur auf den aktuellen Zustand der Anlage basieren, sondern auch auf deren Entwicklung im Zeitverlauf. So kann zum Beispiel festgestellt werden, wie sich die Gasproduktion nach bestimmten Fütterungen verändert hat oder wie lange Pumpen betrieben wurden.
Die datenbasierte Steuerung ermöglicht es den Betreibern, den Betrieb der Biogasanlagen optimal zu gestalten. Die Plattform analysiert den aktuellen Zustand der Anlage in Verbindung mit den Prognosen für Strompreise und entscheidet, wann es sinnvoll ist, Biogas zu speichern oder das Blockheizkraftwerk zu betreiben. Die Entscheidung, wann Strom produziert werden soll, hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Verfügbarkeit von Gas und die technischen Möglichkeiten der Anlage.
Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Fütterung des Fermenters. Die Art und Menge der eingesetzten Substrate hat einen direkten Einfluss auf die Biogasproduktion. Das Fraunhofer IGB bietet ein Simulationstool, das es Betreibern ermöglicht, verschiedene Substratzusammensetzungen zu testen und deren Auswirkungen auf die Stromproduktion zu analysieren.
Die entwickelte Dateninfrastruktur ist nicht nur auf Biogasanlagen anwendbar, sondern kann auch auf andere verfahrenstechnische Anlagen übertragen werden, wie zum Beispiel Kläranlagen oder Bewässerungssysteme. Diese Technologien können ebenfalls von einer intelligenten Datenverarbeitung profitieren, um ihre Effizienz und Leistungsfähigkeit zu steigern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die innovative Datenplattform vom Fraunhofer IGB eine vielversprechende Lösung für die Herausforderungen der Biogasproduktion bietet. Durch die intelligente Nutzung vorhandener Daten können Biogasanlagen nicht nur effizienter betrieben werden, sondern auch einen wertvollen Beitrag zur Stabilität des Stromnetzes leisten, insbesondere in Zeiten, in denen erneuerbare Energien aus Sonne und Wind nicht zur Verfügung stehen.
