Kraft-Wärme-Kopplung – welche Chancen ergeben sich für Ihre Biogasanlage?

Wenn Sie Ihre Biogasanlage konsequent überbauen und flexibilisieren, führt das zu einer Veränderung Ihrer Stromproduktion: Statt 24 Stunden mit z.B. 500 kW speist eine flexibilisierte Anlage täglich nur noch an fünf bis sechs Stunden, dafür aber mit 2.000 kW oder sogar 2.500 kW ein. Diese gesteigerte Stromproduktion in Spitzenlastzeiten bedingt dann auch ein Mehr an Wärme. Flexibilisierte BHKWs erzeugen meistens deutlich mehr thermische Energie als das Heizsystem zur selben Zeit benötigt oder aufnehmen kann. Es stellt sich demnach die Frage, wie Anlagenbetreiber von dieser Kraft-Wärme-Kopplung profitieren und die Wärme nutzbar machen können.

Was tun mit der produzierten Wärme Ihrer Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage?

Kann die Wärme nicht gespeichert werden, verpufft sie – und mit ihr bares Geld. Deshalb ist die Flexibilisierung Ihres BHKWs gleichzeitig eine gute Gelegenheit, auch Ihre Wärmenutzung zu überdenken: Was tun Sie mit der produzierten Wärme? Leistet sie schon den maximalen Beitrag zu den Erträgen aus Ihrer Biogasanlage? Nutzen Sie sie wertschöpfend? Wenn Sie heute Ihre Wärme für Trocknungsprozesse (beispielsweise von Gärresten, Holz oder Getreide) nutzen und sich nur auf EEG-Vergütung und KWK-Bonus verlassen, ist das zwar momentan okay, hat aber nicht viel Zukunftschancen. Denn: Eine solche Wärmenutzung ist schlicht und einfach nicht nachhaltig, weil sämtliche Boni in einer zweiten Förderperiode in einem nicht mehr geschützten Markt ersatzlos wegfallen werden. Damit Sie mit Ihrem BHKW auch noch nach der EEG-Vergütung rentabel wirtschaften können, ist es deshalb langfristig unverzichtbar, auch die produzierte Wärme ideal und somit werthaltig zu nutzen, idealerweise durch Einspeisung der Wärme in ein Wärmenetz oder einen Gewerbebetrieb. Denn die Wärme aus Erneuerbaren Energien ist eine zusätzliche, nicht zu unterschätzende Einnahmequelle! Sie trägt entscheidend zur Rentabilität Ihrer Anlage bei. Und das wird sie auch in Zukunft tun, denn die Bundesregierung sieht dringenden Handlungsbedarf bei neuen Wärmelösungen. Momentan liegt der Anteil konventioneller Energieträger am Endenergieverbrauch von Wärme und Kälte in Deutschland noch bei 87 %. Das soll und muss sich ändern und wurde im Klimaschutzplan 2050 verabschiedet. Zukünftige Systeme werden überwiegend erneuerbar und dezentral sein. Das bedeutet für Ihre Wärme: sie wird mehr wert werden. Und auch aus einem weiteren ökologischen Punkt lohnt sich die stärkere Wärmenutzung: Der Gesamtwirkungsgrad Ihrer Anlage lässt sich durch die Nutzung der zur Verfügung stehenden Wärme auf bis zu 90 % steigern.
Voraussetzung für eine solche wertschöpfende Nutzung Ihrer Wärme ist ein geeigneter Ort, um sie zwischenzulagern, beispielsweise in einem Pufferspeicher, den Sie im Zuge der Flexibilisierung Ihrer Anlage gleich mit installieren.

Wie funktioniert ein Pufferspeicher in der Kraft-Wärme-Kopplung?

Ein Pufferspeicher – oft auch einfach nur als „Puffer“ bezeichnet, ist nichts anderes als ein Energiespeicher, der produzierte Wärme in Form von Warmwasser zwischenspeichert, um sie zu einem anderen Zeitpunkt zu nutzen. Die Technik des Pufferspeichers ist eigentlich ziemlich einfach – sie besteht im Grunde nur aus einem Wassertank aus Stahl mit besonders guter Wärmedämmung und einer bestimmten Anordnung von Warmwasserleitungen, die eine thermische Schichtung innerhalb des Pufferspeichers ermöglichen. Die Beladung oder Entnahme der Wärmeenergie erfolgt durch Umwälzung von warmem und kaltem Wasser.

Je nach Platzangebot, das Sie vor Ort haben, können Pufferspeicher entweder oberirdisch liegend oder stehend angebracht werden. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, den Pufferspeicher, der schon mal 20 Meter hoch sein kann und sechs Meter Durchmesser haben kann, auch unterirdisch zu installieren.
Grundsätzlich sollte der Pufferspeicher so dimensioniert werden, dass auf der einen Seite die komplette Wärme, die während dem Einsatz der BHKW-Anlage zur Verfügung gestellt wird, gespeichert werden kann. Auf der anderen Seite sollte in geplanten Betriebspausen und Stillständen des BHKWs die Wärmeversorgung von Anlage und Wärmeabnehmern rund um die Uhr gewährleistet sein. Dies kann dann gleichzeitig auch zu einer möglichen Vollversorgung der Wärmekunden beitragen.
Zum optimalen Betrieb der Anlage ist es ebenfalls wichtig, den Pufferspeicher mit optimalen Warmwasser-Temperaturen und somit hoher Kapazität einzusetzen. Denn stellt man die Speichertemperatur beispielsweise nur um fünf Grad Celsius höher ein (also 90 Grad statt 85 Grad), bedeutet das einen deutlichen Zeitgewinn und eine um mindestens ein Drittel längere Entnahme-Zeit.
Und natürlich müssen bei der Auswahl der Pufferspeichergröße auch Einbring- und Aufstellmöglichkeiten beachtet werden.

Warum gerade ein Pufferspeicher für Ihre Kraft-Wärme-Kopplung?

Er sichert die Wärmeversorgung der Anlage

Aufgrund der durch die Flexibilisierung nötig gewordenen optimierten Fahrpläne kommt es absichtlich immer mal wieder zu geplanten Betriebspausen Ihres BHKWs. Durch einen Pufferspeicher steht dem Fermenter und der Warmhaltung der Motoren die Wärme auch in solchen Stillstandszeiten zur Verfügung.

Er sichert die Wärmeversorgung der Kunden

Auch in Ruhezeiten des BHWKs wollen die Kunden mit Wärme versorgt werden. Ein Pufferspeicher sichert diese Versorgung. Er bedeutet zusätzliche Redundanz. Und sollte Ihr BHKW einmal aufgrund einer Störung ausfallen, bietet der Pufferspeicher natürlich auch hier Versorgungssicherheit.

Er macht Ihre Anlage noch flexibler

Ein Pufferspeicher entkoppelt den Betrieb Ihres BHKWs vom Wärmebedarf und erhöht so die Freiheit der flexiblen Stromerzeugung. So erhöht er auch die Spitzenleistung des Gesamtsystems. Und bei Wärmebedarfsspitzen der Verbraucher kann der Pufferspeicher ebenfalls dazu beitragen, dass diese zusätzlich abgedeckt werden und der Wärmeabsatz, für den die installierte BHKW-Anlage ansonsten zu klein wäre, schlussendlich gesteigert wird.

Er maximiert die Wärmenutzung

Ein Pufferspeicher ermöglicht es Ihnen, Ihre Biogaserzeugung saisonal zu flexibilisieren: Sie können also beispielsweise durch veränderte und weiterentwickelte Fütterung, Futtermenü und Biologie im Winter Ihre Biogasmenge erhöhen, beispielsweise eine Woche lang 60 oder sogar 100 % mehr Biogas erzeugen – und damit flexibel auch mehr Wärme liefern. Im Sommer sparen Sie dafür das Substrat, das Sie im Winter mehr gebraucht haben, wieder ein. Bei solch einer Optimierung wird ein Pufferspeicher dringend notwendig, um den Wärmebedarf in der Übergangszeit und im Sommer abdecken zu können und die Laufzeit des BHKWs zu harmonisieren.
Zusätzliche Möglichkeit zur Maximierung: Prüfen Sie, ob Sie mit der Kombination aus zwei BHKWs und großem Pufferspeicher eine Wärme-Vollversorgung anbieten können – und das zu einem höheren Preis.

Er ist günstiger als Sie annehmen

Ein großer Pufferspeicher, der im Zusammenhang mit einer „großen“ Flexibilisierung – also der bis zu fünffachen Überbauung Ihrer Anlage – installiert wird, ist teuer, ja, schließlich muss er bei sehr konsequenter Flexibilisierung durchaus für zehn bis 14 Stunden BHKW-Ruhe ausgelegt werden. Aber nur im ersten Schritt. Wenn Sie sich die Kosten genauer ansehen, werden Sie feststellen, dass die finanzielle Belastung mit der Gesamtgröße der Anlage drastisch abnimmt. Erfahrungsgemäß sind die spezifischen Kosten von größeren Ein-Modul-BHKW-Anlagen in Kombination mit einem Pufferspeicher günstiger als zwei bis drei Motorenanlagen mit derselben elektrischen Gesamtleistung ohne Puffer.
Außerdem kann ein großer Wärmepuffer auch den Dienst einer mehrtägigen Spitzenlastversorgung übernehmen und damit Investitions- und Betriebskosten für andere Wärmeerzeuger einsparen. Plus: Förderfähige Wärmespeicher mit mehr als 10 m3 Wasservolumen erhalten eine Förderung von 250 Euro je m3. Die Förderung ist auf 30 % der für den Wärmespeicher nachgewiesenen Nettoinvestitionskosten beschränkt.

Fazit: Ja zum Pufferspeicher in der Kraft-Wärme-Kopplung!

Der Umstieg in die Flexibilisierung erfordert ein Umdenken. Auch wenn die einfache Überbauung einer Anlage für den Moment überschaubarer ist – zukunftsträchtig ist sie nicht. Vielversprechender ist da eindeutig ein „großer“ Schritt, also die bis zu fünffache Überbauung eines bestehenden BHKWs. Das erfordert natürlich große Investitionen in Ihre Anlage. Sie müssen sich nicht nur über die gesteigerte Strommenge, sondern auch über das Mehr an Wärme, das nun produziert wird, Gedanken machen und Ihre Strom- UND Wärmeproduktion neu konzipieren.
Und um die Wärme wertschöpfend zu nutzen, brauchen Sie einen geeigneten Speicher.

Ja, ein zusätzlicher Pufferspeicher ist eine (auf den ersten Blick) teure Sache. Ja, es gibt prinzipbedingte Wärmeverluste bei dieser Art des Speichers. Und ja, viele Betreiber sind unsicher, wie es nach dem Auslaufen der EEG-Förderung weitergeht. Trotzdem ist aus unserer Sicht der Einbau eines Pufferspeichers die einzig richtige und logische Konsequenz, um mit Ihrem BHKW auch in Zukunft Profit zu machen. Und auch immer mehr Anlagenbesitzer erkennen jetzt die Notwendigkeit der verbesserten Wärmenutzung: Ein Drittel aller Betreiber will deshalb in den nächsten beiden Jahren ihre produzierte Wärme stärker und effektiver nutzen, so eine Studie des Fachverbands Biogas e.V. und der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen. Ein richtiger und wichtiger Schritt, das JA zum Pufferspeicher in der Kraft-Wärme-Kopplung!

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