Betriebsstrategien f√ľr Biogasanlagen ‚Äď Zielkonflikt zwischen netzdienlichem und wirtschaftlich orientiertem Betrieb
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
In einem intelligenten Energiesystem m√ľssen ‚ÄěSmart Grid‚Äú und ‚ÄěSmart Market‚Äú Hand in Hand gehen (Aichele et. al, 2014). √Ąnderungen am rechtlichen Rahmen, insbesondere im Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) haben zum Ziel, die Anforderungen zur Erh√∂hung der Erzeugung erneuerbarer Energien (EE) sowie zur Markt- und Systemintegration von EE in Einklang zu bringen (siehe hierzu Schwarz, 2014). Dies entscheidet, ob der Betrieb einer modernen EE-Anlage sowohl die Maximierung eigener Gewinne (Smart Market) als auch die Entlastung der √ľbergeordneten Netze (Smart Grid) zum Ziel haben kann oder auf nur einen Aspekte ausgerichtet ist.

Analytische Untersuchung der thermischen Optimierung von Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Eine Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen ist mit den neuen gesetzlichen Rahmenbedingungen schwieriger darstellbar als mit den Bonussystemen der vorangegangen Novellierungen des EEG. Um diese zu steigern ergeben sich mehrere Varianten, die oftmals mit weiteren Investitionen verbunden sind. Direkte technische Verbesserungen, aus denen schnelle √∂konomische Erfolge resultieren, bed√ľrfen daher einer genaueren Analyse der Randbedingungen. Im Rahmen dieses Beitrages wird der W√§rmebereich landwirtschaftlicher Biogasanlagen untersucht, insbesondere die Optimierung des Eigenw√§rmebedarfs, die in der Vergangenheit kaum ber√ľcksichtigt wurde und somit einiges an Potential erwarten l√§sst. Als Datengrundlage dienen 10-j√§hrige Dokumentationen von Eigenw√§rmeverbr√§uchen, F√ľtterungsprotokolle sowie Temperaturmessungen verschiedener W√§rmebilanzparameter wie Substrat, Biogas, Umgebung etc. Nach Auswertung der Messungen und erster Bilanzierungen wurde festgestellt, dass die Aufrechterhaltung der Fermentertemperatur die meiste W√§rmeenergie verbraucht und gleichzeitig auch das gr√∂√üte Optimierungspotenzial aufweist. Erste Optimierungsm√∂glichkeiten im Substratbereich wurden identifiziert, wie passive und aktive D√§mmung der Substrat-Einbringsysteme und W√§rmer√ľckgewinnung aus dem Nachg√§rablauf. Dabei wurden Einsparpotenziale von mehreren hundert Megawattstunden im Jahr kalkuliert, je nach Menge und Temperaturanhebung der eingesetzten Substrate.

Prozessbegleitende Simulation zur Betriebs√ľberwachung von Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Biogasanlagen sind verfahrenstechnische Anlagen, die auf komplexen biochemischen Prozessen basieren. F√ľr landwirtschaftliche Biogasanlagen ist festzustellen, dass oft die notwendige Messtechnik fehlt, um den aktuellen Prozesszustand so beurteilen zu k√∂nnen, dass daraus das kurz- und mittelfristige Anlagenverhalten abgeleitet werden kann. Durch die Implementierung von mathematischen Modellen, wie z.B. das ADM1 und dessen Weiterentwicklungen, in Simulationssoftware ist es m√∂glich, Biogasanlagen verfahrens- und regelungstechnisch als Prozessmodelle abzubilden.

Technisch-√∂konomisch-√∂kologische Analyse der hydrothermalen Carbonisierung (HTC) von Gr√ľnschnitt und sich anschlie√üender Nutzungsoptionen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Die √∂konomische Analyse der Konversion von biogenen Restsoffen zu hochwertigen Energietr√§gern zeigt, dass die daraus erzielte Erweiterung des Nutzungsspektrums auch mit einer deutlichen Steigerung der Brennstoffkosten einhergeht ‚Äď besonders bei Aufbereitungsverfahren mit hohem Neuigkeitscharakter und entsprechend hohem Investitionsbedarf und geringerer Verf√ľgbarkeit. Zudem erh√∂ht eine Kompaktierung der HTC-Kohle f√ľr einen besseren Transport die Brennstoffkosten signifikant, weshalb eine Nutzung vor Ort mit wesentlichem Kostensenkungspotenzial verbunden ist.

Qualitative und Quantitative Betrachtung von Petro- und Biokraftstoffen mittels GCxGC-TOFMS: Neue Entwicklungen und Anwendungen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Die umfassend zwei-dimensionale Gaschromatographie (GCxGC; engl.: comprehensive two-dimensional gas chromatography) und die Detektion mittels Flugzeit-Massenspektrometrie (TOFMS; engl.: time-of-flight mass spectrometry) erm√∂glicht es komplexe Stoffgemische wie petrochemische Proben in Einzelbestandteile bzw. Substanzklassen zu trennen. Die Kombination charakteristischer Elutionsprofile mit der M√∂glichkeit, Massenspektren mittels auf Visual Basic basierender Algorithmen zu analysieren erm√∂glicht eine automatisierte und sehr detaillierte qualitative und quantitative Auswertung auch gro√üer Datenmengen. Die GCxGC-TOFMS Analytik bietet somit im Vergleich zur konventionellen Gaschromatographie eine enorm gesteigerte Selektivit√§t, die zur Analyse hochkomplexer Rohstoffe (z.B. Pyrolyse√∂l) notwendig ist. Dar√ľber hinaus ist es m√∂gliche eine Quantifizierung, gegliedert nach Kohlenstoffanzahl durchzuf√ľhren.

Gemeinsame Hydrierung von Pflanzenölen mit Straight-run-Gasölfraktionen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Hydriertes Pflanzenöl (HVO) besteht nahezu ausschließlich aus Alkanen. Es kann daher im Gegensatz zu Biodiesel (FAME) prinzipiell in beliebigen Anteilen zu Dieselkraftstoff gemischt werden. Die Zumischraten werden nur durch normative Parameter (z.B. Dichte, Siedeverhalten) begrenzt. Die industrielle HVO-Herstellung erfolgt gegenwärtig in sogenannten Stand-Alone-Anlagen. Eine vielversprechende Alternative besteht in der Mithydrierung von Pflanzenölen bei der Entschwefelung von Gasölfraktionen in Raffinerien. Beide Prozesse laufen unter vergleichbaren Reaktionsbedingungen ab. Dadurch kann bestehende Raffinerieinfrastruktur mitgenutzt werden.

Die Biokraftstoffproduktion in Deutschland ‚Äď Stand der Technik und Optimierungsans√§tze
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Nach der Ermittlung des Status Quo deutscher Biokraftstoffanlagen liegt eine umfangreiche Datenbasis der Verfahrenstechnik vor. Daraus wurden virtuelle Biokraftstoffanlagen als Simulationsmodelle entwickelt, die f√ľr weitere Untersuchungen zur Verf√ľgung stehen.

Energetische Nutzung von biogenen Reststoffen ‚Äď Untersuchung der Aufbereitung und Verbrennungseigenschaften am Beispiel von Pferdemist-Pellets
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Der im Bereich der Biomasse verwendete Energietr√§ger Holz ist in seiner wirtschaftlichen Verf√ľgbarkeit begrenzt. Dem entsprechend findet die energetische Nutzung von Reststoffen der Landwirtschaft verst√§rktes Interesse, die sich aber hinsichtlich ihrer chemischen Eigenschaften und damit ihres Verbrennungs und Emissionsverhaltens zum Teil deutlich von den √ľblichen Holzbrennstoffen unterscheiden.

Betriebsmodi einer Schwachgas- Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zur flexiblen Stromerzeugung unter Nutzung von Holzkohle
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Es wurden an einer mit Holzkohle betriebenen, selbstentwickelten Mikro-Kraft-W√§rme-Kopplungsanlage Untersuchungen zur hochflexiblen Strombereitstellung durchgef√ľhrt. W√§hrend dieser Untersuchungen konnten f√ľnf m√∂gliche Betriebsmodi identifiziert werden, welche f√ľr den flexiblen Betrieb von Bedeutung sind. Neben einer schnellen Regelf√§higkeit besitzt die Anlage weiterhin die F√§higkeit in einem gro√üen Bereich eine Lastverschiebung zwischen elektrischer und thermischer Last vorzunehmen. Die Modulationsf√§higkeit der Anlage betr√§gt 18-100 % im normalen Betrieb mit Drosselung der Brennstoffzufuhr und 36-100 % im Betrieb mit Lastverschiebung.

Großbaustelle Wärmewende Herausforderungen bei der Umsetzung von Wärmeprojekten in Bioenergie-Regionen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Im Gegensatz zum Ausbau der erneuerbaren Strombereitstellung ist die Bereitstellung von W√§rme aus erneuerbaren Energietr√§gern ein bisher weniger beachtetes Thema. Zur Umsetzung der eingeleiteten Energiewende ist es jedoch notwendig, neben dem verst√§rkten Einsatz von regenerativem Strom auch die W√§rmeversorgung st√§rker zu fokussieren. Der Einsatz von Biomasse tr√§gt aufgrund eines vielseitigen Einsatzspektrums zur Deckung des Bedarfs entscheidend bei. Die Umsetzung regenerativer W√§rmeprojekte ist eine sehr komplexe und dezentrale Angelegenheit. Eine besondere Schwierigkeit besteht dabei, Erzeuger und Verbraucher zusammen zu bringen und so eine Win-Win-Situation f√ľr alle Beteiligten herbei zu f√ľhren. Gute Beispiele f√ľr die Initiierung und Umsetzung solcher biogenen W√§rmeprojekte lassen sich in den 21 deutschlandweiten Bioenergie-Regionen finden. Der Beitrag m√∂chte diese Erfahrungen darstellen und insbesondere auf die Rolle der Regionalmanagements bei der Gestaltung von biogenen W√§rmeprojekten eingehen. Ferner werden politische Rahmenbedingungen erl√§utert und Herausforderungen bei der Umsetzung solcher Projekte aufgezeigt.

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