Anlass und Ziele
Die Durchführbarkeitsstudie untersucht, wie der Strombedarf des Biomasseheizkraftwerks größtmöglich durch die Nutzung bzw. den Ausbau von regenerativer Stromerzeugung in Kombination mit einem Batteriespeicher zu decken ist. Das ermöglicht die Verringerung der jährlichen Betriebsstundenzahl des Blockheizkraftwerks und führt somit zu einer Reduktion der CO2-Emissionen durch die Einsparung von fossilem Brennstoff (Erdgas) im Bereich der Wärmeerzeugung.
Projektbeschreibung
Ablauf der Studie:
Zunächst wurde eine Ist-Analyse der Ausgangssituation mit der energetischen Analyse der Energieerzeugung sowie des Energiebedarfs durchgeführt. Hierbei wurden sowohl die Erzeugungsanlagen (Biomasse- sowie Blockheizkraftwerk) als auch der Wärmebedarf des Netzes bilanziell sowie zeitlich aufgelöst über ein ganzes Jahr analysiert.
Darauf folgend wurden verschiedene technische Auslegungsvarianten definiert. Dabei wurden in erster Linie Leistungsangaben von Photovoltaik, Windkraft sowie eines Batteriespeichers, aber auch technische Rahmenbedingungen, wie beispielsweise die Einbindung der Anlagen in die Heizzentrale, festgelegt. Die entsprechenden Einsparpotenziale werden dann über die Durchführung von Simulationen bestimmt, so dass eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erfolgen kann. Neben den energetischen Einsparpotenzialen wurde die Reduktion der CO2-Emissionen dargestellt und eine Wirtschaftlichkeitsberechnung der Projektidee unter Einbeziehung von Kapitalkosten, Betriebskosten und verbrauchsgebundenen Kosten (u.a. Brennstoffkosten) durchgeführt. Zusätzlich wurden Einnahmepotenziale überprüft.
Ergebnis:
Ziel ist es, die Leistung des Erdgasblockheizkraftwerks zu reduzieren bzw. wenn möglich komplett darauf zu verzichten. Der dadurch fehlende Wärmeanteil, welcher aktuell vom Blockheizkraftwerk erzeugt wird, kann durch das Biomasseheizkraftwerk sowie einer Großwärmepumpe aufgefangen werden.
Das Biomasseheizkraftwerk wird aktuell im Teillastbereich bei ca. 76 %, bezogen auf die maximale Leistung, betrieben. Eine Leistungssteigerung zur Deckung des gesamten Wärmebedarfs des Fernwärmenetzes ist damit möglich. Diese Vorgehensweise erhöht den CO2-freien Anteil der Wärmeerzeugung, da durch die Leistungsreduktion des Blockheizkraftwerks der Einsatz an fossilem Brennstoff, in diesem Fall Erdgas, verringert wird.
Da aktuell das Blockheizkraftwerk dazu genutzt wird, den Biomassekessel mit Strom zu versorgen, geht eine Verringerung der Laufzeit des Blockheizkraftwerks mit einer „fehlenden“ Stromversorgung des Biomasseheizkraftwerks einher. In diesem Kontext ist ein Aus- bzw. Neubau an EE-Anlagen zur Stromerzeugung geplant, so dass der fehlende Strombeitrag durch die Leistungsabsenkung des Blockheizkraftwerks aufgefangen werden kann. Die zu errichtenden Anlagen sollen im unmittelbaren räumlichen Zusammenhang zur Heizzentrale errichtet werden und somit die Zentrale direkt mit emissionsfreiem Strom versorgen. Die Anforderungen des § 3 Nr. 19 EEG 2017 werden somit für die Eigenversorgung erfüllt.
Bedeutender Bestandteil dieser Maßnahme ist der Ausbau an Photovoltaik. Hierzu werden Möglichkeiten zum Neubau von PV-Anlagen definiert oder weitere Möglichkeiten der Integration von bestehenden PV-Anlagen berücksichtigt. Ebenfalls wurde in diesem Projekt der Einsatz von einer oder mehrerer Kleinwindkraftanlagen, welche eine Gesamthöhe von weniger als 50 Metern aufweisen, untersucht bzw. berücksichtigt. Die geringe Bauhöhe der kleinen Windkraftanlagen geht mit baurechtlichen Erleichterungen einher, so dass diese Anlagen ebenfalls im unmittelbar räumlichen Zusammenhang zur Heizzentrale errichtet werden könnten.
Aufgrund der Fluktuation der Stromerzeugung durch Photovoltaik und Windkraft und einer somit möglichen Überschusssituation von elektrischer Energie, wurde in der Studie auch der Einsatz eines Batteriespeichers geprüft. Dieser soll zur Erhöhung der Eigenbedarfsquote eingesetzt werden, damit möglichst viel regenerativ erzeugter Strom direkt von der Heizzentrale genutzt werden kann und gleichzeitig die Leistung des Erdgasblockheizkraftwerks weiter gesenkt wird. Hierbei ist ebenfalls der parallele Einsatz des Batteriespeichers im Bereich von Netzdienstleistungen zu prüfen. Ein solcher Einsatzzweck, wie z.B. die Bereitstellung von Primärregelleistung, bietet zum einen positive volkswirtschaftliche Folgen und zum anderen wird ebenfalls die Wirtschaftlichkeit des gesamten Projekts deutlich verbessert.