Leipzig,  22. Juni 2016 – Mit den Fragen der optimalen Betriebs- und Flexibilisierungsstrategie und dem Einfluss der Flexibilitätsprämie beschäftigte sich das Vorhaben „OptFlex Biogas – Ermittlung eines technisch-ökonomisch optimierten Betriebs flexibler Biogasanlagen (FKZ:03KB073)“. Die nun veröffentlichen Ergebnisse zeigen, dass eine flexible Stromerzeugung unter den derzeitigen energiepolitischen Rahmenbedingungen für die untersuchten Anlagen wirtschaftlich ist. Die optimale Flexibilisierungsstrategie und Betriebsweise ist jedoch anlagenindividuell zu bestimmen.

Ein wichtiger Baustein der Energiewende ist die flexible Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien je nach Bedarf. Mit dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG 2012) wurde für Biogasanlagen im Rahmen der Direktvermarktung mit der sogenannten Flexibilitätsprämie der Anreiz zur bedarfsgerechten Stromerzeugung geschaffen. 2012 gestartet, zielte das Vorhaben „OptFlex Biogas“ durch die Ermittlung eines technisch-ökonomisches Optimums von flexiblen Bestandsbiogasanlagen darauf ab, die Erfahrungen aus der Einführung der Flexibilitätsprämie für Anlagenbetreiber und den Gesetzgeber zu sammeln und zu beurteilen. 
Das Projektkonsortium bestehend aus dem Deutschen Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ) und dem Direktvermarkter Next Kraftwerke widmete sich dabei der Fragestellung, wie aus Sicht des Betreibers einer Bestandsbiogasanlage nachträglich eine optimale Betriebs- und Vermarktungsstrategie realisiert werden kann. Zu diesem Zweck wurden insgesamt fünf Praxisanlagen, die bereits flexibel betrieben werden, untersucht. Dabei wurden elf Flexibilisierungsszenarien unter Berücksichtigung der Anlagenkonfiguration (Erhöhung der installierten Leistung), der Betriebsweise (teil- und vollflexibel) und des angestrebten Fahrplans der Biogasanlage erstellt und hinsichtlich ihrer technisch-ökonomischen Ergebnisse bewertet. Zudem sind die Treibhausgas-Emissionen gegenüber dem vorherigen nicht flexiblen Grundlastbetrieb analysiert worden.

„Die Flexibilisierung von Bestandsbiogasanlagen wird vorwiegend durch die Flexibilitätsprämie und Effizienzsteigerungen in Folge des Austauschs und der Neuinstallation von Verstromungsaggregaten angestoßen“, fasst Projektleiter Markus Lauer vom DBFZ die Ergebnisse des Vorhabens zusammen. „Eine nachträgliche Optimierung der flexiblen Fahr-weise kann die Gesamteffizienz einer Bestandsbiogasanlage signifikant verbessern und die relativen Treibhausgasemissionen verringern.“

Die Flexibilitätsprämie als Hauptanreiz zur Flexibilisierung
Entsprechend der untersuchten Szenarien ist der wirtschaftliche Betrieb vorwiegend auf die Zusatzerlöse der Flexibilitätsprämie zurückzuführen. Ferner führt die Neuinstallation eines effizienteren Verstromungsaggregates zur Erhöhung der Gesamtstrommenge und damit zu einem steigenden Vergütungsanspruch. Durch die Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades bei der Flexibilisierung von Bestandsanlagen durch den Austausch oder die Installation von zusätzlichen Verstromungsaggregaten (Blockheizkraftwerken) kann mit einer konstanten Gasmenge mehr Strom erzeugt und vermarktet werden. Aufgrund der geringen Preisschwan-kungen an der Strombörse (EPEX Spot SE), an der der Strom des Betreibers durch den Direktvermarkter verkauft wird, spielen marktseitige Mehrerlöse durch die gezielte Verstromung zu hochpreisigen Stunden derzeit nur eine untergeordnete Rolle. Die durch die flexible Fahrweise generierten Erlöse müssen vor allem die kapitalgebundenen Kosten decken, die vorwiegend durch Investitionen in ein neues oder zusätzliches Verstromungs-aggregat und/oder erhöhte Gas- und Wärmespeicherkapazitäten entstehen.

Flexibler Betrieb verbessert die Treibhausgas-Bilanz der Anlagen
Die Treibhausgas-Emissionen einer Biogasanlage werden hauptsächlich durch den Wirkungsgrad des Blockheizkraftwerks und dessen Betriebsstunden beeinflusst (ohne Berücksichtigung der Vorkette, wie den Anbau des Substrats). Steigt zum Beispiel die Gesamteffizienz einer Anlage durch ein neues Verstromungsaggregat mit höherem elektrischem Wirkungsgrad bei der Flexibilisierung, sinken die spezifischen Treibhausgas-Emissionen. Gegenüber flexiblen konventionellen Kraftwerken, wie Gas- und Dampfkombi- oder Steinkohlekraftwerken, treten ebenfalls deutliche Treibhausgas-Einsparungseffekte bei der Produktion einer Kilowattstunde elektrisch auf.

Publikationen
Die Ergebnisse des Vorhabens sind in unter anderem in folgenden Publikationen veröffentlicht: 
•    Paper (2016) im International Journal of Energy Research: “Flexible power generation scenarios for biogas plants operated in Germany: Impacts on economic viability and GHG emissions” 
•    Schlussbericht (2015). URL
•    Beitrag in der Schriftenreihe 19 Neue Wege zur Prozessoptimierung in Biogasanlagen – Teil 3. URL

Ergebnisbeispiel Praxisanlage
Neben der Flexibilitätsprämie stellen die Effizienzsteigerungen, die zu zusätzlichen vermarktungsfähigen Strommengen (Marktprämie) führen können, die wichtigsten Treiber der Anlagenflexibilisierung dar (Nach EEG 2014 § 101 ist die zusätzliche Strommenge durch die Definition der sog. Höchstbemessungsleistung begrenzt). Bei der wirtschaftlichen Bewertung der Flexibilisierung sind jedoch vor allem die kapitalgebundenen Kosten und die Opportunitätskosten in Form der verringerten Erlöse bei der Regelenergievermarktung zu berücksichtigen. Wie aus den in der Abbildung dargelegten Ergebnissen geschlussfolgert werden kann, lässt sich nicht jedes Flexibilisierungsszenario wirtschaftlich darstellen. 

Abb. Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsberechnung für eine Praxisanlage (vermarktet durch Next Kraftwerke) unter Berücksichtigung ausgewählter Szenarien für das Jahr 2013. Die Szenarienbeschreibungen können dem Schlussbericht entnommen werden. Quelle: DBFZ

Weitere Informationen
Das Vorhaben „OptFlex Biogas“ wurde im Rahmen des Programms „Energetische Biomassenutzung“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

Kontakt
Projektkoordination
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH
Torgauer Straße 116, 04347 Leipzig
Projektleiter OptFlex Biogas

Markus Lauer
Telefon: +49 (0) 341 2434-491
E-Mail: markus.lauer(at)dbfz.de
Programmbegleitung des Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“

Diana Pfeiffer – Projektkoordination
Telefon: +49 (0)341 2434-554
E-Mail: diana.pfeiffer(at)dbfz.de

Angela Gröber – Öffentlichkeitsarbeit
Telefon: +49 (0)341 2434-457
E-Mail: angela.groeber(at)dbfz.de