Mon Aug 19 2019

08 19

Zorgt biogas voor een stabiel stroomnet?

11/02/2019

Door Ad Spijkers

In een gezamenlijk onderzoek willen de Universität Hohenheim, de Hochschule Reutlingen en Novatech een automatische besturing voor biogasinstallaties ontwikkelen. Doel is het brengen van evenwicht in duurzame energie.


     

Een manier om wind- en zonnestroom aan te vullen met biogas is de variabele, op de behoefte afgestemde voeding van biogas-installaties. Eenvoudig gezegd gaan er bij een grote vraag naar stroom veel en snel fermenteerbare substraten naar de biogasvergister, bij een geringe vraag minder en langzaam fermenteerbare.

De micro-organismen in de biogasinstallatie die de zeer kortstondige lastwisselingen moeten opvangen, reageren echter te traag op veranderingen in de voeding. Nu moet het gasreservoir van de biogasinstallatie dat evenwicht mogelijk maken. Snel afbreekbare substraten zoals kuilvoer van suikerbieten of pas van graangewassen pap worden echter vooral gevraagd wanneer een te sterke daling van het niveau in het gasreservoir dreigt.

Besturing

Om deze benadering te optimaliseren, ontwikkelen de onderzoekers in het project Powerland 4.2 een op algoritmen gebaseerde zelflerende besturing voor de toevoertechniek en de stroomopwekking door de blokwarmtekrachtcentrale (BWKC).

Bestanddelen van de besturing zullen zelflerende procesmodellen zijn, die over 48 uur de stroombehoefte en de opwekking van zonne- en windenergie in een bepaald verzorgingsgebied kunnen voorspellen. Deze data worden dan geladen in een intelligente besturing van de biogasinstallatie, die de noodzakelijke hoeveelheden substraten berekend en automatisch aan de vergisters kan toevoeren.

In zijn totaliteit moet de besturing met behulp van heuristische algoritmen permanent de optimale toestand tussen de eisen stroom- en warmtebehoefte en een efficiënte exploitatie met hoog aandeel vollast bepalen. In Powerland 4.2 wordt de besturing in de basis ontworpen voor een op stroom geoptimaliseerde exploitatie van de biogasinstallatie. Dat wil zeggen dat de prioriteit ligt op een zo hoog mogelijk aandeel aan duurzame stroomverzorging aan de afnemer.

Warmte en stroom

Maar de behoefte van een door de BWKC verzorgd warmtenetwerk vormt een begrenzende factor. Als de warmteopslag leeg is, moet de centrale aanlopen, ook wanneer geen stroom wordt gevraagd. Hier is de structuur van de duurzame energie in Zuid-Duitsland een voordeel. Op het platteland van Beieren en Baden-Württemberg domineren biogas- en fotovoltaïsche installaties. De belastingcurve van PV-installaties over het jaar heen toont een sterke piek in de zomer, maar kan in het koude halfjaar (wanneer ook de vraag naar warmte hoog is) optimale worden gebalanceerd door een sterkere opwekking van biogasstroom en -warmte.

De besturing wordt eerst als model ontwikkeld voor de locatie Lindenhöfe en daar getest. De Lindenhöfe behoren tot het landbouweconomische proefstation van de Universität Hohenheim en beschikten over een biogas- en een fotovoltaïsche installatie en over een intern warmte- en stroomnet. De jaarlijkse energiebehoefte van de Lindenhöfe komt ongeveer overeen met die van een dorpje met 150 inwoners. Daarmee is de besturing later probleemloos over te zetten op vergelijkbare landelijke locaties in heel Duitsland.

(foto: Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie, Universität Hohenheim)