Genehmigungsaufwand und vorhandene Technik berücksichtigt

Bereits die Wärmenutzung hatte der Biogasanlagenbetreiber Tobias Werning mit der Energethik Ingenieurgesellschaft geplant. Nun stand die Flexibilisierung an.

Nur ein paar hundert Meter hinter der Anschlussstelle Greven der Autobahn 1 geht es links ab in die Guntruper Straße. Das erste Gehöft liegt gleich vorne an: ein für die Region typisches größeres eingeschossiges Haus mit Satteldach und einigen Nebengebäuden. Die roten Klinker heben sich vom Grün der hohen Eichen rund um den Hof ab.

Doch einige Meter weiter ist das Auge irritiert: der Himmel scheint plötzlich regengrau, obwohl die Sonne scheint und sich die Temperatur der 30-Grad-Marke nähert. Erst beim zweiten Hinsehen ist das Grau als Folie zu erkennen. 15 Meter ragt der neue Gasspeicher am Ende der Schlucht aus Bäumen auf und versperrt hier komplett die Sicht. Doch beim Weiterfahren ändert sich das Bild schnell.

Die Biogasanlage von Tobias Werning, seinem Vater einem Nachbarn steht am Rand einer offenen Ackerlandschaft. Aus der Richtung relativiert sich die Größe des Speichers. Die hohe Halbkugel reflektiert die Sonne. „Wir haben bewusst eine helle Farbe gewählt“, erklärt Jaroslav Litau von der Energethik Ingenieurgesellschaft mbH aus Osnabrück, „sie erwärmt sich nicht so stark“. Das hätten Messungen gezeigt. Das Ingenieurbüro plant die Flexibilisierung der Biogasanlage. Außerdem ist der Speicher so weniger windanfällig als ein auf dem Behälter aufgesetzter. Durch das Einlassen in den Boden passe zudem mehr Gas hinein, so Litaus Kollege Daniel Küthe. Kleinere und damit zwei Speicher seien nicht in Frage gekommen, da sich das Volumen dann schlechter ausnutzen ließe. „Wenn sich der Gassack leert, legt er sich in Falten. Da lässt sich nicht mehr feststellen, wieviel Gas noch wirklich im Speicher ist. Der Gasdruck zum BHKW darf aber nicht absinken“, beschreibt er das Problem. Da müssten sich die Hersteller mal etwas überlegen, meinen alle drei unisono.

Von links: Jaroslav Litau von der Energethik Ingenieurgesellschaft, Biogasanlagenbetreiber Tobias WErning und Daniel Küthe, ebenfalls von Energethik.

Das Speichervolumen von 6.800 Kubikmetern ergibt sich aus der Vorgabe, die Biogasproduktion von 24 Stunden aufnehmen zu können. Dann wäre die Halbkugel etwas höher als die jetzigen 15 Meter geworden. Doch genau ab dieser Höhe verlangt der Landkreis eine zusätzliche Umweltverträglichkeitsprüfung. Die Kosten dafür konnten durch das Einsenken in den Boden vermieden werden. Diese 15-Meter-Grenze gebe es aber nicht überall, betont Litau.

Der Landkreis genehmigte die Biogasanlage im Jahr 2011 nach Baurecht als privilegiert sowie nach Bundesimmissionsschutzgesetzt (BImSchG). Sie ging mit einem 370-Kilowatt-BHKW vor Ort und einem 190-Kilowatt-BHKW als Satellit in Betrieb. Die jetzige Flexibilisierung stellt eine „wesentliche Änderung“ im Sinne des Gesetzes dar, weshalb die Anlage neu genehmigt werden muss. Vor allem wegen des neuen Gasspeichers wechselte die Zuständigkeit vom Landkreis Steinfurt zur Bezirksregierung Münster. Betreiber Tobias Werning ist nicht böse darum: Die Landkreisverwaltung habe eher den Eindruck erweckt, Anlagen verhindern zu wollen. Die Bezirksregierung dagegen suche nach Lösungen und kenne sich aus.

Gasspeicher mit einem Speichervolumen von 6.800 Kubikmetern.

10-kV-Generator

So verging nur gut ein Jahr vom Auftrag an das Ingenieurbüro bis zur Inbetriebnahme. Zuletzt wartete der Betreiber noch auf ein zusätzliches Bauteil, das nach der ursprünglichen Planung nicht nötig gewesen wäre. Erst nach der Lieferung des 1,2-Megawatt-BHKW im Container stellte sich heraus, dass doch nicht die komplette Peripherie hineinpasste, so dass ein Extra-Anbau entstand, zu dem das Bauteil gehört. „Da haben wir die falschen Maße vom Hersteller bekommen“, erinnerte sich Küthe. Der zusätzliche Platz hätte allerdings auch in den neuen Übergabestationen eingeplant werden können. Sie ist nur noch klein, denn ein Transformator ist aufgrund des bereits auf Netzspannung arbeitenden Generators nicht mehr nötig. Dieser fällt aus dem Rahmen: „10-Kilovolt-Aggregate sind in Deutschland die Ausnahmen“, betont Litau. Sie werden sonst in der Großindustrie oder im Ausland eingesetzt, wo es häufiger Stromnetze mit zehn Kilovolt Spannung gibt – aber eben auch bei den Stadtwerken Greven, in dessen Netz Wernings Anlage einspeist. Litau zeigt mit seiner Hand auf den Generator und sagt: „Ein 400-Volt-Generator wäre kleiner. Durch das größere Aggregat sparen wir aber Leerlaufverluste und Verluste beim Umspannen, die etwa ein Prozent ausmachen.“

Da das Stromnetz vor Ort mit zehn Kilovolt betrieben wird, konnten durch den Einbau eines 10-kV-Generators (oben) der Transformator und die damit verbundenen Umformungsverluste vermieden werden. Aufgrund der neuen, hohen Motorleistung musste die Übergabestation jedoch neu gebaut werden (unten).

Links die neue Station, rechts der alte Trafo vor der Gärstrecke aus Fermenter und Lager.

Neue Leitungen

Die wesentlichen Bausteine für die Flexibilisierung sind damit beschrieben. Es fehlen nur noch die zahlreichen Leitungen, vor allem die Gasleitung zum Speicher. Um die Gasaufbereitung nicht erweitern zu müssen, wird das Biogas weiterhin direkt nach dem Austritt aus dem Fermenter entschwefelt und getrocknet. Dann pumpt es ein neuer Verdichter zum Gasspeicher. „Ich hoffe, dass sich so kein Kondensat im Speicher bildet“, beschreibt Tobias Werning einen weiteren Vorteil, obwohl ein zusätzlicher Kondensatabscheider vorhanden ist. Außerdem verspricht er sich vom neuen Speicher mehr Sicherheit. „Ich habe dann nicht den Stress, bei einer Fehlermeldung sofort zur Anlage zu müssen. Der Speicher nimmt das auf, so dass das Gas nicht abgefackelt werden muss.“ Das gilt auch für Wartungsarbeiten.

Die Gärstrecke inklusive der Entschwefelung und Trocknung des Biogases blieb unverändert. Erst das aufbereitete Gas wird erneut verdichtet und in den neuen Gasspeicher geleitet ( links an der Wand).

Für den neuen Motor schließt er einen Vollwartungsvertrag ab. Damit sollen eine hohe Verfügbarkeit und kurze Reaktionszeiten sichergestellt, aber auch die Kosten für Einsatzteile sowie der Zeitaufwand gesenkt werden. Noch ist der Vertrag nicht unterschrieben, denn der ein oder andere Wunsch sowohl von Seiten der Betreiber als auch des Services muss noch ausverhandelt werden.

Inwieweit sich auch das 190-Kilowatt-Satelliten-BHKW flexibilisieren lässt, ist derzeit juristisch unklar. Es ist nur nach Baurecht, nicht aber nach Bundesimmissionsschutzrecht genehmigt.

Mit dem neuen großen Flex-BHKW musste auch die Wärmeverteilung neu organisiert werden.

Erst um Wärmenutzung gekümmert

Initiator zum Bau der Biogasanlage war Tobias Werning. Der Hoferbe und Agraringenieur hatte schon im Studium einen Schwerpunkt auf erneuerbare Energien gelegt. Die Anlage besteht aus einem Fermenter und einem abgedeckten Endlager. Das Satelliten-BHKW entstand auf einem etwa ein Kilometer entfernten Nachbarhof. Dieser braucht für seinen Sauenstall viel Wärme. Für die Wärme aus dem größeren BHKW beim Fermenter sollte ein Nahwärmenetz im Ort gebaut werden. Doch das kam nicht zustande. Dafür wurde wenig später in gut drei Kilometer Entfernung ein Gewächshaus zur Produktion von Tomaten, Gurken und Salat errichtet, das nun den Hauptteil der Wärme abnimmt. „Uns war wichtig, die Wärme gut zu nutzen“, erklärt Werning. Vor allem sollten fossile Energieträger verdrängt werden. Flexibilisierung sei damals auch schon angedacht gewesen, so der Hofnachfolger, zuerst war aber die Wärmenutzung dran. Diese steht jetzt. 2,5 Millionen Kilowattstunden Wärme nimmt der Gemüseproduzent im Jahr ab: nicht gleichmäßig, sondern insbesondere in den Wintermonaten ab Januar sowie im Tagesverlauf schubweise, vor allem in den frühen Morgenstunden. Dadurch und durch die hohe Spreizung von 80 Grad Vor- und 40 Grad Rücklauftemperatur bleiben die Wärmeverluste in der über drei Kilometer langen Wärmeleitung unter 20 Prozent. Mit 180 Kubikmeter Volumen steht an der Biogasanlage ein eigentlich zu kleiner Speicher. Der am Gewächshaus ist dagegen etwas überdimensioniert. Ebenfalls mit dem Wärmesystem verbunden ist das Satelliten-BHKW. „So können wir die Wärme bündeln und je nach Bedarf verteilen“, ist Werning mit dem System zufrieden. Ohne KWK-Bonus könnte er allerdings nicht mit Erdgas konkurrieren, muss er zugeben. Aber auch das werde subventioniert, wenn auch anders.

Der größte Wärmeabnehmer ist ein Gewächshaus für Gemüse, das einen eigenen Wärmespeicher besitzt. Außer von der Biogasanlage von Tobias Werning, deren Wärmeleitung an der hinteren Station im Bild oben ankommt, wird es von einer weiteren Biogasanlage mit Wärme beliefert.

Die nächste Baustelle könnte der Substratmix werden. Werning würde gern ‚Pferdemist einsetzen und damit den Maisanteil verringern, obwohl dessen Anteil auf den Äckern der Umgebung bei unter 40 Prozent liegt. Pferdemist gibt es in dem für seine Pferdezucht weiterhin bekannten Münsterland reichlich. Doch noch fehlt eine funktionierende Technik. Um die Gasproduktion im Winter zu steigern, überlegt er schon in diesem Herbst Corn-Cob-Mix einzulagern.

Vorher aber muss er noch einen Vermarkter für seinen ab jetzt bedarfsgerecht produzierbaren Strom finden. An der Direktvermarktung mit Marktpämie nimmt er bereits teil. Doch mit Auslaufen des Vertrages wollen er und seine Mitbetreiber sich neu umschauen. Das wird aber wohl gar nicht so einfach, warnen die Energethik-Projektentwickler. Jeder Vermarkter habe sein eigenes Modell und spezielle Angebote. Um diese vergleichen zu können, fehle noch das richtige Werkzeug. Für Werning ist wichtig: „Aufwand und Umsätze müssen in einem vernünftigen Gleichgewicht stehen.“

Das neue Flex-BHKW