Strom zur richtigen Zeit einspeisen: Forscher machen Biogasanlagen intelligent
Fraunhofer-Forscher haben eine Plattform entwickelt, die mithilfe der in Biogasanlagen anfallenden Daten berechnet, wann das Einspeisen des Stroms wirtschaftlich ist.
- Günstige Alternative zu Biogas-Speicher
- Eine Biogasanlage weiß mehr, als sie nutzt
- Vom Messwert zur Entscheidung
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB haben eine technische Möglichkeit entwickelt, mit deren Hilfe Biogasanlagen gezielt Strom liefern können, wenn Solaranlagen bei Dunkelheit und Windkraftanlagen bei Windflauten die Erzeugung zurückfahren oder einstellen. Hintergrund ist, dass die Bundesregierung mit der Novelle des Erneuerbare-Energie-Gesetzes (EEG) genau dieses Szenario anstrebt. Die Datenplattform macht hierfür die Prozessdaten von Biogasanlagen nutzbar, als Grundlage für Prognosen, Softsensoren und eine KI-gestützte Betriebsoptimierung.
Günstige Alternative zu Speicher für Biogasanlagen
Ein Gasspeicher dürfte laut IGB für die Betreiber älterer Biogasanlagen zu teuer sein. Deshalb entscheidet der Zeitpunkt der Einspeisung über die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Mit der Datenplattform haben die Fraunhofer-Forscher nun eine günstige Möglichkeit geschaffen, die Einspeisung zu steuern. Ein sogenanntes Edge Device wird als Datenplattform direkt an die vorhandene Anlagensteuerung angebunden. Sie führt Prozess- und Betriebsdaten zusammen und macht sie vor Ort für Modelle und KI-Anwendungen nutzbar, ohne dass die bestehende Steuerung eingreifen muss.
Eine Biogasanlage weiß mehr, als sie nutzt
In einer Biogasanlage entsteht eine erhebliche Menge an Daten. Der Großteil der Informationen wird allerdings für den unmittelbaren Anlagenbetrieb genutzt. „Für längerfristige Auswertungen, Prognosen oder eine übergreifende Optimierung stehen die Daten häufig nicht in der benötigten Form zur Verfügung“, erklärt IGB-Verfahrensingenieur Alexander Laug. Messwerte werden oft nur für eine begrenzte Zeit gespeichert, Datenstrukturen unterscheiden sich, wichtige Kontextinformationen wie Betriebszustände oder Grenzwerte liegen nur isoliert vor. Genau diese Informationen führt die Plattform zusammen. „Unser Edge Device ist ein Industriecomputer, der direkt an der Anlage installiert wird. Er ergänzt die bestehende speicherprogrammierbare Steuerung, kurz SPS, um eine zusätzliche Daten- und Rechenebene“, erläutert Laug. So übernimmt das System Prozess- und Betriebsdaten aus der Steuerung, speichert sie über längere Zeiträume und bringt sie in eine einheitliche Struktur. Auf diese Weise entsteht eine Datenbasis, in der aktuelle Messwerte, historische Verläufe und die zugehörigen Betriebszustände miteinander verknüpft werden können. Auch externe Informationen lassen sich abrufen und ergänzen, etwa Strompreis- oder Wetterprognosen. Daraus wird der Bedarf an Biogas zum richtigen Zeitpunkt berechnet.
Vom Messwert zur Entscheidung
Der eigentliche Mehrwert entsteht, wenn aus den zusammengeführten Daten konkrete Empfehlungen für den Betrieb werden. Das System berücksichtigt dabei nicht nur den aktuellen Zustand der Anlage, sondern auch dessen Entwicklung über die Zeit. „Es kann beispielsweise erkennen, wie sich Gasproduktion und Gaszusammensetzung nach einer bestimmten Fütterung verändert haben, wie stark der Gasspeicher gefüllt ist oder wie lange Pumpen und andere Aggregate bereits gelaufen sind“, so Laug.
Das Prinzip ist auf weitere verfahrenstechnische Anlagen übertragbar, ob im Klärwerk oder bei der landwirtschaftlichen Bewässerung.
Details zum Projekt gibt es auf der Internetseite des IGB.
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Foto: Standl
