2020/21 FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSPROJEKTE - Prof. Dr.-Ing. Christof Wetter, Dr.-Ing. Elmar Brügging - FH Münster
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FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSPROJEKTE
2020/21
Prof. Dr.-Ing. Christof Wetter, Dr.-Ing. Elmar Brügging
FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSPROJEKTE 2020/21 Herausgeber Labor für Umwelttechnik Forschungsteam Prof. Dr.-Ing. Wetter und Dr.-Ing. Brügging Stegerwaldstr. 39 48565 Steinfurt Tel +49 2551 9627 25 Fax +49 2551 9627 17 www.fh-muenster.de Prof. Dr.-Ing. Christof Wetter Dr.-Ing. Elmar Brügging wetter@fh-muenster.de bruegging@fh-muenster.de Mobil +49 171 9222 933 Mobil +49 179 5495 281
Inhalt
ABWASSER- UND BIOTECH2 8
UMWELTTECHNIK Biowasserstoffproduktion als zukunftsweisende Technologie zur Energie- und
Kraftstofferzeugung
BIOREST 10
Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Nutzung von Reststoffen
in Biogasanlagen
ENERMOLK 12
Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Steigerung der betrieblichen Ener-
gieeffizienz in Molkereibetrieben mittels Anaerobtechnik
BIOGAS - UND HYGIEN(NH3)ISCH - PHASE II 16
LANDWIRTSCHAFT Hygienisierung und Stickstoffentfrachtung von Wirtschaftsdünger
BIO-SMART 18
Biogasproduktion in Hochlastfermentern zur intelligenten Energiebereitstellung
L`AMMORE 20
Ammoniakrückgewinnung aus Gärprodukten von Biogasanlagen in Form von
Ammoniakwasser mittels Kalkeinsatz
NEOBIO 22
Neue Entwicklungswerkzeuge zur Optimierung der Mischregime in Bioreaktoren
REZAB 24
Repoweringmaßnahmen hinsichtlich zukünftiger Aufgaben von Biogasanlagen
ZUKUNFT BIOGAS 26
Biogas: Zukunftsperspektive für das Münsterland - Optimierung bestehender
Biogasanlagen durch innovative Verfahren
SEKTORENKOPPLUNG WIEFM 2.0 30
Task Force Wärmewende - Förderung einer nachhaltigen Wärmeversorgung in
der EUREGIO
ENERREGIO 32
Modellhafte und netzstabilisierende Energiesysteme in der ländlichen Region
ENERPRAX 34
Energiespeicher in der Praxis
e-MOBILITÄTSZENTRUM 36
Die FH Münster macht e-Mobilität "erfahrbar"
TECHNIKUM - UND TECHNIKUM UND LABOR 40
LABOR Technikum - Forschung und Entwicklung
Biogasforschung im Labor für Abwasser- und Umwelttechnik 41
Analyseverfahren 43
FORSCHUNGSSTANDORT 45
Bioenergiepark Saerbeck
HALLE 1 - Energiespeicherung und Umwandlung 46
HALLE 2 - Anlagen zur Substratvorbehandlung 48
HALLE 3 - Anlagen zur Aufbereitung von Gülle und Gärresten 49
HALLE 4-5 - Biogas- und Strippanlage 50
FELDFORSCHUNG 51
Mobiler Laborcontainer
Feldequipment 52
FORSCHUNGSTEAM 54
Prof. Dr.-Ing. C. Wetter und Dr.-Ing. E. Brügging
Organigramm 61
IREI 63
Institutsverbund Ressourcen, Energie und Infrastruktur
Veröffentlichungen 65
Forschungsberichte 69
Kooperationspartner und Auftraggeber 71
Drittmittel 75
ANFAHRTSSKIZZE 76
1 ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOTECH2 Biowasserstoffproduktion als zukunftsweisende Technologie zur Energie- und Kraftstofferzeugung BIOREST Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Nutzung von Reststoffen in Biogasanlagen ENERMOLK Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Steigerung der betrieblichen Energieeffizienz in Molkereibetrieben mittels Anaerobtechnik
BIOTECH2
Biowasserstoffproduktion als zukunftsweisende Technologie
zur Energie- und Kraftstofferzeugung
Projektlaufzeit: April 2019 - Juni 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
Hohes CO2-Minderungspotential ge- Ausbau der Reststoffnutzungsmöglichkeiten
genüber H2 aus fossilen Energieträgern
Erzeugung von grünem Wasserstoff Direkte Verfahrensintegration in die Groß-
mit Hilfe von Bakterien technik (industrielle Abwasserreinigung)
möglich
8 PROJEKTENTSTEHUNG
ABIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
„Wasserstoff als Energieträger der Zukunft“ Diese
These steht aktuell im Diskurs der Öffentlichkeit.
Dennoch ist die Frage, wie der zukünftig hohe Be-
darf an H2 gedeckt werden soll, bisher nicht voll-
ständig geklärt. Hinzu kommt, dass aktuell ein
großer Teil der Wasserstoffproduktion auf fossilen
Energieträgern wie zum Beispiel Erdgas basiert.
Auf der Suche nach einem weiteren, regenerativen
Produktionspfad für H2, der zusätzlich unabhängig
von Wind und Sonne ist, stellte sich die fermentati-
ve Produktion aus Biomasse, die dunkle Fermenta-
tion, als zukunftsfähiges Verfahren heraus. Dieses
wird nun in BioTecH2 näher untersucht.
Projektidee und Kosortium
PROJEKTBESCHREIBUNG
BioTecH2 stellt sich den Herausforderungen der fossilen Treibhausgasen. Des Weiteren steigert das
ABWASSER- UND UMWELTTECHNIK
nachhaltigen Energieversorgung. Das Projekt be- Verfahren die Flexibilität, die Vielfalt im Energie-
schreibt ein Verfahren, das mit sehr geringem Ener- sektor und ermöglicht die Vernetzung der Sektoren
gieaufwand aus biogenen Reststoffen die Energie- der Energiewirtschaft: Strom, Wärme und Mobili-
träger Wasserstoff und Methan sowie flüchtige tät. Im Kontext der Sektorenkopplung werden Syn-
organische Säuren erzeugt. Dabei handelt es sich ergieeffekte genutzt und die Unabhängigkeit von
um ein 2-stufiges, anaerobes Verfahren zur Erzeu- fossilen Rohstoffen garantiert. Durch die Möglich-
gung von Biowasserstoff mit einer nachgeschalte- keit der Reststoffnutzung können Energie- und
ten Biomethanproduktion. Stoffkreisläufe geschlossen werden, weshalb sich
die Technologie ideal in das Konzept der Circular
Das BioTecH2 Verfahren ermöglicht die Bereit-
Economy integrieren lässt.
stellung von Wasserstoff ohne die Freisetzung von
Zusammen mit der Fa. PlanET Biogastechnik GmbH
werden Reaktoren entworfen und optimiert sowie
Reststoff-Potentiale erfasst. H2-BV ermittelt, im 9
direkten Ergebnisaustausch mit der FH Münster die
Wasserstoffnutzungspfade für Biowasserstoff im
deutsch-niederländischen Projektgebiet. Das Bio-
energiecluster Oost Nederland (BEON) stellt den
Wissenstransfer zwischen Forschung und Industrie
sowie Politik sicher und arbeitet dabei grenzüber-
schreitend (DE/NL). Gemeinsam möchte das Kon-
sortium das Verfahren in die sich aktuell aufbau-
ende Wasserstoffwirtschaft integrieren.
Das Projektteam
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Bio-Energiecluster Oost Nederland (BEON): Durch das breit aufgestellte Netzwerk von BEON
erreicht das Konsortium beiderseits der Grenze H2-Akteure und sichert den Wissenstransfer grenz-
überschreitend. Die Erfahrungen von BEON im Bereich der Anaerobtechnik fließen ebenfalls in die
Projektgestaltung ein.
H2-BV: Das junge Start-Up, welches sich auf die Bereitstellung und Nutzung von H2 spezialisiert
hat, ermittelt mögliche Absatzmärkte für biologisch erzeugten Wasserstoff und sorgt ebenfalls für
den Wissenstransfer ins H2-Akteursnetzwerk.
PlanET Biogastechnik GmbH: Die Fa. PlanET Biogastechnik GmbH, seit Jahren im Biogasanla-
genbau tätig, sieht in der biologischen Wasserstofferzeugung eine Technologieerweiterung zur Ver-
gärung von Biomasse. PlanET optimiert und konstruiert benötigte Reaktortechnik und ermittelt
anwendungsnah Reststoffpotentiale.
Weitere Infos:
www.biohydrogen.eu
www.fh-muenster.de/egu/biotech2
Das Projekt wird im Rahmen des INTERREG-Programms Deutschland-Nederland durchgeführt und von folgenden INTERREG-Partnern
finanziell unterstützt:
Europäische Union
Europese Unie
BIOREST
Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen
Nutzung von Reststoffen in Biogasanlagen
Projektlaufzeit: Januar 2020 -Dezember 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
Steigerung der Nutzungsmöglichkeiten Erweiterung des Substratmixes von
von Reststoffen Biogasanlagen
Einsparung von Substratkosten Direkter Transfer in die Praxis
10 PROJEKTENTSTEHUNG
ABWASSER- UND UMWELTTECHNIK
Aufgrund der zeitlich begrenzten Förderung Effektivität der Vergärung steigern und zum anderen
des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG) ste- ökonomischer und ökologischer betrieben werden
hen viele Biogasanlagenbetreiber aktuell vor der können.
Frage, wie sie Biogas in Zukunft wirtschaftlich
erzeugen können. Dabei spielt auch die Erweiterung
des Substratmixes eine wichtige Rolle. Ziel ist, die
bisher eingesetzten Getreide- und Maismengen zu
reduzieren und Substratkosten zu senken. Der ver-
mehrte Einsatz von Reststoffen beschreibt hier einen
Lösungsansatz. Reststoffe im Sinne von landwirt-
schaftlichen Nebenprodukten sind oftmals preis-
günstige Substrate, allerdings ohne Vorbehandlung
nur schwer vergärbar. Daher bedarf es geeigne-
ter Vorbehandlungsmethoden, die zum einen die
Eine Verfahrenskombination aus mechanischer, chemischer
und biologischer VorbehandlungPROJEKTBESCHREIBUNG
Die Innovation des Projektes BioReSt besteht in sen aufgeteilt:
ABWASSER- UND UMWELTTECHNIK
der Kombination und Weiterentwicklung von Auf-
(1) Entwicklung der Aufschlussstrategie im Labor-
schlussverfahren zur Vorbehandlung von ligno-
maßstab
cellulosehaltigen Substraten. Für den Substrat-
aufschluss werden die Substrate mechanisch (2) Erprobung im halbtechnischen Maßstab
zerkleinert und anschließend chemisch und en-
(3) Durchführung von Praxistests
zymatisch behandelt. Das Projektziel ist die Ent-
wicklung eines Aufschlusskonzeptes für ligno- Nach der Recherche potentieller Reststoffe und
cellulosehaltige Reststoffe, das großtechnisch Vorbehandlungsmethoden wird eine Auswahl
implementiert werden kann und sowohl aus öko- an Reststoffen getroffen und schließlich ein Ver-
logischer, als auch aus ökonomischer Sicht sinnvoll suchsplan für die Versuchsreihen im Labormaß-
ist. Für einen hohen Realisierungsgrad der Projekt- stab erstellt. Mit diesen Versuchsreihen werden
ziele sind die geplanten Versuchsreihen in drei Pha- unterschiedliche Kombinationen der ausgewählten
Vorbehandlungsverfahren und Reststoffe unter-
sucht und unter Berücksichtigung ökonomischer 11
und ökologischer Aspekte optimiert. Aufbau-
end auf den Ergebnissen werden aussichtsreiche
Substrat- und Methodenkombinationen in den
kontinuierlichen Maßstab übertragen. Für diesen
Transfer werden zunächst Versuchsreihen im halb-
technischen Maßstab durchgeführt. Eine erfolgrei-
che Methodenkombination ist die Voraussetzung
für den Versuchsstart mit der zweistraßigen Ein-
Kubikmenter-Biogasanlage der FH Münster sowie
der anschließenden Versuche im Praxismaßstab.
Das Projektteam an der 2-straßigen Pilot-Biogasanlage im 1 m³ Maßstab
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
AGRAVIS Raiffeisen AG: Das Agrahandels-Großunternehmen AGRAVIS Raiffeisen AG berät in-
dividuell im Segment „Landwirtschaft“ und „Biogastechnik“. Neben technischem Know-How im
Umgang mit Agrar-Technik verfügt die AGRAVIS über ein umfassendes Produktportfolio mit Spu-
renelementen, Enzymen und Havariemitteln für Biogasanlagen. Die Kompetenzen der AGRAVIS
Raiffeisen AG in Bezug auf Rohstoffeinsatz, Aufschlussprodukte und Praxiserfahrung durch eigene
Biogasanlage liefern einen hohen Mehrwert für das Projekt und die Zielerreichung. Das deutsch-
landweite Vertriebsnetz sichert den Transfer der Projektergebnisse in die Praxis.
Weitere Infos:
https://www.energetische-biomassenutzung.de/projekte-partner/details/project/show/Project/biorest-625/
Projektträger: Projektträger Jülich (PTJ)
Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen BundestagesENERMOLK
Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Steigerung der
betrieblichen Energieeffizienz in Molkereibetrieben mittels
Anaerobtechnik
Projektlaufzeit: Dezember 2019 - Dezember 2021
PROJEKTHIGHLIGHTS
Verringerung von CO2-Emmisionen Klärschlammreduzierung
Energierückgewinnung in Form von Minderung der organischen Abwasserbelas-
Biogas tung und Erfahrungsgewinn in der
Anaerobtechnik
12 PROJEKTENTSTEHUNG
ABWASSER- UND UMWELTTECHNIK
Aufgrund einer hohen organischen Fracht eignen
sich Molkereiabwässer besonders zum anaeroben
Abbau. Selten wird diese Eigenschaft in Molkereien
genutzt und die Molkereiabwässer werden kosten-
intensiv entsorgt. Eine anaerobe Vorbehandlung
der Molkereiabwässer ermöglicht den Unterneh-
men, Energie aus dem Abwasser in Form von Biogas
zu gewinnen und innerbetrieblich zurückzuführen.
Dadurch werden CO2-Emmisionen verringert und
Energiekosten gespart.
MolkereiabwasserprobenPROJEKTBESCHREIBUNG
Das bei der Privatmolkerei Naarmann GmbH an- aktorkonzept wird modular konzipiert, um ein ho-
ABWASSER- UND UMWELTTECHNIK
fallende Abwasser wird aktuell ohne weitere Vor- hes Maß an Flexibilität zu erhalten und auf Produk-
behandlung in die örtlichen Kläranlage geleitet. tionsschwankungen reagieren zu können. Nach
Dadurch bleibt das energetische Potential des Ab- der Inbetriebnahme des Reaktorkonzepts folgt die
wassers ungenutzt. Wie das Abwasser anaerob be- Optimierung des Prozesses mit dem Ziel, die Ab-
handelt werden kann und wie sich das im Energie- baugrade des Abwassers zu maximieren.
konzept des Unternehmens integrieren lässt, wird
Im Anschluss wird die Wirtschaftlichkeit des Re-
im Rahmen des Projekts untersucht.
aktorkonzepts erarbeitet und die Prozesse ener-
Das Projektteam entwickelt deshalb ein Vor- getisch beurteilt sowie die Möglichkeiten der In-
behandlungskonzept des genannten Abwasser- tegration des Verfahrenskonzepts in die Molkerei
stroms. Durch die anaerobe Vergärung in Hochlast- Naarmann und in weitere Molkereien dargestellt.
reaktoren aus der industriellen Abwassertechnik
In dem Projekt arbeiten Industrie (Privatmolkerei
wird Methan erzeugt, was vor Ort durch Blockheiz-
Naarmann GmbH) und Forschung (FH Münster)
kraftwerke verstromt wird. Dieser Strom wird fir-
eng zusammen und schaffen so den Transfer vom 13
menintern genutzt und es werden Kosten für Erd-
Labor in die Großtechnik.
gas eingespart.
Für eine energetische Beurteilung des Gesamt-
prozesses werden zunächst die Stoff- und Energie-
ströme der Molkerei aufgenommen. Auf Grundlage
von Analyseergebnissen der Abwasserproben wird
ein zweistufiges Reaktorkonzept erstellt. Das Re-
Das Projektteam
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Privatmolkerei Naarmann GmbH: Das mittelständische Unternehmen pflegt eine innovative
Unternehmensphilosophie, mit dem Ziel, Produktionsprozesse vor allem energetisch zu optimieren.
Durch die Zusammenarbeit werden nun die Weichen für eine Energierückgewinnung aus dem pro-
duktionsinternen Abwasser gestellt. Im Rahmen des Forschungsprojekts bietet das Unternehmen
ideale Bedingungen, um die Übertragbarkeit des Konzeptes auf andere Molkereibetriebe sicherzu-
stellen.
Projektträger: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt2 BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT HYGIEN(NH3)ISCH - PHASE II Hygienisierung und Stickstoffentfrachtung von Wirtschafts- dünger BIO-SMART Biogasproduktion in Hochlastfermentern zur intelligenten Ener- giebereitstellung L`AMMORE Ammoniakrückgewinnung aus Gärprodukten von Biogas- anlagen in Form von Ammoniakwasser mittels Kalkeinsatz NEOBIO Neue Entwicklungswerkzeuge zur Optimierung der Mischregime in Bioreaktoren REZAB Repoweringmaßnahmen hinsichtlich zukünftiger Aufgaben von Biogasanlagen ZUKUNFT BIOGAS Biogas: Zukunftsperspektive für das Münsterland - Optimierung bestehender Biogasanlagen durch innovativer Verfahren
HYGIEN(NH3)ISCH - PHASE II
Hygienisierung und Stickstoffentfrachtung von
Wirtschaftsdünger
Projektlaufzeit: April 2018 - November 2020
PROJEKTHIGHLIGHTS
Hygienisierung von Wirtschaftsdünger Entlastung nährstoffbelasteter Regionen
Produktion eines handelsfähigen Verstärkter Einsatz stickstoffeicher Subs-
Mineraldüngers (ASL) trate (Geflügelmist) in Biogasanlagen als
Silomaissubstitut
16 PROJEKTENTSTEHUNG
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
In Deutschland werden große Mengen Silomais
Schwefelsäurewäscher
Schwefelsäure
(ca. 35 % des gesamten Silomaisanbaus) zur Bio-
gasproduktion verwendet. Reststoffe wie Geflü-
Abluft mit
gelmist oder Hühnertrockenkot können, aufgrund Ammoniak
des hohen Anteils an Ammoniak und der damit
verbundenen hemmenden Wirkung auf den Bio-
gasprozess, nur in relativ geringen Mengen vergärt Ammonium-
Branntkalk
werden. Das in diesem Projekt untersuchte Ver- sulfat
fahren ermöglicht den effektiven Entzug des ent- Umwandler
haltenen Ammoniums im Festmist und somit ei- Substrat
nen verstärkten Einsatz dieser ammoniumreichen
Substrate in Biogasanlagen. Vor dem Hintergrund
der aktuellen Preise für Geflügelmist zeigt sich ein
erhebliches Einsparpotential gegenüber der Ver- Ammonium- Biogasanlage
wendung nachwachsender Rohstoffe, wie zum Bei- armes Produkt
spiel Silomais als Substrat in Biogasanlagen.
AnlagenschemaPROJEKTBESCHREIBUNG
Im Rahmen des Vorgängerprojektes „Entwicklung Mit dem Abschluss des Vorgängerprojektes konnte
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
einer Anlage zur Hygienisierung und Trocknung von in ersten Versuchsreihen der großtechnischen An-
schlammartigen Biomassen mit Hilfe von Brannt- lage ein hygienisiertes und marktfähiges Dünge-
kalk“ wurde eine technische Anlage entwickelt, mittel produziert werden. In dem aktuellen Projekt
in der mit Hilfe von Branntkalk schüttfähige und geht es insbesondere darum, die kontinuierliche
schlammartige Biomassen sowie deren Produkte Betriebsweise der Anlage zu untersuchen, mit dem
aus einer Entwässerung hygienisiert werden kön- Ziel die erforderlichen Betriebshilfsmittel (Qualität
nen. Für die Temperaturerhöhung wird die Reaktion und Menge) optimal einzusetzen und einen stabi-
von Branntkalk mit dem Wasseranteil aus dem zu len und kosteneffizienten Prozess zu erreichen.
hygienisierenden Substrat genutzt. Ein weiterer Ef-
Entsprechend wird im Rahmen dieses Projektes die
fekt der Branntkalkzugabe ist das Freisetzen von
großtechnische Anlage weiterentwickelt, um die
Ammoniak durch die Erwärmung und die Anhe-
Effizienz bei der Ammoniakentfernung bzw. Hygi-
bung des pH-Wertes im Material.
enisierung von verschiedenen Stoffen zu steigern
und die wirtschaftlichen Risiken zu senken. Im 17
Zuge der wissenschaftlichen Begleitung der Anla-
ge im Praxisbetrieb werden dabei folgende Aspekte
untersucht:
- Technische und verfahrenstechnische Optimie-
rung der Gesamtanlage und seiner Bestandteile im
kontinuierlichen Praxisbetrieb
- Steigerung der Effizienz der Hygienisierung in Ab-
hängigkeit der Qualität und Menge der erforder-
lichen Betriebsmittel und der ggf. erforderlichen
externen Wärmezufuhr
- Steigerung der Effizienz der Ammoniakfreiset-
zung in Abhängigkeit der Qualität und Menge der
erforderlichen Betriebsmittel
Versuchsanlage zur Stickstoffentfrachtung - Übertragbarkeit der Ergebnisse in Abhängigkeit
von Wassergehalt und Substratzusammensetzung
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
THiEL Fördertechnik GmbH: THiEL fertigt hochwertige Maschinenkomponenten für die verarbei-
tende und produzierende Industrie. Die Produkte dienen vor allem der Verarbeitung von Schütt-
gütern und finden Verwendung in vielen unterschiedlichen Bereichen wie beispielsweise Lebens-
mittelindustrie, Futtermittelindustie, Kunststoffindustrie, Baustoffindustrie und Energieproduktion
(Biogas). Das Unternehmen war Ideengeber, realisierte die erste Pilotanlage und übernimmt eine
wesentliche Rolle beim Transfer der Ergebnisse in die Praxis.
Weitere Infos:
www.fh-muenster.de/egu/hygie-nh3-isch
Projektträger: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung UmweltBIO-SMART
Biogasproduktion in Hochlastfermentern zur intelligenten
Energiebereitstellung
Projektlaufzeit: September 2019 – August 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
Vergärung flüssiger landwirtschaftlicher Post-EEG Perspektiven für Biogasanlagen
Reststoffe schaffen
Erhöhung des Wirkungsgrads von kon- Direkter Transfer der Ergebnisse in die
ventionellen Biogasanlagen Praxis durch den Scale-Up-Prozess
18 PROJEKTENTSTEHUNG
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
Das verfügbare Biogaspotenzial aus Rest- und herkömmlichen Fermentern einer Biogasanlage da-
Abfallstoffen ist hoch, die künftige Entwicklung durch aus, dass sie die vorhandene Konzentration an
hinsichtlich Ausbau und Nutzung von Rest- und Mikroorganismen zum Abbau der Substrate zurück
Abfallstoffen jedoch abhängig von agrar- und hält und dadurch deutlich kürzere Verweilzeiten er-
energiepolitischen sowie rechtlichen Rahmenbe- zielt werden können. Im Projekt werden die Parame-
dingungen. Zudem stellt der Einsatz von Rest- und ter der Hochlastvergärung in unterschiedlichen Ver-
Abfallstoffen Biogasanlagenbetreiber u. a. auch suchsreihen im Labor- und halbtechnischen Maßstab
aus verfahrenstechnischer Sicht vor große Heraus- soweit untersucht, dass ein Scale-Up des Prozesses
forderungen. Ein Ansatzpunkt ist die Steigerung möglich ist und damit die Anwendbarkeit auf groß-
der Effizienz bei der Vergärung flüssiger Reststoffe technische Biogasanlagen realisiert werden kann.
aus der Landwirtschaft in den konventionellen Bio-
gasanlagen. Lösungsansätze aus der Abwasserrei-
nigung können hier Anwendung finden. Dazu wird
sich dem Prinzip der Hochlastvergärung bedient.
Hochlastfermenter zeichnen sich im Gegensatz zuPROJEKTBESCHREIBUNG
Das Projekt Bio-Smart hat zum Ziel, den Wirkungs- konventionellen Biogasanlagen verwertet werden,
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
grad von konventionellen Biogasanlagen durch effektiv vergoren werden. Hierzu zählen vor allem
die Erweiterung mit einem Hochlastfermenter zu separierte Güllen, Presssäfte (bspw. aus Pflanzen)
erhöhen. Eine damit verbundene effizientere Ver- oder hochkalorische Abwässer (bspw. stärkehal-
gärung der eingesetzten Substrate ermöglicht den tiges Abwasser) aus der Industrie. Die damit ein-
Betreibern von Biogasanlagen die Erschließung hergehende Erhöhung des Gesamtwirkungsgrads
neuer, regionaler, preiswerter und in keiner Kon- unterstützt den Weiterbetrieb der Anlagen, insbe-
kurrenz stehender Substratpotenziale. sondere nach dem Ausscheiden aus dem EEG.
In einem Hochlastfermenter können die flüssigen Ebenso ist durch die vergleichsweise kurzen An-
Fraktionen, die bisher aufgrund ihrer hohen Was- sprechzeiten der Hochlastreaktoren ein flexibler
seranteile (> 90 %) nicht oder nur sehr ineffizient in und dem Strombedarf angepasster Betrieb mög-
lich. Auf diese Weise kann eine bedarfsgerechte
Strom- und Biogasbereitstellung realisiert werden.
Zentraler Punkt dieses Projektes ist es, den Prozess
19
der Hochlastvergärung mit landwirtschaftlichen
und industriellen Abwässern und Reststoffen so
zu untersuchen, dass die Anwendbarkeit auf groß-
technische Anlagen realisiert werden kann. Zur Er-
reichung dieses Ziels werden durch Laborversuche
und Versuche im halbtechnischen Maßstab die
Grundlagen für ein Scale-Up gelegt.
Das Projektteam
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
PlanET Biogastechnik GmbH: Die PlanET Biogastechnik GmbH gehört zu den führenden Biogas-
anlagenanbietern weltweit. Das Leistungsportfolio umfasst alle Bereiche der Biogastechnik und
des Komponentenvertriebs, von der Planung, dem Anlagenbau, der Aufbereitung von Biogas auf
Erdgasqualität bis hin zum Service und der biologischen Betreuung durch ein eigenes Labor. Der
erfolgreiche Einsatz von Hochlastfermentern zur effizienteren Vergärung von Substraten ist ab-
hängig von der Implementierung in großtechnische Anlagen. Die fachliche Expertise des Unter-
nehmens aber auch die Erfahrungen im Bereich Forschung und Entwicklung leisten einen wichtigen
Beitrag, um die Projektergebnisse nachhaltig in die Praxis zu transferieren.
Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen BundestagesL`AMMORE
Ammoniakrückgewinnung aus Gärprodukten von Biogas-
anlagen in Form von Ammoniakwasser mittels Kalkeinsatz
Projektlaufzeit: März 2020 - Februar 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
Stickstoffentfrachtung belasteter Ressourceneffizienz und Kreislaufschließung
Regionen
Gewinnung von Ammoniakwasser Technischer Maßstab mit hoher Praxisrele-
vanz
20 PROJEKTENTSTEHUNG
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
Die Biogasanlagen leisten einen wertvollen Bei-
trag zum erneuerbaren Energiemix in Deutschland.
Gleichzeitig stehen sie aber auch vor dem Problem
der Entsorgung des nährstoffreichen Gärrückstan-
des. Durch Verschärfungen der europäischen und
nationalen Gesetzeslage ist eine landwirtschaft-
liche Ausbringung ohne vorherige Entfrachtung
nicht mehr möglich, was zu erhöhten Kosten für
die Anlagenbetreiber führt. Diese Problematik
führt besonders in viehveredelungsstarken Regio-
nen, durch den bereits bestehenden Nährstoff-
überschuss, verstärkt zu Problemen. Limitierend
wirkt vor allem der hohe Stickstoffgehalt in den
Gärresten. Durch den Einsatz einer Luftstrippung
können die ammoniakhaltigen Stoffströme unter Fließschema Versuchablauf
Zugabe von Kalk entfrachtet werden.PROJEKTBESCHREIBUNG
Das Projekt L´AmmoRE zielt darauf ab, die Be- Durch die vollständige Verwertung des Gärrück-
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
lastung von stickstoffhaltigen Gärprodukten zu standes leistet das Projekt einen wertvollen Bei-
reduzieren. Mittels einer für den Kalkmilchein- trag zur Kreislaufwirtschaft. Gleichzeitig ist die
satz umgebauten Strippanlage werden Gärpro- Gewinnung von Ammoniak energieschonender und
dukte unterschiedlicher Zusammensetzung ent- klimaneutraler als die herkömmliche Erzeugung
stickt, und somit ein mit Kalk angereicherter mittels des Haber-Bosch-Verfahrens. Die dezen-
Gärrückstand gewonnen, der wieder als flüssiger trale Gewinnung des Ammoniaks trägt zusätzlich
Wirtschaftsdünger eingesetzt werden kann. Das zur Reduzierung der durch Transport verursachten
gewonnene Ammoniak wird direkt zu Ammoniak- Treibhausgase bei.
wasser weiterverarbeitet, wodurch für die Bio-
gasanlagenbetreiber neue Absatzmärkte, z.B. im
Bereich der analytischen Chemie oder der Rauch-
gasreinigung, geschaffen werden. Dadurch profi-
tieren KMU (v.a. Kalk- und Zementhersteller, Bio-
21
gasanlagenbetreiber) branchenübergreifend von
einer Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit durch
die Erschließung neuer Absatzmärkte, den Um-/
Neubau von Strippanlagen, der Ausbringung ent-
stickten Gärrestes und dem erweiterten Einsatz-
spektrum von Kalkmilch. Die abschließende Tech-
nologie und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird
sowohl einen Scale-up thematisieren als auch die
Verwendung des Ammoniakwassers in verschiede-
nen Industrien beleuchten.
Strippungsanlage in Saerbeck
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Forschungsgemeinschaft Kalk und Mörtel e. V.: Die Forschungsgemeinschaft Kalk und
Mörtel e. V. forscht im Auftrag der Industrie, der Anwender und der Behörden u.a. in den Bereichen
Kalk im Umweltschutz und Kalk in der Landwirtschaft. Sie besitzt hinsichtlich industrieller, anwen-
dungsorientierter Forschung große Expertise in sämtlichen Einsatz- und Anwendungsbereichen von
Kalk und kalkhaltigen Produkten. Für das Vorhaben relevant ist vor allem die hohe Kompetenz in
den Forschungsgebieten der Abwasser- und Schlammbehandlung, der Abgasreinigung sowie der
Kalk-Verfahrenstechnik und beim generellen Einsatz von Kalk im Umweltschutz. Das nach dem
neusten technischen Stand ausgestattete anorganisch-chemische Labor ermöglicht hochpräzise,
nasschemische Kalk-, Spurenelement- und Strukturanalytik.
Projektträger: AiF - Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e. V.
Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des deutschen BundestagesNEOBIO
Neue Entwicklungswerkzeuge zur Optimierung der
Mischregime in Bioreaktoren
Projektlaufzeit: Mai 2019 – April 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
Optimierung der Rührtechnik zur Stei- Experimentelle Untersuchung der Strö-
gerung des Fermentationsprozesses mungsvorgänge in Biogasanlagen
Aufbau eines Rheologiekatalogs Entwicklung tauchfähiger Multi-Sensor-
kapseln
22 PROJEKTENTSTEHUNG
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
Die aktuell in Deutschland betriebenen Biogasan-
lagen (mehr als 9.000) weisen ein hohes Optimie-
rungspotenzial hinsichtlich des Gasertrags auf. Bei
einer besseren Durchmischung der verwendeten
Substrate in den Anlagen kann dieser signifikant
erhöht werden. Für den Rührvorgang wird bisher in
der Regel auf rein empirisch entwickelte Rührtech-
nik zurückgegriffen. Durch die Erhebung und Ana-
lyse von Prozessdaten der Fermentation werden
für die Biogasanlage und den Substratmix maßge-
schneiderte Rührstrategien möglich gemacht.
Entwicklung tauchfähiger Multi-SensorkapselnPROJEKTBESCHREIBUNG
Unter der Federführung des Labors für Strömungs- zu entwickelnde numerische Simulationsansätze
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
technik und Simulation der FH Münster zielt das erstmals prozessrelevante Einflussfaktoren wie die
Projekt auf eine Steigerung des Systemwirkungs- für den Einmischprozess wesentlichen Turbulenzen
grades von insbesondere bestehenden Biogasanla- in direkter Rührwerksnähe sowie das Verhalten der
gen durch eine Optimierung des Rührprozesses ab. freien Oberfläche berechenbar werden.
Durch eine optimal an den individuellen Substrat- Das Projekt wird im Forschungsverbund des Institu-
mix angepasste Rührstrategie kann der Gasertrag tes für Energie und Prozesstechnik der FH Münster
bei gleichzeitig reduzierter Antriebsleistung der realisiert. Das Labor für Abwasser- und Umwelt-
Rührtechnik signifikant gesteigert werden. Hierzu technik erstellt eine umfassende und repräsentati-
werden neuartige praxistaugliche Werkzeuge und ve Datenbank für die rheologischen Eigenschaften
Verfahren für den direkten Einsatz bei der Aus- von Fermentersuspensionen. Dazu ist eine detail-
legung von Rührkonzepten in Biogasfermentern liertere Bestimmung der Ausgangslage sinnvoll,
entwickelt. Eine völlig neue, auf drahtloser Signal- für die neben den rheologischen Daten auch An-
übertragung aufbauende Messtechnik, soll erst- lagenparametern wie Größe, Rührer, Rührprozess 23
mals eine flexible und umfassende, zeitliche und (Intervalle, Drehzahl, Stromverbrauch) und Quali-
räumliche Online-Datenerhebung der Strömungs- tätsmerkmale (Gasertrag, Abbaugrad, Restgär-
und Durchmischungsvorgänge während des lau- potenzial) bekannt sein müssen. Darüber hinaus
fenden Betriebes realer Anlagen realisieren und bestimmt das Labor weitere Material- und Prozess-
die tatsächlichen Vorgänge in einem bisher nicht parameter der Substrate, wobei mögliche rheologi-
möglichen Maße quantifizierbar und systema- sche Einflussfaktoren qualifiziert und quantifiziert
tisch optimierbar machen. Zudem sollen über neu werden.
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
IEP FH Münster: Seit 2012 forscht der Forschungsverbund des Institutes für Energie und Prozess-
technik der FH Münster mit den Laboren für Strömungstechnik, Umwelttechnik, Verfahrenstechnik
und Nachwachsende Rohstoffe dem Labor für Halbleiter-Bauelemente und Bussysteme an der
Verbesserung und dem generellen Verständnis zu Strömungsvorgängen in Biogasanlagen.
Budelmann Elektronik GmbH: Als kleines mittelständiges Unternehmen entwickelt und produ-
ziert die Budelmann Elektronik GmbH kundenspezifische elektronische Schaltungen und einge-
bettete Systeme. Sie besitzt umfangreiche Vorerfahrung in den Bereichen der industriellen Elekt-
ronikentwicklung und -fertigung und ist von daher idealer industrieller Partner im Hinblick auf die
Entwicklung eines alltags- und praxistauglichen Messsystems.
Institut für Fluiddynamik Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR): Das Institut be-
treibt Grundlagen- und angewandte Forschungen auf den Gebieten der Thermo- und Fluiddyna-
mik und der Magnetohydrodynamik mit dem Ziel, die Nachhaltigkeit, die Energie-Effizienz und
die Sicherheit industrieller Prozesse zu verbessern. Am HZDR wurde das Konzept instrumentierter,
strömungsfolgender Sensorpartikel entwickelt und umfassend hinsichtlich der Strömungsfolgeei-
genschaften, Robustheit sowie Genauigkeit validiert und bringt dieses Konzept in die Entwicklung
tauchfähiger Multi-Sensorkapseln mit ein.
Weitere Infos:
www.fh-muenster.de/neobio
Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen BundestagesREZAB
Repoweringmaßnahmen hinsichtlich zukünftiger Aufgaben
von Biogasanlagen
Projektlaufzeit: Januar 2018 - März 2020
PROJEKTHIGHLIGHTS
Leitfaden mit passenden "Modernisie- Konzeptübergreifende wie auch konzeptspe-
rungsplänen" um Biogasanlagen vom zifische Effizienzsteigerungsmaßnahmen,
IST-Stand auf den Weiterbetrieb vorzu- die das ausgewählte Repoweringkonzept
bereiten. sowie den generellen effizienten Betrieb der
Biogasanlage ergänzen und optimieren.
Repoweringkonzepte mit wirtschaft-
lichen Kalkulationen zu den jeweiligen
Szenarien.
24
PROJEKTENTSTEHUNG
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
Biogasanlagen leisten einen wichtigen Beitrag treiber schwierig, sich zu entscheiden, ob sich Bio-
zum Energiesystem und zum Klimaschutz. Nach gas weiter lohnt oder andere Betriebszweige, wie
20 Jahren Biogas im EEG haben sich die Aufgaben Ackerbau, Tierhaltung oder Sonderkulturen fokus-
der Biogasbranche im Energiesystem geändert. Die siert werden. Langfristige Planung ist unabding-
flexible und bedarfsgerechte Stromerzeugung von bar. In diesem Zusammenhang sind Beratungsin-
Biogasanlagen als Ausgleich der steigenden vola- itiativen und die Förderung von unterstützenden
tilen Erzeugungskapazitäten zählt zu den maßge- Strukturen notwendig, die Anlagenbetreibern
benden Zukunftsperspektiven der Biogasbranche helfen, Zukunftskonzepte zu benennen. Das Pro-
aus Sicht von Politik und Gesellschaft. Einen wei- jekt REzAB legt mit der Erstellung eines Leitfadens
teren wesentlichen Beitrag kann Biogas zukünftig für Bestandsbiogasanlagen zum wirtschaftlichen
in dem Biomethan- und Kraftstoffsektor leisten. Es Weiterbetrieb nach dem Ende des EEG-Vergü-
gilt, die für die eigene Biogasanlage bestmögliche tungszeitraumes einen wichtiger Grundstein für
konzeptionelle Lösungsvariante zu entwickeln und eine erfolgreiche Zukunftsplanung.
die Herausforderungen in der Umsetzung zu meis-
tern. Die derzeitige Situation macht es für den Be-PROJEKTBESCHREIBUNG
Ziel des Projekt ist es herausfinden, welchen Repo- • Welche Instandsetzungsarbeiten sind voraus-
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
weringbedarf Biogasanlagen haben, die nach dem sichtlich vorzunehmen, um einen Weiterbetrieb der
Ende ihrer EEG-Laufzeit an Ausschreibungen teil- Anlage zu gewährleisten?
nehmen wollen. Dazu analysieren die Projektpart-
• Welche Repoweringmaßnahmen müssen (be-
ner den baulichen Zustand und das technische Op-
reits jetzt) ergriffen werden, um an Ausschreibun-
timierungspotenzial von 14 Praxisanlagen, die für
gen teilnehmen zu können?
typische Biogasanlagen in Deutschland repräsen-
tativ sind. Die Praxisanlagen wurden bereits 2010 • Wie hoch wird der Strom-/ Gasgestehungspreis in
technisch und ökonomisch bewertet und durch Cent/kWhel sein?
Repoweringmaßnahmen optimiert. Im aktuellen
• Welcher Beitrag zum Klimaschutz kann geleistet
Projekt wird ermittelt und bewertet, welche Maß-
werden?
nahmen notwendig sind, damit die Anlagen min-
destens weitere zehn Jahre wirtschaftlich Strom • Wie kann die Biogasanlage in bestehende Struk-
turen und Systeme sinnvoll eingebettet werden?
produzieren können. Darauf aufbauend werden
25
Konzepte für Repoweringmaßnahmen entwickelt.
Ergebnis des Projekts ist ein Leitfaden für Bestands-
biogasanlagen zum wirtschaftlichen Weiterbetrieb
nach dem Ende des EEG-Vergütungszeitraumes.
Mithilfe des erstellten Leitfadens wird es Betreibern
von Biogasanlagen in ganz Deutschland ermög-
licht, die Zukunftsfähigkeit einer bestehenden An-
lage selbst zu bewerten. Er fungiert als Werkzeug,
mit dessen Hilfe eine zügige Einschätzung folgen-
der Punkte erfolgen kann:
Messung Methanleckagen
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Technische Hochschule Ingolstadt, Institut für neue Energie-Systeme (InES): Das InES der THI hat
einen Forschungsschwerpunkt im Bereich der Erneuerbaren Energien. Die Erfahrungen aus Forschungsvor-
haben und industrieller Auftragsforschung im Bereich Biogas-Anlagentechnik sowie der Biogasaufberei-
tung und –verwertung sind besonders wichtige Kompetenzen für das Projekt.
Centrales-Agrar-Rohstoff-Marketing-und Energie-Netzwerk (C.A.R.M.E.N. e. V.): C.A.R.M.E.N.
e. V. fördert die Entwicklungen in der Biogasbranche, u.a. durch Beratungstätigkeiten und Veranstaltun-
gen für Biogasanlagenbetreiber, Hersteller, Berater und Projektentwickler. Mit dem umfassenden Wissen
zu aktuellen Themen, wie alternativen Biogasnutzungspfaden, z.B. als Kraftstoff oder als Ausgangsstoff
für die chemische Industrie, und über Erschließungsmöglichkeiten geeigneter Einsatzstoffe entsteht ein
echter Mehrwert für das Projekt REzAB mit C.A.R.M.E.N. e. V. als Partner.
Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH (ifeu Heidelberg): Das ifeu ist im
Bereich der Natur-, Ingenieurs- und Gesellschaftswissenschaften tätig. Als eigenständiges und gemein-
nützig anerkanntes Forschungsinstitut beschäftigt es sich im Themengebiet Ressourcen und Kreislauf-
wirtschaft u.a. mit Biomasse und Energie. Für das Projekt REzAB wird durch das ifeu ein umfassender
Wissenstransfer in Bezug zu Umweltauswirkungen erzeugt.
Weitere Infos:
www.fh-muenster.de/egu/rezab
Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen BundestagesZUKUNFT BIOGAS
Biogas: Zukunftsperspektive für das Münsterland - Optimierung
bestehender Biogasanlagen durch innovative Verfahren
Projektlaufzeit: Oktober 2019 – November 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
Entwicklung von Zukunftskonzepten Nutzung von Augmented Reality Technolo-
für Bestandsbiogasanlagen im gie, z.B. als Planungshilfe für Betreiber oder
Münsterland für Öffentlichkeitsarbeit
Expertentreffen mit Betreibern, Pla- Konzeptidee für Sektorenkopplung für die
nern, Anlagenbauern, etc. Bereiche Wärme, Verkehr und Methanisierung
26 PROJEKTENTSTEHUNG
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
Die Biogastechnologie ist im Vergleich zu Solar, torenkopplung und der biogenen Methanisierung
Wind und anderen erneuerbaren Energien vielseitig auf Biogasanlagenkonzepte.
einsetzbar und trägt somit entscheidend zur Ener-
giewende bei. Die Rahmenbedingungen für den
Betrieb von Biogasanlagen unterliegen einem star-
ken Wandel. Für viele Anlagen läuft in den nächs-
ten Jahren die festgelegte Vergütung durch das
EEG aus. Hierdurch besteht die Gefahr, dass Anla-
gen stillgelegt werden. Um eine Stillegung von An-
lagen zu verhindern sind zukunftsfähige Konzepte
für Biogasanlagen notwendig, die die technische,
ökonomische und ökologische Effizienz der Anla-
gen so weit steigern, dass diese auch ohne staat-
liche Förderung weiter betrieben werden können.
Innovationspotenziale ergeben sich aus der Über-
tragung von Verfahren aus den Bereichen der Sek-
Biogas ZukunftsperspektivenPROJEKTBESCHREIBUNG
Im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien Ziel des Projektes „Biogas: Zukunftsperspektive
BIOGAS UND LANDWIRTSCHAFT
ist die Biogasanlagentechnologie die einzige, die für das Münsterland“ ist es, Konzeptionen für den
universell nutzbar ist. Sie kann, dank ihrer Regel- wirtschaftlichen Betrieb der Bestandsbiogasanla-
barkeit und der Möglichkeit das produzierte Gas zu gen auch für die Zeit nach der EEG-Vergütung zu
speichern, gezielt Leistungsschwankungen durch erarbeiten. Dazu werden vor allem Konzepte zur
Wind- und Solarstrom ausgleichen und trägt somit Sektorenkopplung für die Bereiche Wärme, Verkehr
maßgeblich zur Energiewende bei. In den nächsten und Methanisierung (Gasaufbereitung zu Erdgas-
Jahren wird für viele Anlagen die Vergütung nach qualität) erarbeitet. In einem nächsten Schritt
EEG auslaufen und die Anlagen drohen wegen wird die Übertragbarkeit der Konzepte auf Biogas-
mangelnder Wirtschaftlichkeit stillgelegt zu wer- anlagen im Münsterland untersucht. Hierzu kann
den. auf einen bestehenden Datenpool aus dem Projekt
Biogas Benchmark zurückgegriffen werden. Die Er-
gebnisse aus dem Projekt werden über Experten-
workshops und Broschüren den Akteuren der Re-
27
gion zugänglich gemacht werden. Hierzu werden
auch neue Technologien wie Augmented und Virtu-
al Reality genutzt.
Gasreinigung einer Biogasanlage
Weitere Infos:
www.zukunft-biogas.de
Projektträger: Bezirksregierung Münster
Gefördert durch: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung ( EFRE 2014-2020) Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und
Energie des Landes Nordrhein-Westfalen3 SEKTORENKOPPLUNG WIEFM 2.0 Task Force Wärmewende - Förderung einer nachhaltigen Wärmeversorgung in der EUREGIO ENERREGIO Modellhafte und netzstabilisierende Energiesysteme in der ländlichen Region ENERPRAX Energiespeicher in der Praxis e-MOBILITÄTSZENTRUM Die FH Münster macht e-Mobilität "erfahrbar"
WIEFM 2.0
Task Force Wärmewende - Förderung einer nachhaltigen
Wärmeversorgung in der EUREGIO
Projektlaufzeit: April 2019 - Juni 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
steht für die Marktdurchdringung von zeigt mit Hilfe interaktiver Karten wo schon
innovativen, umweltschonenden Lö- heute ein nachhaltiges und wirtschaftliches
sungen für die Wärmewende. Wärmenetz gebaut werden könnte
vermittelt Wissen und Visionen für eine trägt als Initiative aktiv zur CO2-Reduktion
nachhaltige Wärmeversorgung des Wärmesektors bei
30 PROJEKTENTSTEHUNG
SEKTORENKOPPLUNG
Nicht das Fehlen von technischen und marktge- angebote für die verschiedenen Zielgruppen weiter
rechten Lösungen sind es, die eine umfassende ausgebaut und grenzüberschreitend verknüpft.
Wärmewende in der EUREGIO verhindern, oft hat
das Thema „nachhaltige Wärmeversorgung“ in der
Vergangenheit in den Kommunen auf deutscher
und auf niederländischer Seite nicht die höchste
Priorität. Die Kommunen sind derzeit unterschied-
lich aufgestellt: für eine Vielzahl ist die Wärme-
wende ein politisches Ziel, welches aber noch nicht
umgesetzt wird, viele weitere haben sich mit dem
Thema noch gar nicht beschäftigt. Dabei steigt der
Handlungsdruck, gerade in den Niederlanden (vor
dem Hintergrund der politischen Veränderungen),
deutlich an. Aufgrund der Dringlichkeit zur Um-
setzung der Wärmewende werden die Beratungs-
TeammeetingPROJEKTBESCHREIBUNG
WiEfm 2.0 ist die Antwort auf die Herausforderun- schleunigen. Die Task Force Wärmewende arbeitet
gen einer nachhaltigen Wärmeversorgung in der auf Grundlage eigens entwickelter Anwendungs-
EUREGIO. Das Projekt zielt darauf ab, auf lokaler und Planungstools zur Berechnung nachhaltiger
Ebene konkrete Lösungen umzusetzen sowie Pro- Wärmekonzepte auf Quartiersebene und erprobt
jekte zu entwickeln und zu unterstützen, die sich und etabliert die Nutzung moderner Kommunika-
SEKTORENKOPPLUNG
derzeit in der Planungs- oder Vorphase einer Ent- tionsformen der Augmented und Virtual Reality zur
wicklung befinden. Vermittlung der Chancen einer „Wärmewende 3D“.
Auf der Basis der aktuellen Zusammenarbeit wird Zur Förderung des Aufbaus einer modernen Ener-
mit der „Task Force Wärmewende“ konkret eine gieinfrastruktur werden anhand der ermittelten
grenzüberschreitende, projektbasierte und nicht Gegebenheiten in den Städten und Gemeinden der
institutionalisierte „Wärme-Agentur“ realisiert, EUREGIO zirkuläre, d.h. 100 % nachhaltige und auf
mit dem Ziel, das Thema in der Grenzregion zu be- lokale Gegebenheiten abgestimmte Energiesyste-
me entworfen und dargestellt. Diese Systeme die-
nen als Benchmark und Technikcheck, an dem sich 31
Kommunen und Betriebe orientieren können.
Zudem wird das erfolgreiche Programm der „Wär-
megutscheine“ fortgesetzt, mit denen sich Wär-
menetz-Initiativen um finanzielle Unterstützung
zur Erarbeitung von Machbarkeitsstudien bewer-
ben können.
Somit werden der politische Wille und die regiona-
len Strategien verkörpert und umsetzungsreif ent-
wickelt.
Das Projektteam
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
kiemt (Wirtschaftsförderer): Kiemt verfügt als Netzwerkorganisation über fundierte Kennt-
nisse in den Bereichen Energiewende und Kreislaufwirtschaft. Zum Netzwerk gehören Vertreter
von Unternehmen, Wissens- und Bildungseinrichtungen und Behörden, wie Gemeinden und die
Provinzen Gelderland und Overijssel. Kiemt hat sich zum Ziel gesetzt, Übergänge und Innovatio-
nen in der Energietechnik und Kreislaufwirtschaft zu beschleunigen, um so zu einem nachhaltigen
Lebensumfeld beizutragen. Mit diesen Kompetenzen unterstützt Kiemt im Rahmen des Projekts
die Wärmewende.
iNeG und inenergie (Ingenieurbüros): Beide Ingenieurbüros erbringen viele Leistungen im Bereich
der Quartiersversorgung, des Energiemanagements und erneuerbarer Energien und arbeiten mit
erfahrenen Experten aus anderen Bereichen zusammen. Somit sind sie in der Lage, innovative, aber
auch realistische Lösungen zu entwickeln.
ROM3D und GeoDok (Geoinformatiker): Unser Team von Geoinformatikern mit langjähriger
Erfahrung unterstützen das Projekt dabei, ein modernes Wärmenavigator-Webtool zu entwickeln.
Aufgrund der Durchführung von Projekten in den unterschiedlichsten Themenfelder weisen sie um-
fangreiche Kompetenzen auf.
Weitere Infos:
www.waerme-wende.eu
Das Projekt wird im Rahmen des INTERREG-Programms Deutschland-Nederland durchgeführt und von folgenden INTERREG-Partnern
finanziell unterstützt:
Europäische Union
Europese UnieENERREGIO
Modellhafte und netzstabilisierende Energiesysteme in der
ländlichen Region
Projektlaufzeit: November 2019 – Oktober 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
Lösungen für das Energiesystem der Kombination von wissenschaftlicher Grund-
Zukunft im ländlichen Quartiers lagenarbeit mit praktischen Untersuchun-
gen
Netzwerkdialog mit der lokalen Wirt- Stabilisierung der Stromnetze durch die
schaft, regionalen Akteuren und Stake- Errichtung von Speicher- und Konversions-
holdern technologien
32 PROJEKTENTSTEHUNG
SEKTORENKOPPLUNG
Zur Realisierung einer technisch und ökonomisch Diese Herausforderungen sind Kernpunkte des For-
optimierten Energiewende ist die Sektorenkopp- schungsprojektes. Es wird aufgezeigt, wie Lösungen
lung eine wesentliche Voraussetzung. Durch die für ein ländliches Quartier in der Zukunft aussehen
Verbindung der einzelnen Sektoren (Wärme, Mobi- können.
lität und Strom) können Flexibilitätsoptionen bes-
ser genutzt werden, Effizienzpotenziale im Betrieb iekon
zept erst
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der Energiesysteme gehoben und eine Erhöhung nerg n
E
Erneuerbarer Energie in jedem Sektor erreicht wer-
den.
u c h s b e t r ie b
Erste technische Lösungen zur Sektorenkopplung
K o n z e p tv
sind vorhanden und bereits erprobt, finden aber
nur unzureichend Anwendung in der Praxis. Vor al- H2 CH4
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lem der ländliche Raum, der im Vergleich zu städ-
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tischen Gebieten eine abweichende Netzstruktur ng zu
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und ein anderes Mobilitätsverhalten aufweist, sind U ms
übertragbare Konzepte Mangelware. Dekarbonisiertes Energiesystem
der Zukunft im ländlichen QuartierPROJEKTBESCHREIBUNG
Im ersten Projektabschnitt wird ein Energiekon- Der intensive Netzwerkdialog ist zentraler Bestand-
zept für ein ländliches Quartier erarbeitet. Es wird teil des Projekts. Ziel ist die enge Einbindung der
in Zusammenarbeit mit einem Strom- und Gas- örtlichen Akteure, Energieversorger und Unterneh-
netzbetreiber ein reales Quartier im Projektgebiet men. Somit werden zum einen die Kompetenzen
ausgewählt und die energetische Situation in den in der Region bestmöglich genutzt und verknüpft.
SEKTORENKOPPLUNG
Sektoren Strom, Wärme und Mobilität abgebildet. Zum anderen wird von Beginn an eine breite Trag-
Aus den erhobenen Daten wird ein Energiekonzept fläche für die neuen Konzepte geschaffen. Durch
entwickelt. Die Daten daraus werden für eine Si- diesen kontinuierlichen Prozess wird der Wissens-
mulation mit einer Prognosefunktion aufbereitet. transfer sichergestellt.
In der Simulation werden verschiedene Szenarien
z.B. THG-Reduzierung / 100 % EE simuliert und auf
die zu errichtende Versuchsanlage in Saerbeck
übertragen. Diese Anlage umfasst Batteriespei-
chertechnologien, zwei Wasserstofferzeugungs-
technologien, eine Methanisierungsstufe sowie
33
unterschiedliche Gasspeicher und eine Brennstoff-
zelle. Der praktische Einsatz dieser Technologien im
Quartiersmaßstab wird auf Basis des Energiekon-
zeptes untersucht.
Die am Ende des Projektes mit praktischen Ver-
suchsergebnissen validierten Energiekonzepte wer-
den als Leitfaden für die weiteren Aktivitäten und
den zukünftigen Ausbau des Energiesystems in der
ländlichen Region dienen. Die Übertragbarkeit der
Ergebnisse, auf weitere ähnlich strukturierte Re-
gionen, wird im Rahmen des Projektes untersucht
und dargestellt.
Verfahrensfließbild Energieproduktion und
-konversion für die Sektoren
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Gas- und Wärme-Institut Essen e. V.: Das Gas- und Wärme Institut Essen e. V. (GWI) ist seit
mehr als 75 Jahren ein anerkanntes und etabliertes Forschungsinstitut, welches praxisnahe und an-
wendungsorientierte Forschung rund um Technologien des Themenfeldes der Gasversorgung und
–Anwendung durchführt. Aus bereits abgeschlossenen Projekten bzw. aktuell laufenden Projekten
aus dem Themenbereich virtuelle Kraftwerke, Energiespeicherung und Sektorenkopplung können
für das Projekt viele Synergieeffekte abgeleitet werden.
B&R Energie GmbH: Die B&R Energie GmbH beschäftigt sich vorrangig mit der Errichtung und Be-
trieb von Windenergie und Photovoltaik Anlagen. Im Projekt stellen die Kenntnisse und Erfahrungen
in der Erfassung und der Interpretation von Netzdaten und Systemen, der Dimensionierung und
Betrieb von Anlagen im sektorengekoppelten Betrieb und das große Netzwerk zu Unternehmen
und der Wirtschaft im Projektgebiet einen großen Mehrwert dar.
Weitere Infos:
www.enerregio.de
Projektträger:
Projektträger ETN, Forschungszentrum Jülich GmbH
Gefördert durch: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung ( EFRE 2014-2020) Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und
Energie des Landes Nordrhein-WestfalenENERPRAX
Energiespeicher in der Praxis
Projektlaufzeit: Dezember 2016 – Mai 2020
PROJEKTHIGHLIGHTS
Stärkung der erneuerbaren Energien Verhindern der Abregelung von Windenergie-
durch Flexibilisierung anlagen
Stabilisierung der Stromnetze Kopplung der Sektoren Strom, Wärme,
Mobilität
34 PROJEKTENTSTEHUNG
SEKTORENKOPPLUNG
Der Anteil der erneuerbaren Energien (EE) im deut-
schen Strommix nimmt seit Jahren zu. Da Strom
aus Wind- und Sonnenenergie allerdings nicht im-
mer dann produziert wird, wenn er auch benötigt
wird, sind Speicher- und Flexibilitätsoptionen er-
forderlich, mit denen die zeitliche Lücke zwischen
Stromerzeugung und -bedarf geschlossen wird.
Für die praxisnahe Untersuchung solcher Techno-
logien steht das Projekt EnerPrax.
Wartung des ElektrolyseursPROJEKTBESCHREIBUNG
Das Projekt EnerPrax zielt darauf ab, die künftig Zeitpunkt wieder an das Stromnetz abzugeben. So
auch weiterhin steigenden Anteile von erneuerba- müssen Windenergieanlagen nicht mehr abgere-
ren Energien im deutschen Strommix gut in das be- gelt werden und es kann ein Teil der fossilen Ener-
stehende Stromnetz zu integrieren. In den letzten giebereitstellung eingespart werden.
Jahren kam es bei Überproduktionen aus Wind-
Konkret untersucht das Projekt, welche Eigen-
SEKTORENKOPPLUNG
und Solarenergie oftmals dazu, dass die erneuer-
schaften die verschiedenen Technologien bei der
baren Energien abgeregelt werden mussten. Im
Speicherung von Strom haben. Im Projekt EnerPrax
Gegenzug werden aber auch nach wie vor fossile
wird zwischen der kurzfristigen Speicherung (mit-
Kraftwerke eingesetzt, um in Zeiten von geringen
tels Lithium-Ionen- und Blei-Kristall-Batterien),
erneuerbaren Stromproduktionen weiterhin die
der mittelfristigen Speicherung (mittels Redox-
Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Energie-
Flow-Batterie) und der langfristigen Speicherung
speicher bieten hier die Möglichkeit, Stromüber-
durch den Einsatz einer Power-to-Gas Technologie
schüsse aufzunehmen und zu einem späteren
(mittels Elektrolyseur) unterschieden.
In Zusammenarbeit mit unseren Projektpartnern 35
wird das jeweils ökologische und ökonomische
Optimum bei der Kombination der verschiedenen
Technologien für den Praxiseinsatz ermittelt.
Teammeeting
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
GELSENWASSER AG: Die GELSENWASSER AG ist ein mittelständisches Unternehmen aus dem Be-
reich der Energie- und Trinkwasserversorgung, das sich dem einem nachhaltigen Umgang mit na-
türlichen Ressourcen verschrieben hat. Im Rahmen des EnerPrax-Projektes übernehmen die Partner
von GELSENWASSER die ökonomische Evaluation der verwendeten Speichertechnologien.
Gas- und Wärmeinstitut Essen e. V.: Das Gas- und Wärmeinstitut Essen e. V. (gwi) ist ein For-
schungsinstitut das sich mit sämtlichen Fragestellungen rund um die Energieversorgung der Zu-
kunft befasst. Dem EnerPrax-Projekt kommen insbesondere die Institutserfahrungen im Bereich
der Power-to-Gas-Verfahren zugute.
Klimakommune Saerbeck: Die Klimakommune Saerbeck stellt mit dem Bioenergiepark den
Durchführungsstandort des Forschungsprojektes. Hier profitiert das Projekt nicht nur von den ört-
lichen Gegebenheiten, wie den installierten erneuerbaren Energien, sondern auch von der guten
Vernetzung der Gemeinde mit anderen Städten und Institutionen.
Stadtwerke Lengerich: Die Stadtwerke Lengerich (SWL) sind der örtliche Energieversorger und
Betreiber des Verteilnetzes. Im Projekt EnerPrax liefern die SWL unter anderem Expertise aus dem
Bereich der Stromnetze und nicht zuletzt die für die Projektdurchführung erforderlichen Daten zu
Stromerzeugung und -bedarf.
Weitere Infos:
www.energiespeicher.nrw
Projektträger:
Projektträger ETN, Forschungszentrum Jülich GmbH
Gefördert durch: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung ( EFRE 2014-2020) Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und
Energie des Landes Nordrhein-WestfalenSie können auch lesen
