"EnEffWärme: Bio2Geo - Entwicklung und Demonstration eines innovativen ökologischen Hybridkraftwerks für die Kopplung von Bioenergie mit Geothermie zur Versorgung unterschiedlicher Abnehmerstrukturen"
Projektförderung:
Das Vorhaben wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie in der Fördermaßnahme "Anwendungsorientierte nichtnukleare FuE im 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung" im Förderbereich " Energieoptimierte Gebäude und Quartiere - dezentrale und solare Energieversorgung" gefördert.
Projektlaufzeit: 10/2018 - 03/2021
Projektpartner:
Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH (IAB) - Koordinator
Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)
IPM Ingenieurbüro Peter Müller GmbH
Mörsdorf Agrar GmbH
geotechnik heiligenstadt GmbH
Hintergrund und Problemstellung
Bisher wird die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme nicht überall sinnvoll eingesetzt. Die Speicherung der anfallenden Abwärme kann dabei maßgeblich für ein Wärmenutzungskonzept bei einem flexiblen Anlagenbetrieb sein. Konventionelle Speichertechnologien, in Form groß dimensionierter Erdbecken oder aber kostenintensiv errichteter voluminöser Speicher, sind derzeit unvereinbar mit einem ökonomischen wie auch ökologischen Betrieb. Eine effizientere Gestaltung der Wärmenutzung kann durch die saisonale Speicherung von Überschusswärme in den Sommermonaten in einem oberflächengeothermischen Sondenfeld erreicht werden. Diese Wärme deckt mitunter in den Wintermonaten den erhöhten Wärmebedarf zusätzlich mit ab.
Neben der Herausforderung zur Nutzung von Wärmeüberschüssen, ist die Qualität von Gärresten in den letzten Jahren stets im Mittelpunkt diverser Diskussionen. In diesen Gärresten spielen neben den wohlbekannten und gern verwendeten Makronährstoffen wie Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K), Schwefel (S) auch xenobiotische Mikroschadstoffe wie Pestizide und Veterinärpharmaka eine immer größer werdende Rolle. Zudem stehen neben sogenannten synthetischen und umweltfremden Detergenzien auch vermehrt umwelthygienische Aspekte wie Phytopathogenität und Antibiotikaresistenz im Fokus von Forschung, Gesellschaft und Politik. In einer aktuellen Pressemittelung der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe – FNR (vom 06.03.2018) wurde durch Forschungsarbeiten erneut belegt, dass Gärrückstände aus Biogasanlagen gute Dünger und Humusbildner sind. Diese können jedoch auch eine Vielzahl von Schadstoffen enthalten. Es ist notwendig, nicht nur auf ein quantitatives Stoffstrom- und Ressourcenmanagement abzuzielen, sondern auch qualitative und zukünftig zertifizierbare Konversionsprodukte, respektive Konversionsprozesse, bereitzustellen um die Etablierung einer nachhaltigen aber vor allem wirtschaftlich vertretbaren Landwirtschaft in Europa zu unterstützen.
Daher soll im angestrebten Bio2Geo-Projekt ein Teil der überschüssigen Wärme zur thermischen Gärrestkonditionierung eingesetzt werden, um so nicht nur eine innovative Form der Speicherung sondern vor allem eine zukunftsweisende Form der Biomassekonversion zu demonstrieren.
Zielsetzung und Vorgehensweise
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines integrativen Hybridkraftwerks als Versorgungsoption für definierte Abnehmerstrukturen. Hierbei wird die bislang zumeist ungenutzte Wärme bestehender Biomasseanlagen in innovativer sowie besonders effizienter Weise bereitgestellt, verwertet und in ein explizit ausgelegtes Geothermiefeld zwischengespeichert. Die vier singulär erprobten und großtechnisch am Markt etablierten regenerativen Energieerzeugungssysteme – Photovoltaik, Windkraft, Biomasse und Geothermie – können so miteinander harmonieren, dass die Energie- und Wärmewende in Deutschland umgesetzt wird. Mit einer neuen Konzipierung zur Verknüpfung von Bioenergie und Geothermie kann bereits mit bestehenden Biomasseanlagen sowohl die Wärmebereitstellung als auch eine Regulierung des Stromnetzes und die stoffliche Verwertung anfallender Restsubstrate realisiert werden.
Im Rahmen eines Pilotprojektes sollen die etablierten Einzelsysteme Biogas und Geothermie, bestehend aus einem Geothermiefeld und einer Biogasanlage (BGA), so miteinander kombiniert wer-den, dass erzeugte thermische Potentiale auf mehrere Weisen nutzbar gemacht werden. Für einen effizienten und zugleich ökonomischen Ablauf ist ein Anlagensimulationstool zu entwickeln.