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Best Practice Technologietransfer

07/07/16

Biogas: Wissenschaftler und Unternehmer entwickeln Verfahren zur flexiblen Nutzung der thermischen Energie

Aus Überzeugung für eine Technologie und mit dem Druck aus veränderten Marktbedingungen haben sich Wissenschaftler und Firmen aus Sachsen-Anhalt zusammengetan, um „ThermoFlex“ zu entwickeln. Damit sollen Biogasanlagen um die Funktion eines flexiblen Wärmespeichers erweitert werden. Von ihrem Vorhaben konnten die fünf Projektpartner auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung überzeugen, das eine zweijährige Förderung aus dem Programm „KMU innovativ“ zugesagt hat.

Innovation aus der Hochschule Magdeburg-Stendal

An der Hochschule Magdeburg-Stendal denkt Ingolf Seick schon seit mehreren Jahren darüber nach, wie man die Wärme von Biogasanlagen besser nutzen kann. „Wir wollen die Temperaturen in der zweiten Fermentationsstufe gezielt regeln und die Wärme je nach Bedarf entweder für die Biogasanlage selbst nutzen oder für die Wärmeversorgung in der Nähe der Anlage“, erklärt der Ingenieur die Idee hinter „ThermoFlex“, von der er seinen jetzigen Projektleiter Prof. Jürgen Wiese nicht lange überzeugen musste.

Das Verfahren "ThermoFlex" wie es geplant ist. Grafik: Hochschule Magdeburg-Stendal.
Hochschule Magdeburg Stendal ThermoFlex

Der Ingenieur Ingolf Seick nach dem Projekttreffen am 21. Juni in Magdeburg. „ThermoFlex“ ist nicht das erste Projekt, in dem er sich mit der Optimierung von Biogasanlagen beschäftigt.
Hochschule Magdeburg Stendal Ingolf Seick
Biogasanlagen in Deutschland

Bevor Jürgen Wiese seine Professur für Siedlungswasserwirtschaft an der Hochschule Magdeburg-Stendal im Januar 2016 angetreten hat, begleitete er den Aufbau und Betrieb von Biogasanlagen unter anderem als Geschäftsführer der Abwasser- und Bioabfallsparte eines kommunalen Energieversorgers. „Bislang werden in der Regel nur rund 40 Prozent der in Biogasanlagen produzierten Energie um gewandelt, und zwar in Strom. Der Rest ist Wärme, mit der viele Anlagen zurzeit noch gar nichts machen“, so Prof. Jürgen Wiese.

Mal so – mal so: Biogasanlagen und EEG

Mit diesem Defizit musste bislang auch der Anlagenbauer bue Anlagentechnik GmbH in Frankleben bei Mücheln am Geiseltalsee ganz im Süden von Sachsen-Anhalt leben. „Nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz 2016 werden voraussichtlich nur noch die Biogasanlagen gefördert, die auch eine Wärmeversorgung nachweisen können“, sagt Udo Boskugel. Der studierte Agrar-Ingenieur – mit Schwerpunkt biologisches Wissen – führt den heutigen Acht-Mann-Betrieb gemeinsam mit dem studierten Diplom-Ingenieur Matthias Bernhardt – Schwerpunkt technisches Wissen – seit 2007. Die EEG-Gesetzgebung war dabei nicht immer eine Hilfe.

Festhalten an einer Technologie

Nachdem die ersten EEGs einen regelrechten Boom von Biogasanlagen auslösten, kam das Neugeschäft durch die zurückgefahrenen Förderungen in den EEG 2012 und 2014 nahezu zum Erliegen. Baute bue im Jahr 2011 zehn Anlagen gleichzeitig, so waren es seitdem bis heute insgesamt zehn. „Um diese Zeit zu überbrücken, haben wir nach Wegen gesucht, um uns mit Forschung und Entwicklung einen gewissen Vorsprung zu erarbeiten“, erklärt Udo Boskugel, der unabhängig von der Förderpolitik an der Idee festhält, aus tierischen Exkrementen Energie zu produzieren – mit Vorteilen für Landwirt und Umwelt.

Von der Politik mal gefördert, mal behindert: Udo Boskugel von der bue Anlagentechnik GmbH hat sich für einen eigenen Weg mit Forschung & Entwicklung entschieden.
bue Anlagentechnik GmbH Udo Boskugel
Ausweg Forschung & Entwicklung

Allein mit der Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V. (GMBU) in Halle (Saale) haben Udo Boskugel und Matthias Bernhardt schon vier Forschungsprojekte bestritten. Daraus gingen drei Patente hervor, die der Anlagenbauer inzwischen unter anderem zum Problem der Entschwefelung vermarktet. Die Hallenser Bio- und Umwelttechnologen sind auch Partner im Projekt „ThermoFlex“, das zwei große Herausforderungen mit sich bringt.

Herausforderungen von „ThermoFlex“

Erstens: Wie tolerant reagieren die Mikroorganismen in den Bioreaktoren auf die Ab- und Zufuhr von Wärme? Dazu lassen derzeit Wissenschaftler des GMBU und der Hochschule Magdeburg-Stendal sowie Studenten der Hochschule Anhalt anaerobe Bakterien zahlreiche Experimente durchlaufen. Die zweite große Herausforderung: Wie muss das Regelungsverfahren aussehen, das die Wärme möglichst effizient und flexibel nutzbar macht? Dazu ist die Expertise Magdeburger Ingenieure der ifak system GmbH gefragt, unter deren Federführung eine Lösung entstehen wird.

Gute Aussichten

Am 21. Juni haben sich alle Projektpartner in Magdeburg getroffen. „Wir sind in den biologischen Voruntersuchungen schon ziemlich weit“, sagt Udo Boskugel inspiriert von dem intensiven Erfahrungsaustausch, „und die Ergebnisse bergen durchaus Überraschungen.“ Nach aktuellem Stand stehen die Zeichen gut, dass sich der Nachgärer gezielt als Wärmebatterie nutzen lässt und zwar mit überschaubaren Kosten für den Umbau der Biogasanlagen. Mit ihren Partnern will die bue Anlagentechnik GmbH bis spätestens 2018 die erste Demonstrationsanlage bauen und hätte damit ein weiteres wichtiges Patent in der Hand.

Beitrag zur Wärmewende

Im Projekt „ThermoFlex“ geht es aber um weit mehr, als den technischen Vorsprung deutscher Biogasanlagen noch einmal zu erhöhen. „Wenn wir von der Energiewende sprechen, meinen wir faktisch die Stromwende. Für die Energieziele brauchen wir aber auch eine Wärmewende“, erklärt Prof. Jürgen Wiese, „also mehr Flexibilität und Effizienz.“ Dass die 10.000 Biogasanlagen in Deutschland dazu einen erheblichen Beitrag leisten können, zeigen schon jetzt die Fortschritte von „Thermoflex“.

Prof. Jürgen Wiese in einem der Hochschullabore für das Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft Schwerpunkt Abwasser. Hier geben zum Beispiel Kläranlagenbetreiber die Untersuchung von Klärschlamm in Auftrag.
Hochschule Magdeburg Stendal Prof. Jürgen Wiese