Wetter und Wärme im Einklang

Martin Ott ist für den Winter genauso sicher aufgestellt wie für den Stromhandel

Wenn im Winter der Wärmebedarf besonders hoch ist, müssen auch die Erneuerbaren Energien eine stabile Versorgung garantieren können. Je besser sich Erzeuger und Verbraucher vor Ort dabei abstimmen, umso effizienter wird das Zusammenspiel der Erneuerbaren Energien. Mit seiner Biogasanlage puffert Martin Ott nicht nur die Temperaturschwankungen in Mittelfranken ab. Er macht auch aus den Preisschwankungen an der Strombörse das Beste.

Auf einen Blick

Warum ist das ein gutes Beispiel für das notwendige Update unserer Energieversorgung?

Parallel zur täglich am Börsenpreis angepassten Stromerzeugung speisen die Biogas-BHKW jahreszeitlich angepasst ein Wärmenetz, das zudem durch eine Power-to-Heat-Anlage auch Strom als Wärme nutzbar machen kann.

Gründung/Inbetriebnahme: 2010-2015

So werden Erneuerbare Energien genutzt:

Erneuerbare-Energien-Anlagen:
4 Biogas-BHKW (100 kW, 210 kW, 255 kW, 530 kW),
3 Photovoltaik-Anlagen (15,3 kW, 27,4 kW, 64 kW)

Erneuerbare Stromerzeugung:
4,3 Mio. kWh jährlich. Das deckt den durchschnittlichen Verbrauch von 1.200 Haushalten.

Erneuerbare Wärmeerzeugung:
3 Mio. kWh jährlich. Das deckt den durchschnittlichen Verbrauch von 140 Haushalten.

So trägt die Anlage zum Update bei:

  1. Flexibilität
    • Flexible Fahrpläne: saisonal, Wochen-/Tagesfahrplan, Viertelstundenfahrplan in Vorbereitung
    • Regelenergie: SRL, MRL +/-
    • Flexible Anpassung an lokalen Energiebedarf: Anpassung an Wärmebedarf
    • Koppelung: Strom/Wärme
  2. Netze
    • Stabilisierung Stromnetz: Regelenergie
    • Nutzung eines Wärmenetzes: 5,5 km, 100 Abnehmer
  3. Speicher
    • Wärmespeicher: 25 m3 mit Power-to-Heat-Anlage (480 kW), Wärmenetz mit je 1 m3 bei Wärmeabnehmer
    • Gasspeicher: 500 m3 + 1.800 m3
  1. Marktintegration
    • Vermarktung von Strom: Reaktion auf Strombörsenpreis, untertägiger Stromhandel in Vorbereitung
    • Vermarktung von Wärme: lokaler, jahreszeitlich variabler Wärmetarif

Wie es dazu kam

Zum väterlichen Milchviehbetrieb gründete Martin Ott seinen eigenen landwirtschaftlichen Betrieb und legte einen klaren Schwerpunkt auf Biogas. Statt um Kühe kümmert er sich jetzt vor allem um die Heizung seiner Dorfnachbarn. „Ich mach lieber nur eines, aber das dann richtig“, sagt Ott. Nachdem in den Nachbardörfern bereits zwei Wärmenetze mit Biogas erfolgreich installiert waren, wünschte man sich auch in Ursheim eine günstige Wärmeversorgung. Statt für Erdöl zu bezahlen, sollte das Geld fürs Heizen vor Ort bleiben.

Nach dem Start im Jahr 2011 hat sich die Zahl der Wärmenetzanschlüsse durch eine Erweiterung auf 5,5 km Wärmenetzlänge im Jahr 2015 fast verdoppelt. „Es war relativ einfach, die Leue zu überzeugen. Das war fast ein Selbstläufer“, erinnert sich Martin Ott. Er wollte sich darauf jedoch nicht ausruhen und erweiterte seinen Bestand an Blockheizkraftwerken (BHKW) bis 2014 auf insgesamt über 1.000 Kilowatt installierter elektrischer Leistung. Es geht nun allerdings nicht darum, noch mehr Wärme zu liefern. Sein Ziel ist die flexible Stromerzeugung, um auch kurzfristig im Tagesverlauf auf Preisschwankungen an der Strombörse reagieren zu können.

Die Biogasanlage von Martin Ott in Ursheim/Mittelfranken passt sich nicht nur gut in die Landschaft ein, sondern auch gut an Wärmebedarf und Strombörse. Quelle: Heinz Wraneschitz

Was hier passiert

Zwar kann der Ott-Hof mittlerweile keine Gülle mehr vom eigenen Milchvieh nutzen, doch vergären in den beiden Fermenterbehältern weiterhin Mist und Gülle von benachbarten Landwirten sowie Mais, Gras und Ganzpflanzensilage aus überwiegend eigenem Anbau. Martin Ott hat insgesamt 150 Hektar landwirtschaftliche Nutzflächen gepachtet, das entspricht rund 200 Fußballplätzen.

Das unter Luftabschluss im Fermenter entstehende Biogas kann in bis zu vier BHKW genutzt werden. Durch die Verbrennung im Gasmotor wird ein Generator angetrieben, der Strom und Wärme abgibt. Bevor die Reste der Vergärung als wertvoller Dünger wieder auf den Ackerflächen ausgebracht werden, lagern sie im Gärproduktlager. Während des Lagerns setzen sie weiterhin Biogas frei, das wiederum in einem Biogasspeicher gesammelt und je nach Bedarf in ein BHKW geleitet wird.

Martin Ott verfügt über einen modular einsetzbaren Park von insgesamt vier BHKW. Das 2010 errichtete erste BHKW mit 190 kW installierter elektrischer Leistung wurde zwischenzeitlich auf 210 kW optimiert und mit dem Start des Wärmenetzes 2011 durch ein BHKW mit 255 kW ergänzt. Mit Unterstützung durch die Flexibilitätsprämie im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) baute er 2014 ein weiteres BHKW mit 530 kW und eines mit 100 kW und einen neuen Transformator hinzu. Die vier BHKW können und sollen jedoch nicht während des gesamten Jahres gemeinsam laufen. Dafür wäre weder ausreichend Biogas vorhanden, noch entspräche es der Wärmenachfrage des Dorfes, das Martin Ott versorgt.

Wenn seine Blockheizkraftwerke im Maschinenraum auf Hochtouren laufen, nähert sich Martin Ott nur mit Gehörschutz. Quelle: Heinz Wraneschitz

Fallen im Winter die Temperaturen, drehen Otts Nachbarn im Dorf die Heizung auf. Um diese Spitzenlast abdecken zu können, läuft bei ihm dann das größte BHKW mit 530 kW auf vollen Touren. Im Sommer dagegen reicht das kleinere BHKW mit 255 kW. Die übrigen BHKW-Kapazitäten werden nur zu bestimmten Zeiten hochgefahren. Das kann passieren, wenn der Stromnetzbetreiber kurzfristig die Frequenz im Netz stabilisieren muss und ferngesteuert auf ein BHKW zugreift. Martin Ott kann mit Hilfe eines Stromhändlers, der innowatio Clean Energy Sourcing (CLENS), aber auch selbst an der Strombörse aktiv werden. So setzt er ein BHKW gezielt zu jenen Stunden ein, während derer die Strombörsenpreise überdurchschnittlich hohe Notierungen versprechen.

Da Martin Ott innerhalb von vier Jahren schrittweise die Zahl seiner Blockheizkraftwerke aufgestockt hat, kann er nun flexibel am Strommarkt agieren. Mit dem modularen Betrieb kann er sich kurzfristig an Schwankungen anpassen, seien es preisliche Schwankungen an der Strombörse, die es attraktiv machen, den Output zu erhöhen, seien es Schwankungen der Frequenz im Stromnetz. Per Standleitung bekommen die BHKW automatisch das Signal zum Herauf- oder Herunterfahren von Stromhändler und Netzbetreiber.

Das Update für unser Energiesystem

Das Wetter und die Jahreszeiten werden im Energiesystem der Zukunft eine noch wichtigere Rolle spielen. Martin Ott macht schon heute vor, wie sich die saisonalen Unterschiede beim erneuerbaren Angebot mit der Nachfrage der Verbraucher in Einklang bringen lassen. Den Fahrplan für seine Biogas-BHKW stimmt er bereits mit der lokalen Wettervorhersage ab. Dank dieser Prognose für den Wärmebedarf des Dorfs ist er auf das temperaturabhängige Auf und Ab gut vorbereitet. Gegebenenfalls springen Wärmespeicher an der Biogasanlage und in den Haushalten ein. Seine Wärmekunden verfügen zusätzlich oft noch über Holzöfen. Diese können dann ins Spiel kommen, wenn im Winter das Dorf seinen Spitzenbedarf erreicht. Durch einen jahreszeitlich variablen Preis gibt Martin Ott seinen Wärmekunden dafür einen Anreiz: Sie zahlen im Winter vier statt zwei Cent je Kilowattstunde Wärme. „Den kalten Winter 2016/17 mit einer starken Spitze haben wir gut überstanden“, meint er sich sichtlich zufrieden.

Auch bei der Stromversorgung wird es in Zukunft starke jahreszeitliche Unterschiede geben. Martin Ott ist selbst Betreiber von drei Photovoltaik-Anlagen und erntet im Sommer mehr Solarstrom als in den dunkleren Wintermonaten. Im Stromnetz, das vielerorts noch nicht ausreichend ausgebaut ist, kann es schon heute zu Engpässen kommen. Wenn gleichzeitig noch Windstrom hinzu kommt, aber Kohlekraftwerke bereits die Übertragungskapazitäten in Anspruch nehmen, macht sich das doppelt bemerkbar: Einerseits sinken an der Strombörse wegen des Überangebots die Preise, andererseits müssen die Netzbetreiber dafür sorgen, dass nicht zu viel Strom das Netz kollabieren lässt.

„Den kalten Winter 2016/17 mit einer starken Spitze haben wir gut überstanden.“

Martin Ott, Landwirt und Betreiber der Biogasanlage und des Wärmenetzes in Ursheim

Auf beide Situationen ist Martin Otts Biogasanlage vorbereitet: Liegen die Preise im Keller, fährt er seine BHKW einfach soweit wie möglich herunter. Dass im Fermenter die Bakterien keine Pause machen und der natürliche Vergärungsprozess weiter anhält, ist nicht schlimm. Das Biogas muss ja nicht immer sofort verbrannt werden, sondern kann in den Gasspeichern gesammelt werden.

Wird es dagegen im Stromnetz eng, kann er es kurzfristig durch massiven Stromverbrauch entlasten. Dazu hat er im Wärmespeicher für das Wärmenetz einen großen elektrischen Heizstab installiert. Wie bei einem Tauchsieder lässt sich so mit Strom das Wasser erhitzen. Diese so genannte Power-to-Heat-Anlage war zwar „eine eher spontane Idee“, meint Ott. Er ist aber von dieser Lösung überzeugt und denkt langfristig. Die steigenden Anteile der wetterabhängigen Solar- und Windenergie will er mit seiner Anlage optimal ausgleichen können. Die Power-to-Heat-Anlage sichert außerdem das Wärmenetz ab. Sollte die Wärme der BHKW im Winter nicht reichen und auch ein Notkessel ausfallen, könnte Martin Ott immer noch mit Strom die Temperatur im Wärmenetz halten.

Wie es sich rechnet

Insgesamt hat Martin Ott rund 3 Millionen Euro in die Biogasanlage und das Wärmenetz investiert, davon alleine rund 0,6 Millionen Euro in die Erweiterungsmaßnahmen für den Einstieg in die Flexibilisierung im Jahr 2014. Für den Zubau der beiden BHKW mit 530 kW und 100 kW Leistung hat er 2014 die Flexibilitätsprämie im Rahmen des EEG in Anspruch genommen. Die Anlage refinanziert sich durch die Einnahmen aus der Direktvermarktung des Stroms an der Strombörse zuzüglich der im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) garantierten Marktprämie. Unverzichtbar sind die hinzukommenden Erlöse aus dem Wärmeverkauf. Anschlussnehmer zahlen neben den jahreszeitlich variablen Tarifen von zwei bis vier Cent je Kilowattstunde Wärme eine Grundgebühr von jährlich 180 Euro sowie einmalig 4.000 Euro für den Anschluss ans Wärmenetz. Martin Ott betont, dass die Mehrerlöse aus dem Wärmeverkauf für ihn momentan bedeutender sind. Angesichts der historisch niedrigen Strombörsenpreise sieht er in den dort zu erzielenden Mehrerlösen trotz Flexibilisierung „eher ein Nebenprodukt“. Es sei „aber gut, um Erfahrungen zu sammeln“.

Die Power-to-Heat-Anlage, ein elektrischer Heizstab im Wärmespeicher, rechnet sich bisher nicht. Bildquelle: Heinz Wraneschitz

Die 2014 im Zuge der Flexibilisierung installierte Power-to-Heat-Anlage hat sich bisher allerdings nicht amortisiert. Aus Sicht der Netzstabilität ist die Anlage interessant, weil sie sehr kurzfristig sehr viel Strom aus dem Netz ziehen kann. Zwar erwartete Martin Ott bei der Planung noch, dass die rund 15.000 Euro Investitionen durch die Bereitstellung negativer Regelenergie sehr schnell wieder eingespielt würden. Der starke Verfall der Preise für negative Sekundärregelleistung, das heißt für das kurzfristige Reduzieren von Leistung, hat ihm bisher jedoch einen Strich durch die Rechnung gemacht.

Wie es weitergeht

Martin Ott hat die Verantwortung für die Wärmeversorgung fast des gesamten Dorfs übernommen. Die zuverlässige Wärmeversorgung wird auch in Zukunft maßgeblich für den Betrieb seiner Biogasanlage bleiben.

Die Vermarktung seines Stroms wird parallel aber an Bedeutung gewinnen. Wenn in ein paar Jahren alte Großkraftwerke vom Netz gehen, so seine Einschätzung, sei es besser, wenn man schon jetzt Erfahrungen sammle und seine zukünftige Rolle an den Strommärkten ausprobiere. Schließlich müsse man dann alles können. Zusammen mit rund 300 weiteren Landwirten in der Region bildet er den Biogaspool Bayerisch-Schwaben Nord (BSN). Die Anlagenbetreiber tauschen sich zu Strategien der Direktvermarktung aus, unterstützen sich bei Vertragsverhandlungen und Problemen mit Netzbetreibern.

Die Gärbehälter und das Gebäude für das BHKW der Biogasanlage von Martin Ott. Bildquelle: Heinz Wraneschitz

Skeptisch ist er jedoch, ob alle Biogasanlagen diesen Schritt zu mehr Verantwortung mitmachen. Angesichts der vielfältigen Belastungen für landwirtschaftliche Betriebe habe er Verständnis dafür, dass nicht jeder Berufskollege sich darum kümmern könne, bis auf die letzen Prozentpunkte alles an Effizienz aus seiner Anlage herauszuholen.

Nichtsdestotrotz zeigt der Biogaspool, dass Landwirte gemeinsam nicht nur mehr aus ihren Kilowattstunden machen können. Mit rund 200 Megawatt vermarkten sie so viel installierte Leistung wie ein halber Kohlekraftwerksblock. Damit können sie durchaus machtvoll auf dem bisher für sie ungewohnten Parkett des Stromhandels auftreten.

Stand: September 2017

Kontakt

Biogasanlage Polsingen-Ursheim,
Biogaspool Bayerisch-Schwaben Nord
Martin Ott

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