FlexHKW - Flexibilisierung des Betriebes von Heizkraftwerken

Die flexible Stromerzeugung aus Biomasse kann bei weiter steigenden Anteilen der volatilen Einspeisung aus Wind- und Solarenergie zur Verbesserung der Integration erneuerbarer Energien in das Stromversorgungssystem beitragen. Die Umrüstung von Bestandsbiogasanlagen stellt heute einen der preiswertesten Ansätze zur flexiblen Bereitstellung von Strom dar. Daneben arbeiten in Deutschland rund 250 Holzheizkraftwerke (HKWs) mit elektrischen Konvertern wie ORC- oder Dampfturbinen. Die mittlere installierte elektrische Leistung beträgt 5,3 MW pro Anlage. Um die Eignung dieser Kraftwerke für eine flexible Stromproduktion festzustellen, sind folgende Faktoren zu untersuchen: Wärmebedarfsprofil, Brennstoff, Leistungsklasse, Feuerungstyp, Kesseltyp und Art des Energiekonverters. Um die Wärmeproduktion von der Stromproduktion weitgehend zu entkoppeln, sind folgende Maßnahmen möglich: Regelung der Feuerung, dampfseitige Energiespeicher, Turbinen-Bypass-Betrieb, Variation der Dampfentnahme und wärmelieferseitige Energiespeicherung. Derzeit werden Turbinenbypass und Wärmespeicher bevorzugt. Beide Möglichkeiten erlauben, die Wärme-/Stromproduktion in Zeiten hoher Strompreise zu verschieben. Insbesondere die Umfahrung der ORC-Turbine erlaubt sehr schnelle und präzise Änderungen - vor allem in der Leistungsreduktion. Die Anforderungen an die Bereitstellung von Sekundärregelleistung sind mit dieser Maßnahme zu erfüllen. Im Projekt FlexHKW werden weitere Anlagenkonzepte für die flexible Anwendung im Strom- und Regelleistungsmarkt simuliert. Wärmespeicher werden zur Bedienung des Spotmarktes nur eingeschränkt eingesetzt werden. Elektrische Regelleistung wird voraussichtlich der einzige Markt für die Flexibilität der Biomasse-Heizkraftwerke sein. Kurzfristige Regelungsmöglichkeiten, insbesondere zur Leistungsreduktion, sind möglich. Jedoch gibt es neben den Erlösen für die Wärmeproduktion und einer Marktprämie keinen Anreiz für einen variablen Betrieb von HKWs.