Energiemanagementsystem für das LVG Köllitsch

Ziel der Vorstudie ist die konzeptionelle, technische und ökonomische Analyse der Implementierung eines Energiemanagementsystems im Sinne eines autonomen Energiemonitoring- und -lastmanagementsystems (EMS) am Lehr- und Versuchsgut Köllitsch (LVG Köllitsch). Darin enthalten ist folgendes:

• Festlegung der optimalen Nutzung der durch die geplante Agri-Photovoltaik (PV)-Anlage erzeugten Energiemengen, Vermeidung von Abregelungen, maximierte Eigenverbrauchsquote
• Bestandsaufnahme der vorhandenen Energie-Infrastrukturen, Energiebedarfe und betrieblichen Randbedingungen
• Festlegung der optimalen Anlagenkombination (z. B. Installation zusätzlicher PV-Flächen sinnvoll? Optimale Batteriespeicherkapazität? Einbeziehung der Bestands-Biogasanlage (BGA)?)
• Erarbeitung eines Konzeptes für die Umsetzung des EMS am LVG Köllitsch
• Ermittlung von Lastverschiebungspotenzialen
• Überarbeitung des Notstromkonzeptes des LVG Köllitsch

• Die Bestandsaufnahme der Energieerzeugung und –verbräuche hat einen sehr guten Überblick über die Energiesituation des LVG Köllitsch ergeben.
• Das LVG Köllitsch als tierhaltender Agrarbetrieb hat hohe Einsparpotenziale, sowohl durch klassische Effizienzmaßnahmen als auch durch ein intelligentes Lastmanagement zur Eigenstromnutzung.
• Hauptprojektziel war die maximierte Eigennutzung der Elektroenergie der geplanten Agri-PV-Anlage. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass sich durch die Agri-PV-Anlage inkl. Batteriespeicher der Netzbezug um 25 % (Innenbereich) bzw. um ca. 40 % (Tierhaltungsbereich) verringern kann.
• Es wurde eine professionelle betriebsinterne Stromverbrauchsmessung an den Netzanschlusspunkten des Innen- und Tierhaltungsbereichs installiert, um den Anforderungen eines EMS bzgl. der Erfassung der Extremwerte gerecht zu werden. Dadurch konnte bestehender Handlungs- und Optimierungsbedarf im betrieblichen Stromnetz erkannt und Potenziale für eine zeitliche Lastverschiebung identifiziert werden.
• Nach Auslaufen des EEG-Vergütungszeitraums (Erneuerbare-Energien-Gesetz , Ende 2029) kann die Bestands-Biogasanlage durch Einbindung in ein EMS zur Abdeckung eines Teils des Energiebedarfs des Tierhaltungsbereichs, tageszeitlich und saisonal extrem flexibel betrieben werden.
• Überschuss-Strommengen aus der Agri-PV-Anlage können gut für die Erzeugung von Wärme, welche ganzjährig im Tierhaltungsbereich benötigt wird, genutzt werden (sog. Sektorenkopplung Wärme).
• Entsprechend der Aufgaben des LVG Köllitsch kann eine kleine Wasserstoff-Demonstrationsanlage mit der hybriden Funktion eines kombinierten Tages- und Saisonalspeichers in das EMS integriert werden. So könnten im Sommer überschüssige Strommengen aus der Agri-PV-Anlage chemisch gespeichert bzw. in der sonnenarmen Jahreszeit die betriebseigene Strom- und Wärmeerzeugung unterstützt werden.
• Es wurde ein Konzept zur Implementierung eines autonomen Energiemanagementsystems am LVG Köllitsch erarbeitet. Dieses kann in zehn voneinander unabhängigen und nicht aufeinander aufbauenden Projektstufen umgesetzt werden.
•  Das optimale Zukunfts-Szenario beinhaltet die
  • optimierte Eigenstromversorgung des LVG Köllitsch über die geplanten Agri-PV-Anlagen,
  • konsequente Lastverschiebung entsprechend der betrieblichen Randbedingungen,
  • Einbeziehung der Biogasanlage (max. 150 kW (el) ) für die Strom- und Wärmeversorgung sowie
  • Sektorkopplung Wärme (drei Heizstäbe a 100 kW) und
  • Sektorkopplung Wasserstoff (Leistung Elektrolyseur 26 kW; Kapazität Wasserstoffspeicher 0,26 t, 60 bar; Leistung Brennstoffzelle 8 kW).
• Die Umsetzung dieses Szenarios senkt die Reststrommenge aus der Agri-PV-Anlage, welche nicht genutzt werden kann und deswegen abgeregelt werden muss, für den Innenbereich auf ca. 2000 kWh jährlich. Im Tierhaltungsbereich kann bei Umsetzung dieses Szenarios die Reststrommengen durch Lastverschiebung gut genutzt und durch die Verwendung zur Wärmeerzeugung nahezu vollständig verbraucht werden.