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DIANE – Digitalisierung als Motor für cross-industrielle Netzwerke

Neue Geschäftsmodelle für Biogasanlagen

Neue Geschäftsmodelle für Biogasanlagen

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Hintergrund

Die Energiewende bedingt, dass Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette enger zusammenarbeiten. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn ein Energieversorger die Lastprofile eines industriellen Großverbrauchers ausliest, um diesen zuverlässig mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu beliefern. Ein cross-industrielles Netzwerk entsteht auch, wenn ein Industrieunternehmen Reststoffe aus der Produktion als Rohstoff für chemische Erzeugnisse bereitstellt. Das Potenzial dieser unternehmensübergreifenden Zusammenarbeit, darauf basierende neue Geschäftsmodelle sowie die dazu notwendige Digitalisierung der Wertschöpfungskette untersucht das Projekt DIANE am Beispiel einer Biogasanlage.

Batterie-Energie-Speicher-Systeme (BESS) werden überall dort benötigt, wo in elektrischen Energiesystemen ein momentanes Ungleichgewicht zwischen erzeugter und verbrauchter elektrischer Leistung besteht. Sie speichern beispielsweise überschüssigen Strom aus Windparks oder Photovoltaikanlagen und geben ihn genau dann ab, wenn er benötigt wird. In Kombination mit Gas- oder Dampfturbinen bilden BESS hybride Kraftwerke, die den Verbrauch von fossilen Energieträgern reduzieren, indem sie temporär Energie aus dem Batteriespeicher bereitstellen. Somit tragen die Speicher bereits heute zur Stabilisierung der Netzfrequenz bei, optimieren Energieerzeugung sowie -verbrauch, und schützen als Notstromaggregate vor Ausfällen. In mobilen Anwendungen, beispielweise in Zügen oder Schiffen, kommen BESS zudem zunehmend autark oder in Kombination mit anderen Energiequellen im Antrieb zum Einsatz. 

Projekt

Rund 8.000 Biogasanlagen speisen deutschlandweit kontinuierlich Strom für die Grundlastversorgung ins Netz ein. Damit sind sie ein zentraler Baustein der Energiewende. Allerdings werden ab 2020 immer mehr Anlagen das Ende ihrer 20-jährigen Förderphase durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erreichen. Um diese Anlagen weiterhin wirtschaftlich zu betreiben, sind neue technologische Konzepte und Geschäftsmodelle gefragt. Das Potenzial derartiger Ansätze untersuchen die Projektpartner auf dem Gelände der Bioenergie Lembeck GmbH in Hünxe. Am Beispiel einer Versuchsanlage testen sie den Einsatz von alternativen Biogassubstraten, darunter zum Beispiel Hühnertrockenkot aus den Niederlanden, dessen Nutzung vergütet wird. Untersucht wird auch, wie sich aus Biogas mithilfe einer benachbarten PV-Anlage und einem Elektrolyseur nachhaltig erzeugtes Erdgas sowie chemische Grundstoffe gewinnen lassen. Die Unternehmen im umliegenden Gewerbegebiet könnten so mit wichtigen Rohstoffen versorgt werden. Voraussetzung dafür ist die vollständige Digitalisierung der Wertschöpfungskette, um beispielsweise Wetterdaten, Marktentwicklungen oder Verbrauchsprofile zu prognostizieren und in den Betrieb der Anlage einzubeziehen. Die Digitalisierung wird in diesem Modell zum Motor eines unternehmens- und sektorübergreifenden Geschäftsmodells.

Ziele

Weiterentwicklung einer Bestandsbiogasanlage zu einer flexiblen Bioraffinerie, die Basisprodukte für die chemische Industrie und Kraftstoffe für umliegende Logistikdienstleister erzeugt

Erprobung alternativer Biomasse-Konzepte

Beschaffungs-, Betriebs- und Netzeinspeisungsprozesse

Digitalisierung der gesamten cross-industriellen Wertschöpfungskette: von der Beschickung der Biogasanlage über die volatile Bereitstellung von PV-Strom für die Wasserstoffproduktion bis zur Veredelung von Biogas und CO₂ zu höherwertigen Kohlenwasserstoffverbindungen und der Bereitstellung beim jeweiligen Abnehmer

Partner und Zuständigkeitsbereiche

Partner und Zuständigkeits- bereiche

Gruppe 77@2x

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT:
ist Forschungspartner im Bereich der Energie- und Rohstoffwende, bringt Kompetenz in Digitalisierungsprozessen und Power-to-X-Konzepten ein

loick-sw@2x

Loick AG:
entwickelt und produziert Chemikalien und Werkstoffe aus pflanzlichen nachwachsenden Rohstoffen der Landwirtschaft; bringt Expertise im Bereich der Erzeugung von Bioenergie ein

Bioenergie Lembeck GmbH:
managt, optimiert und betreibt Biogas- und Photovoltaikanlagen; stellt das Versuchsgelände und die Anlagen zur Verfügung

Projektzeitraum

Start: Januar 2020

Dauer: 3 Jahre

weitere Projekte

Die Zukunft ist vielseitig:
Unsere Projekte auch

Strom im Fluss

#Digitalisierung

Während Städte zunehmend smarter werden, sind Teile der Energieversorgung noch immer weitestgehend analog. Dazu zählen die Niederspannungsverteilnetze. Damit deren Betreiber künftig von den Vorteilen der Digitalisierung profitieren, entwickeln wir vorhandene IoT-Infrastrukturen und intelligente Sensorik passgenau weiter.

KI fürs Kraftwerk

#Digitalisierung

Konventionelle Kraftwerke müssen im Zuge der Energiewende in der Lage sein, flexibel auf Einspeiseschwankungen zu reagieren. Auf der Basis umfangreicher Betriebsdaten-Sets entwickeln wir eine cloudbasierte Plattform, die unter anderem Echtzeit-Informationen über Auslastung und Anlagenzustand bereitstellt.

Produkte aus
Grünstrom

#Dekarbonisierung

Je höher der Anteil an erneuerbaren Energien im Strommix, desto wichtiger wird es, überschüssigen Strom effizient zu speichern. Wir etablieren eine offene Versuchsplattform für sogenannte Power-to-X-Technologien und testen unter anderem, wie sich grüner Strom zu chemischen Grundstoffen umwandeln lässt.

Speicher für die
Energiewende

#Dekarbonisierung

Batterie-Energie-Speicher-Systeme (BESS) gleichen Stromschwankungen aus. Allerdings führt der komplexe Aufbau der aktuellen Speicher-Generation zu hohen Stromleitungsverlusten und Fehleranfälligkeiten. Unser Ziel ist es, einen neuen Hochspannungsbatterie-speicher zu entwickeln, der diese Nachteile überwindet.

Industrie 4.0
goes KMU

#Digitalisierung

Um Produktionsprozesse vollständig zu digitalisieren, müssen verschiedenste Anlagen vernetzt und in eine übergeordnete IT-Umgebung eingebunden werden. Diese Aufgabe stellt insbesondere mittelständische Unternehmen vor Herausforderungen. Ihnen stellen wir eine neu entwickelte universelle IIoT-Plattform zur Verfügung.

Business Modell
Biogas

#Digitalisierung

Biogasanlagen sind ein zentraler Bestandteil der Energiewende. Aber sind sie auch ohne staatliche Förderung wirtschaftlich? Wir prüfen neue Geschäftsmodelle für Anlagenbetreiber und lassen die Akteure entlang der Wertschöpfungskette über Digitaltechnologien enger zusammenrücken.

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GEFÖRDERT DURCH:

Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie
des Landes Nordrhein-Westfalen

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