Effizienzsteigerung in Biogasanlagen durch Reduzierung von Transformatorverlusten beim Netzbetreiber

In der Energieerzeugung ist die Maximierung der Effizienz eine der wichtigsten Prioritäten, insbesondere bei Biogasanlagen. Neben der Optimierung des Substrateinsatzes und der Steuerung des Fermentationsprozesses wird oft vergessen, dass auch die elektrischen Verluste, speziell die Transformatorverluste, erheblichen Einfluss auf die Gesamtleistung der Anlage haben. In diesem Blogbeitrag beleuchten wir die positiven Effekte einer Reduzierung der Transformatorverluste und die Auswirkungen auf die Betriebskosten, die Umweltbilanz und den Gaseinsatz deiner Biogasanlage.

Was sind Transformatorverluste und warum sind sie wichtig?

Transformatoren sind essenzielle Komponenten von Biogasanlagen, die dafür sorgen, dass der erzeugte Strom auf die richtige Spannungsebene gebracht wird, um in das Stromnetz eingespeist zu werden. Bei diesem Prozess entstehen jedoch Verluste in Form von Wärme, die als Transformatorverluste bezeichnet werden. Diese Verluste verringern die Menge der tatsächlich ins Netz eingespeisten Energie und verursachen zusätzliche Betriebskosten.

Netzbetreiber setzen in der Regel pauschale Verlustfaktoren für Transformatoren an, die oft höher sind als die tatsächlichen Verluste.

In unserem Beispiel wurde einem 2500 kVA-Transformator ein Verlustfaktor von 1,8 % zugeschrieben. Durch eine präzise Berechnung des Jahreslastgangs konnte jedoch festgestellt werden, dass der reale Verlustfaktor lediglich 0,64 % beträgt.

Was bedeutet eine Senkung des Verlustfaktors?

Die Reduktion des Transformatorverlustfaktors von 1,8 % auf 0,64 % kann zu signifikanten Einsparungen führen. Bei einer Biogasanlage, die 3 Millionen kWh pro Jahr erzeugt, ergibt sich folgendes Einsparpotenzial:

• Ursprüngliche Verluste bei 1,8 %:

  3.000.000 kWh×0,018=54.000 kWh

• Verluste bei 0,64 %:

  3.000.000 kWh×0,0064=19.200 kWh

  
  

Das bedeutet, dass durch die Reduktion der Verluste jährlich 34.800 kWh eingespart werden können. Bei einem durchschnittlichen Strompreis von 0,30 €/kWh ergibt sich eine jährliche Einsparung von 10.440 €.

Positive Effekte der Transformatorverlust-Reduktion

Neben der direkten Einsparung bei den Stromkosten gibt es noch zahlreiche weitere positive Effekte, die mit der Reduzierung der Transformatorverluste einhergehen:

1. Erhöhung der Energieeffizienz

Durch die Reduzierung der Verluste steht ein größerer Anteil der erzeugten Energie für den Verkauf oder Eigenverbrauch zur Verfügung. Das bedeutet, dass die Effizienz deiner Biogasanlage steigt, da weniger Energie als Wärme verloren geht. Dies führt zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit der Anlage, ohne dass zusätzliche Investitionen in die Erzeugungskapazitäten nötig sind.

2. Geringerer Gaseinsatz

Mit weniger Transformatorverlusten musst du weniger Biogas zur Stromerzeugung einsetzen, um die gleiche Menge an Energie ins Netz einzuspeisen. Dadurch sinkt der Gaseinsatz, was nicht nur zu weiteren Kosteneinsparungen führt, sondern auch die Verfügbarkeit von Biogas für andere Zwecke wie die Wärmeproduktion oder die Einspeisung ins Gasnetz erhöht.

3. CO₂-Reduktion

Da du weniger Biogas verbrennen musst, um die gleiche Strommenge zu erzeugen, sinkt auch die CO₂-Belastung. Dies trägt zur Verbesserung deiner Umweltbilanz bei und kann dir helfen, Umweltziele zu erreichen oder an Programmen zur CO₂-Einsparung teilzunehmen.

4. Weniger thermische Belastung und längere Lebensdauer

Transformatoren erzeugen bei höheren Verlusten mehr Wärme, was die thermische Belastung der Komponenten erhöht. Durch die Reduzierung der Verluste sinkt die Wärmeentwicklung, was die Lebensdauer des Transformators und anderer elektrischer Komponenten verlängert. Das reduziert langfristig die Wartungs- und Reparaturkosten.

5. Geringere Betriebskosten für die Kühlung

Weniger Wärmeentwicklung bedeutet, dass auch der Bedarf an Kühlung sinkt. Das spart nicht nur Betriebskosten, sondern trägt auch zu einer nachhaltigeren Nutzung der Ressourcen bei, da der Energieverbrauch für die Kühlung reduziert wird.

6. Verbesserte Netzfreundlichkeit

Eine effiziente Einspeisung von Energie ins Netz verbessert die Stabilität des Stromnetzes und verringert die Belastung für das Netz. Das kann zu einer besseren Zusammenarbeit mit dem Netzbetreiber führen und möglicherweise auch zu günstigeren Netzanschlussbedingungen beitragen.

7. Optimierte Nutzung der erzeugten Energie

Die eingesparte Energie durch geringere Transformatorverluste kann entweder für den Eigenverbrauch verwendet oder ins Netz eingespeist werden. In beiden Fällen verbessert sich die Rentabilität der Anlage, da mehr Energie zur Verfügung steht.

8. Wettbewerbsvorteil durch höhere Effizienz

Eine Biogasanlage, die effizienter arbeitet, ist wettbewerbsfähiger, da sie ihre Energie zu niedrigeren Kosten produzieren kann. Dies verschafft dir einen Vorteil gegenüber anderen Anlagenbetreibern, insbesondere in einem Markt, der zunehmend auf Effizienz und Nachhaltigkeit ausgerichtet ist.

Ein positiver Effekt auf den Gaseinsatz

1. Geringerer Energiebedarf zur Deckung der Verluste

Wenn der Transformator weniger Energie verliert, musst du weniger Biogas zur Stromerzeugung einsetzen, um dieselbe Menge an nutzbarer Energie zu erzeugen. In deinem Beispiel sparst du 34.800 kWh an Energie ein, die ansonsten durch Verluste verloren gegangen wären. Das bedeutet, dass du weniger Biogas in den Blockheizkraftwerken (BHKWs) zur Stromproduktion einsetzen musst, um dieselbe Netzleistung zu erreichen.

2. Höherer Wirkungsgrad der gesamten Anlage

Ein geringerer Transformatorverlust erhöht den Gesamtwirkungsgrad deiner Biogasanlage. Das bedeutet, dass ein größerer Anteil des erzeugten Biogases in tatsächlich nutzbare Energie umgewandelt wird. Weniger Verluste führen zu einer besseren Ausnutzung des eingesetzten Biogases, wodurch der Gaseinsatz pro kWh Strom sinkt.

3. Reduktion der Betriebskosten für Biogas

Da weniger Biogas zur Erzeugung von Strom benötigt wird, reduzieren sich auch die laufenden Betriebskosten für die Biogaserzeugung. Das gilt sowohl für den Einsatz von Substraten als auch für die gesamte Prozessführung der Biogasanlage, da der Brennstoffbedarf sinkt.

4. Potenzial für höhere Gasproduktionseffizienz

Wenn du durch den reduzierten Transformatorverlust weniger Biogas zur Deckung des Energiebedarfs einsetzen musst, könnte das zusätzlich dazu führen, dass du den Überschuss an Biogas für andere Zwecke verwenden kannst, wie z.B. die Einspeisung ins Gasnetz, die Produktion von Wärme oder die Steigerung der Eigenversorgung.

5. Nachhaltigere Nutzung des Biogases

Eine effizientere Umwandlung von Biogas in Strom durch die Reduzierung der Verluste trägt zu einer nachhaltigeren Nutzung der Ressource Biogas bei. Das bedeutet, dass du weniger Gaseinsatz für denselben Output benötigst, was insbesondere bei schwankenden Substratkosten oder begrenzten Ressourcen langfristig einen positiven Effekt hat.

6. CO₂-Einsparung durch reduzierten Gaseinsatz

Da du weniger Biogas verbrauchst, um die gleiche Menge an Strom zu erzeugen, sinken auch die CO₂-Emissionen aus der Verbrennung des Biogases. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn du eine Reduzierung der Emissionen in deinem Betrieb anstrebst oder Zertifikate für CO₂-Einsparungen nutzen möchtest.

Fazit: Kleine Anpassung, große Wirkung

Die Reduktion der Transformatorverluste von 1,8 % auf 0,64 % in deiner Biogasanlage mag auf den ersten Blick wie eine kleine Optimierung erscheinen, doch die Auswirkungen sind enorm. Neben den direkten Kosteneinsparungen von über 10.000 € pro Jahr ergeben sich zahlreiche weitere Vorteile: Eine höhere Energieeffizienz, ein geringerer Gaseinsatz, eine Verbesserung der Umweltbilanz sowie eine Verlängerung der Lebensdauer der Anlagenkomponenten.

Mit der Optimierung deiner Transformatorverluste kannst du also nicht nur die Betriebskosten senken, sondern auch die Nachhaltigkeit und die Wettbewerbsfähigkeit deiner Anlage steigern. Wenn du Interesse an weiteren Optimierungen oder einer detaillierten Analyse deiner Anlagenperformance hast, hilft dir unser Stromfee-Tagebuch dabei, deine Energieflüsse zu überwachen und Potenziale zur Effizienzsteigerung zu erkennen.