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Das Biogas kann nicht nur zur Erzeugung von Strom und Wärme, sondern auch als Treibstoff für Fahrzeuge verwendet werden („Green CNG“). Nach der Aufbereitung besitzt das so genannte Biomethan die gleiche Qualität wie konventionelles Erdgas. Der Einsatz von Biomethan an Tankstelle ist nicht nur gut für die Umwelt, sondern auch wirtschaftlich interessant. Denn als nachhaltiger Kraftstoff wird Biomethan steuerlich begünstigt. Die Erzeugungsstruktur von Rohbiogas in Deutschland ist eng an die Struktur der Landwirtschaft gekoppelt. Sie ist deshalb geprägt von kleineren Biogasanlagen (BGA), die in einer Leistungsklasse >250m³ i.N. Methan/h liegen. Speziell in diesem Segment sind die Rohgasgestehungskosten sehr hoch, könnten aber durch hohe spezifische Minderung von Treibhausgas (THG)-Emissionen kompensiert werden. Ähnliche Skaleneffekte gibt es auch für die Kosten gängiger Aufbereitungstechnologien, die für größere Anlagen spezifisch niedriger sind. Würden sich die Aufbereitungskosten auf einem ähnlichen Niveau wie die von größeren Anlagen etablieren, erhöhen sich Konzeptvarianten und Konkurrenzfähigkeit kleinerer Biogasanlagen. Um eine kostengünstige Bereitstellung von Biomethan auch in kleineren Biogasanlagen in der Klasse >250m³i.N.CH4/h zu ermöglichen und so das wirtschaftliche Potential von Biomethan mit hoher Treibhausgas (THG-)minderung zu heben, wird im Zuge des Projektes Triple A eine neuartige und robuste Technologie zur Gasaufbereitung entwickelt, die dabei Aminosäuren (Amin) unter Umgebungsbedingungen (Ambient) für eine chemische Gaswäsche (Absorption) nutzt. Die Vorteile des Konzeptes sind: Das verwendete Waschmittel soll sich gängigen Substraten wie Silagen gewinnen lassen und kann nach Verbrauch im Fermenter wiederverwertet werden. Der Prozessablauf bei Umgebungsbedingungen ermöglicht geringen Energiebedarf. Durch den gut skalierbaren Ausbau ergeben sich ein hohes Kostensenkungs- und Umsetzungspotential. Im Poster soll die Problemstellung und das Konzept des Triple-A-Verfahrens sowie deren Bedeutung für den Mobilitätsmarkt vorgestellt werden. Darüber hinaus werden die Ergebnisse der ersten Versuche in der Inbetriebnahmephase einer kontinuierlich arbeitenden Anlage im Labormaßstab gezeigt und Grundlage für weitere Optimierungsmöglichkeiten geboten. In einem weiteren Schritt soll eine Pilotanlage anhand der Ergebnisse von Laborversuchen im Technikumsmaßstab ausgelegt und aufgebaut werden.

For the existing biogas plants (BGP) in Germany, the period of the public support scheme begins to end in 2021. From a technical point of view, essential components have an operational life span of more than 20 years and allow for an extended operation. However, a profitable extension would require suitable follow-up concepts and depends on the underlying plant-specific setup, the regional conditions, as well as the regulatory and economic framework. Based on an expert evaluation, four promising follow-up concepts were identified in a multistage process consisting of expert interviews, workshops, and an online survey. These follow-up concepts are “Basic flexibilization,” “Substrate change,” “Seasonal flexibilization,” and “Biomethane upgrading.” They were assessed with a plant-specific biogas repowering model for a heterogeneous data set of 2,508 BGPs and were compared in three scenario frameworks to derive robust development paths. To capture the heterogeneity of the existing BGPs in Germany, the model was developed further regarding regional parameters such as power output, substrate mix, and emission factors. Across all the scenarios, “Seasonal flexibilization” proves to be the most promising follow-up concept for more than 50% of the BGPs. This is followed by “Substrate change,” which is particularly suitable for larger BGPs with high shares of energy crops and no heat utilization. Biomethane upgrading is usually the second choice compared to participation in extended public support schemes for electricity production. However, it is the only concept that is profitable under current market conditions due to the high CO2-quota prices in the German fuel sector. The development pathways also show a significant potential to increase the net GHG reduction, which on BPG average can be nearly doubled. Our approach shows that the interplay of the heterogeneous BGP structure, the applied economic decision variable, and the nonuniform framework conditions in different energy markets is of crucial importance when assessing similar biogas markets, identifying robust follow-up pathways, or designing framework policies.

The Clean Energy for all Europeans Package by the EU aims, among other things, to enable collective self-consumption for various forms of energy. This step towards more prosumer-based and decentralized energy systems comes at a time when energy planning at a neighborhood scale is on the rise in many countries. It is widely assumed that—from a prosumer’s cost-perspective—shared conversion and storage technologies supplying more than a single building can be advantageous. However, it is not clear whether this is the case generally or only under certain conditions. By analyzing idealized building clusters at different degrees of urbanization (DOU), a linear-optimization approach is used to study the cost difference between shared energy infrastructure (smart energy neighborhoods, SENs) and individually planned buildings. This procedure is carried out for various emission reduction targets. The results show, that with higher emission reduction targets the advantage of SENs increases within rural environments and can reach up to 16%. Nevertheless, there are constellations in which the share of energetic infrastructure among buildings does not lead to any economic advantages. For example, in the case of building clusters with less than four buildings, almost no cost advantage is found. The result of this study underlines the importance of energy system planning within the process of urban planning.

Bioenergie – das Multitalent mit den vielen verschiedenen Konversionspfaden und Nutzungsmöglichkeiten aus den vielfältigen nachwachsenden Rohstoffen! Wird ihre Rolle im Energiesystem angemessen gewürdigt? Werden ihre Funktion und ihre besonderen Potenziale im Systemzusammenhang realistisch dargestellt und analysiert? Welche Kenngrößen sind zur Abbildung des hochgradig diversen Bioenergieanlagenparks von relevanter Bedeutung für die Systemanalyse? Dies ist ein Ausschnitt der zentralen Fragen, mit denen sich dieses Handbuch aus methodischer Sicht beschäftigt. Im Rahmen des vom BMWi im Programm „Energetische Biomassenutzung“ geförderten Projektes „OptiSys“ (FKZ 03KB129) haben sich die Projektpartner deshalb mit der Frage beschäftigt, wie die Bioenergie im großen Zusammenhang des Energiesystems adäquat beschrieben werden kann bzw. sollte. Im Projekt wurde dazu am Beispiel des Biogas-Sektors in Deutschland untersucht, wie sich die zentralen technischen, ökonomischen und ökologischen Eigenschaften von Biogasanlagen in Anlagenparks und im Energiesystem sinnvoll systematisieren und typisieren las-sen. Darüber hinaus wurde die Einflussstärke der so strukturierten Anlagenparameter auf die Ergebnisse der Modellierung des Energieversorgungssystem Deutschland erarbeitet, um die Relevanz einzelner Parameter herauszuarbeiten und darzustellen. Im Modell wurden sowohl der Strom- und Wärmemarkt als auch der Transportsektor berücksichtigt, wenngleich nicht im identischen Detailierungsgrad. Im Ergebnis halten Sie nun ein Methodenhandbuch in den Händen, aus dem sowohl erfahrene Energiesystemmodellierende als auch Neulinge fundiert und umfangreich in Erfahrung bringen können, wie die Bioenergie im Energiesystemzusammenhang modelliert und analysiert werden kann bzw. sollte. Vom Leser wird dabei kein Expertenwissen zur Bioenergie vorausgesetzt, vielmehr reduziert das Methodenhandbuch das Fachwissen der Biogastechnik auf wenige für die Systemmodellierung relevante Aspekte. Dieses Handbuch soll den Nutzer unterstützen eine bewusste Technologie- und Parameterauswahl für den verwendeten Systemkontext zu treffen und diese auch entsprechend zu kommunizieren. Im Methodenhandbuch werden zum einen allgemein übertragbare Erkenntnisse und Methoden für die Modellierung der Bioenergie formuliert (Teil I) und zum anderen die spezifischen Annahmen aus dem Projekt „OptiSys“ transparent dargestellt (Teil II). Die Verfassenden dieses Methodenhandbuches erheben damit keinen Anspruch auf eine voll-ständige Darstellung aller Facetten der Bioenergie oder auf eine Allgemeingültigkeit der Aussagen zur modelltechnischen Abbildung. Vielmehr geht es um Anregungen, Impulse und Reflexionen bezogen auf das komplexe Themenfeld Bioenergienutzung als Bestandteil der Energiewende. Durch die adäquate Berücksichtigung der Bioenergie sollen die Ergebnisse zukünftiger Systemanalysen belastbarer und die Qualität erhöht werden. Das vorliegende Methodenhandbuch will die im Projekt gewonnenen Erfahrungsschätzen teilen. Ein Beitrag dazu ist sicherlich auch der in Teil II bereitgestellte umfangreiche Datensatz zu den technischen und ökonomischen Parametern der untersuchten Biogaskonzepte.

Scenario analysis combined with system and market modelling is a well-established method to evaluate technological and societal developments and their impacts on future energy pathways. This paper presents a process-oriented method for developing consistent energy scenarios using multiple energy system models. Its added value is that the developed energy scenarios are consistent in a multi-model environment and practicable for a broader target group from scientists to practitioners. The scenarios consist of comprehensive storylines and systematically defined quantitative parameters. Following a step-by-step process, a condensed set of overlapping descriptors is generated and used to define the scenarios in a consistent parameter matrix. The set of descriptors allow consistent and comparable outputs independent of model-specific characteristics. The corresponding quantitative parameters can be used by diverse energy system tools. Using multiple models, a team of researchers can explore questions from differing points of view. In an example study, we apply the method to develop scenarios in the context of a cellular energy system. This approach enables the development of scenarios that provide a consistent basis for both stakeholder discourse and multi-model system analysis.