BiogasLogistik - Standortplanung und -bewertung für Biogasanlagen im ökonomisch-ökologischen Spannungsfeld
Ausgangslage
Ab 2020 sollen in Deutschland nach der „Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen“ 18 % des Primärenergiebedarfs aus regenerativen Energien gedeckt werden. Heute sind es etwa 11,7%.
Neben der Gewinnung von Energie aus Wind, Wasser und Sonne werden dazu verstärkt nachwachsende Rohstoffe (NawaRo) und weitere Biomassen genutzt. Ein Vorteil liegt in der vergleichsweise einfachen Speicherung der Energie in den Rohstoffen selbst sowie in der Gewährleistung einer kontinuierlichen Energieversorgung der Verbraucher. Neben der Umwandlung in thermische bzw. elektrische Energie durch Verbrennung, wird der überwiegende Teil der Biomasse zur Vergärung in Biogasanlagen eingesetzt.
Vor allem die Regelungen des EEG (Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien) haben den Bau von Biogasanlagen (kurz: BGA) sowie den landwirtschaftlichen Anbau entsprechender Energiepflanzen maßgeblich forciert.
Forschungsvorhaben
Generell nimmt die Logistik in der Agrarwirtschaft den beachtlichen Anteil von 40 bis 50% bei den Gesamtaufwendungen in der Bereitstellung ein.
Aufgrund der vergleichsweise hohen Aufwände für Logistikprozesse beim Betrieb von Biogasanlagen – sie müssen permanent mit Gärsubstraten versorgt werden – stellen logistische Stellgrößen somit einen wesentlichen Optimierungsfaktor dar. Insbesondere wirken sich hohe Transportentfernungen für Gärsubstrate und -reste als auch die Lagerung überschüssiger Substrate und Nebenprodukte nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit von BGA aus.
Da das Gesamtangebot an Gärsubstrat, die Nachfrage an Nebenprodukten und die geographische Lage der Quellen und Senken über einen langen Zeitraum als unveränderlich angesehen werden können, werden bereits durch die Auswahl der Standorte der BGA und Festlegung der zu errichtenden BGA-Typen nachhaltige Entscheidungen für deren zukünftigen Erfolg als Energielieferanten getroffen.
Lösungsansatz
Die Restriktionen und Optimierungskriterien des Standortplanungs- und Eröffnungsproblems werden unter Berücksichtigung einer minimalistischen Datengrundlage modelliert und in Form eines gemischt-ganzzahligen linearen Optimierungsproblems formalisiert. Zudem liegt ein Schwerpunkt auf performanter (und optimaler) Lösbarkeit des Problems.
Abbildung 1 - Beispiel eines Quelle-Senke-Netzwerks für Biogasanlagen unterschiedlichen Typs (small, medium, big), deren optimale Standorte und Anzahl sowie die zugehörigen idealen Stoff- und Energieströme.
Förderhinweis
Das aktuelle IGF-Vorhaben (17962 BR) der Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages für die Zeit vom 01.01.2014 bis 31.12.2016 gefördert.
