Artikel - Interessen Gemeinschaft Biogasmotoren

Digital unterstützter Service

Digital unterstützter Service ermöglicht
beträchtlichen Zusatznutzen

Ferndiagnose und Fernwartung werden in speziellen Branchen des Maschinen- und Anlagenbaus bereits angewendet. Digital unterstützter Service ist in Spezialsegmenten des Fahrzeugbaus heute schon in der Entwicklung der Produkte ein wichtigesThema. Serviceingenieure achten dabei auf wartungsfreundliche Konstruktionen. Was der Automotivesektor und der Anlagenbau heute schon ermöglichen, kann für BHKW-Hersteller sicher eine nützliche Anregung sein, das so wichtige Servicegeschäft kräftig voranzubringen.

Was Betreiber von digitalen Serviceprozessen haben

Die ersten Maschinenhersteller erbringen 75% ihrer Serviceleistungen, ohne Mitarbeiter zum Kunden fahren lassen zu müssen. Maschinenprobleme werden per Fernabfrage ausreichend genau erkannt und analysiert. Dadurch ist eine schnelle und effiziente Hilfe möglich, die die notwendigen Arbeiten bis hin zur Ersatzteillogistik unterstützen kann. Wenn Servicetechniker vor Ort bei schwierigen Problemen Fragen haben, schalten sich Service-Spezialisten online dazu.

Die heute eingesetzte BHKW-Technik ist anspruchsvoll und komplex. Daher gibt es heute schon beträchtliche Aufgaben und Probleme des Alltags-Betriebes im BHKW-Service zu lösen, wenn z.B. mehrere Ursachen für einen Anlagenstillstand verantwortlich sind. Hilfe könnte ein digital unterstützter Service bieten, dieser fehlt jedoch in der Breite der installierten Aggregate.

In allen Phasen des Anlagenbetriebes ist Effizienzverbesserung möglich und nötig

Der Betreiber könnte mit Hilfe der digital besser verzahnten Prozessse sowohl beim Serviceerbringer als auch zwischen diesem und seinem Kunden ungeplante Stillstände zuverlässiger vermeiden. Nicht nur in der Betriebsphase wäre der Segen der Digitalisierung für den Kunden zu spüren. Sondern auch schon bei der Inbetriebnahme und bei notwendig werdenden Revisionen. Ebenso natürlich auch bei der Umsetzungen von Produktverbesserungen durch Einsatz leistungsstärkerer oder verbrauchsärmerer Komponenten. Dazu gehört dann auch die begleitende und sich anpassende Anlagendokumentation.

“Schöne neue Welt” mögen viele Betreiber angesichts der Realität vor Ort denken. Aber wir sprechen hier nicht von einer fernen “Raketenwissenschaft”, sondern von heute schon umsetzbaren digitalisierten Prozessen. An deren Ende dann auch digital unterstützter Service steht. Andere Branchen machen es ja bereits vor. Dieser Service ist gerade auch bei bedarfsgerechter, flexibler Fahrweise der Aggregate notwendig. Erst mit der Digitalisierung lassen sich spezifische Servicekonzepte kostengünstig abbilden und umsetzen.

Voraussetzungen für digital unterstützten Service

Die Erfahrungen von Anlagenherstellern, die sich mit diesem Thema auseinandergesetzt haben, zeigen, dass Serviceaktivitäten digital zu unterstützen zumindest mit diesen Aspekten verbunden ist:

Betriebsdaten des Biogasaggregates

Das Biogas-BHKW ist Schnittstellen-intensiv. Der Biogasmotor äußert sich als Symptomträger mit Störungen, aber deren Ursachen liegen häufig auch in der Peripherie wie Biogasaufbereitung, Raumklimatisierung etc.. Je mehr am Biogasmotor (und an der Peripherie!) an relevanten Betriebsdaten gemessen wird, desto schneller und präziser können Fehlerursachen eingegrenzt werden.
Big Data

Was für die Schmierölanalyse gilt, gilt auch für alle anderen Betriebsdaten: der zeitliche Verlauf der Betriebsdaten ist extrem wichtig, um den Zustand eines Aggregates richtig beurteilen zu können. Im Schadensfall sind oft die letzten 15 Minuten vor dem Maschinenausfall die aufschlussreichsten, um eine Aussage über die Schadenursache zu treffen. Um Betriebsunterbrechungs-Schäden nachweisen zu können, sind die ausgekoppelten Strom- und Wärmemengen der letzten beiden Jahre oft eine wichtige Bemessungsgrundlage. Es tut dann gut, auf eigene Daten zurückgreifen zu können.
Künstliche Intelligenz

Das Spezialwissen zur Analyse der Anlagenbetriebsdaten ist oft auf mehrere Spezialisten des Anlagenherstellers verteilt. Dieses Wissen lässt sich mit den Betriebsdaten sowohl zur Schadens-Prävention, zur -Analyse und zur zustandsgerechten Instandhaltung (Predictive Maintenance) nutzen. Mit Hilfe passender Algorithmen werden aus den Betriebsdaten wichtige Erkenntnisse für den Betreiber, den Anlagenhersteller und den Servicepartner gewonnen. Und mit mobilen Endgeräten auch nutzergerecht bereitsgestellt.
Digitale Plattformen

Im Idealfall können BHKWs ihre Betriebsdaten über eine Online-Anbindung an den Hersteller übermitteln und auswerten. Dies wird von einigen größeren Anlagenherstellern auch schon realisiert, um eigene Hotline-Services zu unterstützen. Was oft noch fehlt, ist die Rückmeldung der Anlagenbetriebsdaten auf mobile Endgeräte der Servicetechniker. Um deren Einsatz vor Ort zu unterstützen.
Mobile Endgeräte

In Verbindung mit einer App, die entweder auf einem normalen Smartphone oder auf einem speziellen mobilen Endgerät läuft, kann der Betreiber oder der Servicetechniker vor Ort mit Spezialisten des Anlagenherstellers im Video-Chat Aufnahmen von der Anlage machen und Betriebsdaten in Echtzeit austauschen. So wird dann auch ein Rückkanal ermöglicht, um Expertise für den Notfall oder eine schwierige Ursachenanalyse bereitzustellen.

Wenn Unternehmen ihre Serviceprozesse digitalisieren, kommen dieses auch schnell an den Punkt, wo eine Abstimmung mit den kundenseitigen Wartungsarbeiten hilfreich ist. Gerade das Zusammenspiel zwischen Anlagenherstellern mit ihren Service-Einheiten und BHKW-Betreibern ist verbesserungsfähig. Manche Differenzen zwischen Service-Providern und ihren Kunden ließen sich vermeiden, wenn es eine gemeinsame Datenbasis und in grundsätzlichen Themen auch ein gemeinsames Anlagenverständnis sowie der Wartungs- und Instandsetzungsprozesse gäbe. Hier könnten digitalisierte Serviceprozesse wirksam unterstützen.

Wer als Anbieter dieser Dienstleistungen nur an den Nutzen der eigenen Organisation denkt, hat die Rechnung ohne den Kunden gemacht. Da sich der (beiderseitige) Nutzen auch an den Betriebsdaten der Anlage festmacht, kann hier der Kunde ein gewichtiges Wort mitreden. Welchen Stellenwert Betriebsdaten haben, konnten Leser unserer Artikel kürzlich hier erfahren. Welche Betriebsdaten des Biogas-BHKWs genau zur täglichen Aufzeichnung empfohlen werden, erfahren Sie in einem unserer nächsten Beiträge, in dem wir die Langliste dieser Daten zeigen. Je nach BHKW-Größe und Ausstattung mit Messstellen ist dies der eigenen Anlage anzupassen. Es gilt für alle Anlagengrößen: ohne ausreichende Betriebsdaten keine wirksame Schadenprävention und deutlich schlechtere Betriebsergebnisse. Mehr dazu wird auch auf dem Online Kongress Fachsymposium Biogasmotoren vom 22.2. bis zum 26.2.2021vorgestellt.

BHKW-Betriebsdaten

BHKW-Betriebsdaten ermöglichen erst
die technische Betriebsführung

Es ist nicht übertrieben: BHKW-Betriebsdaten sind Gold wert. Mir kommt dieses Bild immer vor Augen, wenn zur Klärung eines Schadens am Biogasmotor diese Daten nicht ausreichend vorhanden sind. Wenn ein Motor nicht so läuft, wie ein Betreiber es eigentlich von ihm erwartet, benötigen Servicepartner verläßliche Daten zur Problemlösung. Verbraucht ein Motor zuviel Schmieröl, Biogas oder Instandsetzungskosten – die Betriebsdaten sind der Schlüssel für eine Analyse auf der Grundlagen von Zahlen, Daten und Fakten.

Regulierungspraxis von Schäden hängt auch an BHKW-Betriebsdaten

Versicherungen verlangen heute zunehmend eine über ca. 2 Jahre belegbare Instandsetzungs- und Wartungshistorie bei Vorlage eines Maschinenbruch-Schadens. Daher ist ein Betriebstagebuch für ein Biogas-BHKW ein wichtiges Instrument der technischen Betriebsführung. Im Zweifel hilft es sehr, eigene Ansprüche gegenüber einer Versicherung mit den geforderten Informationen geltend zu machen.

Für die Aufklärung von Schadenursachen sind eigene Betriebsdaten des Biogas-Aggregates außerdem eine wichtige Datenbasis für die Begutachtung. Dabei ist die kurze Zeitspanne vor Eintritt des Schadens die aufschlussreichste und gibt häufig den Wink für die Schadenursache(n). Aus diesem Grund helfen eigene Daten dem Betreiber, leider befürchten manche ohne Grund das Gegenteil. Selbst nicht vollständige Betriebsdaten sind bei weitem mehr wert, als gar keine zu haben.

Der Motor spricht, aber keiner hört richtig zu

Es wird nicht mehr lange dauern und eine Motorsteuerung wird dem BHKW-Betreiber (und /oder dem Servicepartner) eine Sprachnachricht senden, die die Betriebsdaten des Aggregates kurz kommentiert und einen etwaigen Handlungsbedarf äußert. Die heutige “künstliche Intelligenz” der Messdatenverarbeitung kann dies schon in anderen Branchen leisten. Einen kleinen Vorgeschmack geben die Wartungsanzeigen in Fahrzeugen, die vielleicht noch nicht sprechen. Aber immerhin mehr oder minder optisch lautstark signalisieren, dass ein Werkstattbesuch in Kürze notwendig wird, weil die Bremsbeläge an der Vorderachse nach der letzten Passfahrt übermäßig gelitten haben.

Servicepartner nutzen die BHKW-Betriebsdaten nicht immer in der Vollständigkeit, wie sie von der Motorsteuerung oder dem Betriebstagebuch bereitgestellt werden. In manchen Fällen müssen eigene Datenerhebungen hinzutreten, um einen Fehler abzustellen. Beispielsweise eine Endoskopie der Brennräume. Der sukzessive Austausch von verdächtigen Komponenten ist für den Kunden ein teurer und nicht immer zum Ziel führender Weg.

Störungsanalyse darf nicht zu früh aufhören

Gerade weil manche Motorkrankheiten wie z.B. Motorklopfen deutlich mehr als eine Ursache haben können. Wer zum Beispiel feststellt, dass das Klopfen auf verbranntes Schmieröl zurückzuführen ist (weil es dafür im Brennraum und im Abgastrakt klare Indizien gibt), ist noch nicht am Ende der Ursachen angelangt und muss prüfen, ob

ein undicht gewordener Abgasturbolader,
ein auszutauschender Filter des Ölnebeldampfabscheiders oder
verschlissene Einlassventilführungen bzw. verhärtete Ventilschaftabdichtungen

hierfür verantwortlich sind. Praktisch können alle drei Ursachen gleichzeitig wirken. Wer sich über den verschlissenen Filter freut und es dabei belässt, hat sich zu früh gefreut. Weil das Motorklopfen bleibt und der Kunde dies zu Recht dann reklamiert.

BHKW-Betriebstagebücher sehen zwar wie Zahlenfriedhöfe aus – ganz ähnlich wie Schmierölanalysen – und werden in der Tiefe nur von gut qualifizierten Service-Mitarbeitern verstanden. Aber deren Informationsgehalt ist für eine Fehleranalyse unerlässlich. Und die Betrachtung der einzelnen Betriebsdaten nebeneinander im zeitlichen Ablauf signalisiert auch dem Laien, dass möglicherweise etwas nicht in Ordnung ist. Wenn z.B. Temperaturen schwindelerregend in die Höhe gehen und Betriebsdrücke sich ins Bodenlose verkleinern. Moderne Motorsteuerungen gehen dazu über, die “Zahlenfriedhöhe” ansprechend zu visualisieren. Damit wird schon optisch signalisiert , alles im “grünen Bereich” oder “Achtung, Handlungsbedarf”.

Mit BHKW-Betriebsdaten “sehen”, wo Erträge verloren gehen

Auf der einen Seite schützen Betriebsdaten eigene Ansprüche gegenüber Versicherungen und erfüllen Forderungen des Gesetzgebers. Betreibern wird abverlangt, über den Zustand überwachungspflichtiger Anlagen jederzeit informiert zu sein. Proaktive Nutzung und Auswertung der Daten führt zur Vermeidung ungeplanter Stillstände des BHKWs. Dies ist der bei weitem größte Ertragsfresser im BHKW-Betrieb. Wenn sowohl der Betreiber durch tägliche Begehung und der Servicepartner durch eine Online-Anbindung die Hand am Puls des Aggregates haben, kann frühzeitig bei unerwünschten Abweichungen relevanter Betriebsdaten ein Schaden und ein teurer Ausfall vermieden werden. Dies setzt aber die Bewertung der Daten voraus – und daran hapert es leider in der Praxis zu oft.

BHKW-Hersteller und Serviceunternehmen entdecken langsam den Nutzen von zustandsorientierter Instandhaltung, in der die laufende Bewertung der Betriebsdaten eine große Rolle spielt. In Abhängigkeit der Zustände relevanter Komponenten werden Servicetermine vorgeschlagen, die den Verschleißzustand berücksichtigen. Es gibt dann keinen teuren “Angsttausch” mehr oder auch den fallweisen zu späten Austausch, weil er eigentlich nach Frist gemäß Wartungsplan noch nicht fällig war. Dies unterstützt den BHKW-Betrieb nicht nur bei Flex-Fahrweise sondern auch im Grundlastbetrieb.

Auf dem Fachsymposium Biogasmotoren 2021, durchgeführt als Online-Kongress vom 22.2.2021 bis zum 26.2.2021 jeweils täglich von 10.00 Uhr bis 12.00 Uhr, werden wir dieses Thema mit mehreren Fachvorträgen für Sie ausleuchten und praktische Lösungsansätze vorstellen. Details zur Veranstaltung finden Sie hier.

Strommarkt 2020 und seine Zukunft

Die SKVE erzielt mit ihrer Fahrplanautomatisierung für flexibilisierte BHKWs attraktive Mehrerträge im Strommarkt.

Christian Dorfner SK Verbundenergie AG
in Regensburg

In dem Gastbeitrag von Christian Dorfner von der SK Verbundenergie AG für die Interessen Gemeinschaft Biogasmotoren geht es um den Strommarkt 2020 und den Blick auf die nahe Zukunft für flexibilisierte Biogas-Blockheizkraftwerke.

Bisher ist 2020 in vielerlei Hinsicht leider bemerkenswert, das gilt auch für die Vermarktung von flexiblen Biogasanlagen. Hier aber im positiven Sinne. Im April war der durchschnittliche Strompreis am EPEX-Spotmarkt (Day Ahead Markt) mit nur 17,90 Euro für die Megawattstunde (oder 1,79 ct/kWh) günstig wie selten zuvor. Nach einem langen Sommer mit traditionell flachen Preisen kam der September mit neuen Rekorden – diesmal bei den Höchstpreisen. In einer Stunde erreichte der EPEX-Spot Stundenpreis sogar 20 Cent für die Kilowattstunde. Perfekt für flexible Biogasanlagen, die bedarfsgerecht eingespeist haben.

Im Frühjahr waren die vielen Stürme, das außerordentlich sonnige Wetter und die geringe Stromabnahme aus der Industrie, die Corona-bedingt ihren Verbrauch zurückschrauben musste, die Auslöser für die schwachen Börsenpreise im Strommarkt. Eine große Menge an günstigem Strom aus Erneuerbaren Energien führte somit zu niedrigen Strompreisen. Aber die Preise sind auch deshalb so weit gesunken, weil die großen Verbraucher und Erzeuger nur sehr träge reagierten. Auf Grund langfristiger Abnahme- und Lieferverträge blieben Großkraftwerke am Netz, obwohl die Strompreise teilweise negativ waren.

Es folgten dann sehr früh typische Sommerpreise mit recht geringen Unterschieden zwischen Niedrig- und Höchstpreisen am Day Ahead Markt. Die Gutschriften für unsere Kunden zeigten aber nicht den zu erwartenden Rückgang der Erlöse aus der bedarfsgerechten Stromerzeugung, da sich die Preisschwankungen vom Stundenmarkt auf den kurzfristigen Viertelstundenmarkt verschoben haben. Für den Erfolg war es entscheidend, auf allen Strom-Börsenplätzen aktiv gewesen zu sein.

Spitzenpreise im September

Erlöse am EPEX-Spotmarkt

Jetzt gewährt uns der aktuelle Strommarkt einen ersten Blick in die Zukunft der Energiewende. Die volatile Stromerzeugung traf auf wenige konventionelle Kraftwerke. Einige Großkraftwerke, die sonst mit günstigen Stromerzeugungspreisen in den Markt gehen, waren in der Revision. Die Stromnachfrage wurde deshalb vom Ausland und mit teureren Erzeugungsanlagen abgedeckt. War dann auch noch wenig Windenergie im Netz und wurden gegen Herbst die Tage wieder kürzer und somit die Sonnenstunden weniger, stiegen die Preise zum Teil extrem an. Der Spitzenpreis im September, zugleich der Spitzenpreis der letzten Jahre, war am 21.09.2020 in der Lieferstunde von 19 Uhr bis 20 Uhr mit 200,04 Euro / MWh.

Im Jahresverlauf erzielten die von der SKVE gesteuerten flexiblen Biogasanlagen trotz der unterschiedlichen Preisverläufe sehr konstante Erlöse. Die drei besten Monate, aus Sicht der bedarfsgerechten Stromerzeugung, lagen allesamt im letzten Halbjahr, obwohl hier auch die Sommermonate mit flachen Preisverläufen enthalten waren. Nichts kam jedoch an den September heran: die Anlagen, die von SKVE gesteuert wurden, konnten ihre Erlöse sogar noch um 40% – 60% gegenüber den bisherigen Monatserlösen steigern. Rekordhalter war eine hoch flexible Anlage in Norddeutschland mit 1,8 Cent je Kilowattstunde aus den Fahrplanerlösen für den Betreiber. Aber auch doppelt bebaute Anlagen mit normalen Speichervolumen erhielten 0,6 ct / kWh.

Voraussetzung für diese Erlöse ist die Vermarktung an allen relevanten Strommärkten, insbesondere am kurzfristigen Viertelstundenmarkt. Dieser wiederum kann aber nur bedient werden, wenn die Fahrpläne vollautomatisch optimiert und auf den Biogasanlagen automatisch abgefahren werden. Genau das macht die Steuerung der SKVE mit multidimensionaler Optimierung. Wenn der September mehr als ein kurzer Blick in die Zukunft war, kann sich das Unternehmen als Fahrplanoptimierer gemeinsam mit seinen Kunden darauf freuen.

Erneuter Umbruch bei der Regelenergie im Strommarkt

Im November 2020 wird die Regelenergie erneut reformiert. Ziel der BNetzA ist eine Senkung der Verbraucherkosten, in diesem Fall nun sollen die Kosten und Risiken für die Ausgleichsenergie sinken. Ausgleichsenergie entsteht, wenn die gehandelte und die erzeugte Strommenge nicht übereinstimmen. Wird dann Regelenergie abgerufen, so werden die entstehenden Kosten auf die Ausgleichsenergiemengen umgelegt. Aktuell wird die Vergabe ausschließlich über die Höhe des Leistungspreises gesteuert. So können sich daher sehr hohe Arbeitspreise, die im Falle eines Abrufes verrechnet werden, hinter günstigen Leistungspreisen „verstecken“. Dieses Verfahren wurde in den letzten Jahren zunehmend unterwandert, indem einige Marktteilnehmer unverhältnismäßig hohe Arbeitspreise in die Gebote einstellten. Die BNetzA musste reagieren.

Ab November werden beide Bestandteile – die Bereitstellung der Leistung und der eigentliche Abruf – über transparente und offene Gebotsverfahren ausgeschrieben. Der günstigste Anbieter erhält den Zuschlag, wobei alle Anbieter noch bis eine Stunde vor Beginn des Abrufes nachbessern können. Es liegt auf der Hand, dass dieses Verfahren die günstigen Stromproduzenten bevorzugt. Für Biogasanlagen wird die Regelenergie daher leider an Bedeutung verlieren.

Zweiter Partner für die Direktvermarktung

Zu dem bestehenden Direktvermarkter Wemag AG gesellt sich die BayWa re. Clean Energy Sourcing GmbH dazu. Die BayWa pflegt als Direktvermarkter ebenso wie die SKVE stets enge Kundenbeziehungen und stellt das Wohl der Anlagen voran. Für das komplexe Thema „Fahrplansteuerung“ hat sich die BayWa nun mit der SKVE einen erfahrenen Spezialisten dazugeholt. Die SKVE wiederum verschafft sich mit dieser Kooperation ein zweites Standbein im Strommarkt. Kunden der SKVE können nun einfach zwischen zwei Direktvermarktern wählen.

Weitere Fachbeiträge der SKVE zur Vorteilhaftigkeit automatisierter Fahrpläne finden sich unter diesem Link. Zur Homepage der SK Verbundenergie AG geht es hier.