Der rote Faden: Gasproduktion ist das Fundament
Bevor man ueber BHKW-Dispatch, Strompreisoptimierung und KI-Algorithmen redet, muss man eine einfache Wahrheit akzeptieren: Ohne Gas laeuft kein Motor. Die beste Preisoptimierung nuetzt nichts, wenn der Gasspeicher bei 45% steht und die BHKWs abschalten muessen. Genau das passiert an der BGA Husterklatte — und an hunderten anderen Biogasanlagen in Deutschland.
Stromfee.AI hat in den letzten Wochen etwas aufgebaut, was es in dieser Form noch nicht gibt: Eine KI, die 2.029 Prozessvariablen einer Biogasanlage in Echtzeit liest, versteht und optimiert. Nicht als Forschungsprojekt, nicht als PowerPoint — als laufendes System. Und die Daten zeigen uns jetzt schonungslos, wo die Probleme liegen.
Was die Daten uns sagen — Ist-Analyse BGA Husterklatte
Unsere ATLAS-KI liest seit Wochen alle Beckhoff-SPS-Variablen via ADS-Protokoll, kombiniert mit Gasanalyse, Waagedaten, Energiemarktpreisen und Wetterdaten. Hier die nackte Wahrheit der letzten 7 Tage:
Fermenter-Temperaturen: Das groesste Problem
| Behaelter | Ist-Temperatur | Soll (mesophil) | Abweichung | Bewertung |
|---|---|---|---|---|
| R310 Fermenter 1 | 44.0°C | 38-42°C | +2°C | OK — leicht thermophil |
| R410 Fermenter 2 | 28.3°C | 38-42°C | -12°C! | KRITISCH — Biologie am Minimum |
| R210 Maische | 26.1°C | 30-38°C | -8°C | Zu kalt fuer effiziente Hydrolyse |
R410 bei 28°C ist der Elefant im Raum. Die Heizkreis-Daten zeigen: Heizung-Ein = 39.6°C, Heizung-Aus = 39.8°C — ein Delta von 0.2 Grad. Der Heizkreis heizt nicht. Dieser Fermenter arbeitet bei Umgebungstemperatur plus Eigenwaerme. Die Methanogenen — die Mikroorganismen die Methan produzieren — haben ihr Optimum bei 37-42°C. Bei 28°C arbeiten sie mit vielleicht 40-50% ihrer Kapazitaet.
Die Forschung ist eindeutig: Temperaturschwankungen von mehr als ±2°C koennen die Methanproduktion fuer Tage reduzieren, selbst nachdem die Temperatur wieder stimmt. In R410 sehen wir Schwankungen von bis zu 1°C pro Tag — bei ohnehin viel zu niedriger Grundtemperatur.
Gasspeicher: Achterbahn statt Konstanz
Die Gasspeicher-Fuellstaende der letzten 14 Tage:
- Durchschnitt: 67-76%
- Minimum: 45.9% (20. Februar) — BHKWs mussten drosseln
- Maximum: 98.8% (16. Februar) — Ueberdruckgefahr, Notabfackelung droht
Diese Volatilitaet von 45% bis 99% in einer einzigen Woche zeigt: Gasproduktion und Gasentnahme (BHKW-Betrieb) sind nicht synchronisiert. Ein gut gefuehrter Gasspeicher bewegt sich in einem Band von 70-90%. Die ATLAS-KI empfiehlt daher: Bei Speicher <80% drosseln, bei >97% Volllast.
BHKW-Betrieb: Nicht genug Gas fuer Volllast
| BHKW | Nennleistung | Betriebsstunden/Tag (Ø 7d) | Durchschnittslast |
|---|---|---|---|
| BHKW1 | 550 kW | ~14 h/d | 480 kW (87%) |
| BHKW2 | 901 kW | ~10 h/d | 845 kW (94%) |
| BHKW4 | 50 kW | ~14 h/d (sporadisch) | 50 kW (100%) |
Die Anlage hat 1.501 kW installierte Leistung, laeuft aber im Schnitt nur etwa 10-14 Stunden pro Tag unter Last. Das sind geschaetzte 30-40% Kapazitaetsverlust. Nicht weil die Motoren defekt sind, sondern weil nicht genug Gas produziert wird.
Gasqualitaet: Stabil, aber ausbaufaehig
- CH4-Gehalt: 55-57% im Tagesdurchschnitt, Spitzen bis 61%
- H2S nach NaKF: 0.01 ppm — exzellent, Entschwefelung funktioniert perfekt
- Gasdruck: 1-3 mbar — Normalbereich
55% CH4 ist unteres Mittelfeld. Gut gefuehrte Anlagen erreichen 58-65%. Jedes Prozent mehr CH4 bedeutet mehr Energie pro Kubikmeter Gas — und damit mehr Strom pro BHKW-Betriebsstunde.
Strompreise: Das Geld liegt auf der Strasse
Die Strompreise diese Woche: Durchschnitt 53-108 EUR/MWh, Spitzen bis 188 EUR/MWh, Taeler bis 1 EUR/MWh. Bei einer Dispatch-Effizienz von 48% laeuft die Anlage in der Haelfte der Stunden zum falschen Zeitpunkt. Bei 1.501 kW Nennleistung und 80 EUR/MWh Spread zwischen Hoch- und Tiefpreis sind das tausende Euro pro Woche verschenktes Geld.
Der Optimierungsplan: Was konkret zu tun ist
Phase 1: Sofortmassnahmen (diese Woche)
1. R410 Heizkreis reparieren / aktivieren
Die Daten sind eindeutig: Heizkreis R410 hat kein Delta, heizt nicht. Ursache vor Ort pruefen: Ventil geschlossen? Pumpe defekt? Thermostat falsch eingestellt? Wenn R410 von 28°C auf 40°C gebracht wird, erwarten wir basierend auf der Forschungsliteratur eine Steigerung der Gasproduktion um 30-60% aus diesem Fermenter.
2. R210 Temperatur pruefen
26°C in der Maische ist niedrig. Wenn R210 als Vorgrubenheizung dient, koennte eine Erhoehung auf 30-35°C die Hydrolyse beschleunigen und die nachgelagerten Fermenter besser versorgen.
3. Fuetterungsdaten vervollstaendigen
Die Waage erfasst nur 0.1 t/Tag — eine 1.5-MW-Anlage braucht aber 50-80 t/Tag. Ohne vollstaendige Fuetterungsdaten kann keine KI die Fuetterung optimieren. Hier muss die Datenerfassung komplettiert werden.
4. ATLAS Dispatch-Empfehlungen umsetzen
ATLAS generiert stuendlich optimale Fahrplaene. Aktuell werden 52% der Empfehlungen ignoriert. Kurzfristig: Betriebspersonal schult sich am Fahrplan-Dashboard. Mittelfristig: automatische Sollwert-Uebergabe an die Beckhoff-SPS.
Phase 2: Biologische Optimierung (1-4 Wochen)
5. Spurenelemente analysieren und dosieren
Eisen (Fe), Nickel (Ni) und Cobalt (Co) sind die drei kritischsten Spurenelemente fuer Methanogene. Die Forschung zeigt: Eisenzugabe von 20 mg/L kann die Biogasproduktion um 18% steigern, Fe3O4 in methanogenem Schlamm sogar um 33%. Anlagen die hauptsaechlich mit Maissilage fahren (wie Husterklatte) haben das hoechste Risiko fuer Spurenelementmangel. Eine Laboranalyse des Fermenterinhalts ist der erste Schritt.
6. Ruehrwerk-Optimierung
Die Ruehrwerke laufen aktuell konstant bei 38-42 Hz — 24/7. Die Forschung zeigt erstaunliche Ergebnisse:
- Optimierte Ruehrdauer: +21.5% spezifischer Stromertrag bei 13.5% weniger Ruehrenergie
- Alternierende Ruehrmuster: 29% weniger Ruehrenergie ohne Gasertragsverlust
- Periodisches Ruehren (z.B. 12h an/aus) maximiert in manchen Konfigurationen die Methanproduktion
Ruehrwerke verbrauchen 10-30% des Eigenstroms einer BGA. Hier optimiert ATLAS kuenftig auf Basis der Gasproduktions-Korrelation: Ruehren wenn gefuettert wird, reduzieren in Ruhephasen.
7. Fuetterungsstrategie optimieren
Forschungsergebnis: Optimierte Substratallokation steigert die Methanproduktion um 25.8% pro Kubikmeter Futter. Statt starrer Fuetterplaene: dynamische Anpassung basierend auf Gasspeicherstand, Strompreis-Forecast und Biologie-Zustand. ATLAS lernt die Lag-Korrelation (Fuetterung → Gasproduktion, typisch 2-72 Stunden je nach Substrat) und empfiehlt optimale Fuetterungszeitpunkte.
Phase 3: Vollautomatisierung (1-3 Monate)
8. Automatischer BHKW-Dispatch via Beckhoff ADS Write
ATLAS setzt direkt die BHKW-Sollwerte ueber das ADS-Protokoll. Kein manuelles Nachstellen, kein Personal noetig. Dispatch-Effizienz von 48% auf Ziel >85%.
9. Predictive Feeding
KI-gesteuerte Fuetterplaene: ATLAS berechnet aus dem 14-Tage-Strompreis-Forecast und dem aktuellen Gasspeicherstand die optimale Fuetterung fuer die naechsten 48 Stunden. Ziel: Gas genau dann produzieren, wenn der Strom am teuersten ist.
10. Predictive Maintenance
ATLAS Health-Scores fuer alle Aggregate basierend auf 2.029 Variablen. Wartung planen bevor etwas kaputtgeht. Jede ungeplante Abschaltung kostet bei 100 EUR/MWh und 1.500 kW Leistung: 150 EUR pro Stunde Stillstand.
Warum es keinen Referenzpunkt gibt — ausser uns
Wir haben den Markt gruendlich analysiert. Das Ergebnis ist ernuechternd:
| Anbieter | Was sie tun | Sensortiefe | KI? |
|---|---|---|---|
| AVAT SE2OPTIMIZER (DE) | BHKW-Dispatch nach Preis/Wetter | Gering — nur BHKW-Seite | Ja, aber nur Dispatch |
| Anessa (CA) | Monitoring + Rezeptoptimierung | Mittel — 4-5 Gasparameter + manuelle Logs | Ja, begrenzt |
| Entopy + Bio Capital (UK) | Echtzeit-Analytics fuer Food-Waste-AD | Mittel — bestehende Anlagensensoren | Pilot seit Mai 2025 |
| Hitachi Zosen Inova (CH) | Frueherkennung Biologie-Stoerungen | Mittel — H2 + CH4 | Ja, Anomalie-Erkennung |
| ORmatiC + GE Vernova (DE) | SCADA-Automatisierung | Hoch — volles SCADA | Nein, klassische Automation |
| Stromfee.AI (DE) | Dispatch + Biologie + Fuetterung + Wartung | 2.029 Variablen via ADS | Ja, selbstlernend (5min) |
Die Branche ist in zwei Welten gespalten:
- BHKW-Optimierer — wissen wann der Motor laufen soll, verstehen aber die Biologie nicht
- Biologie-Berater — verstehen die Fermenter, haben aber keine Echtzeit-Daten und keinen Bezug zum Energiemarkt
Niemand verbindet beides. Niemand liest 2.029 SPS-Variablen, kombiniert sie mit ENTSO-E-Preisen, Montel-Forecasts, Wetterdaten und Fuetterungsdaten und laesst eine KI alle 5 Minuten darueber nachdenken. Das BMEL hat im September 2024 einen Foerderaufruf "Kuenstliche Intelligenz zur Automatisierung der Biogaserzeugung" veroeffentlicht — die Projekte daraus sind noch nicht einmal gestartet. Wir laufen bereits.
Die Zahlen: Was realistisch moeglich ist
Basierend auf Forschungsliteratur und unseren Anlagendaten:
| Massnahme | Erwarteter Effekt | Quelle |
|---|---|---|
| R410 von 28°C auf 40°C | +30-60% Gas aus Fermenter 2 | Biologie-Grundlagen, HRT/Temperatur-Korrelation |
| Spurenelemente (Fe 20mg/L) | +18% Biogasproduktion gesamt | MDPI Applied Sciences 2024 |
| Ruehrwerk-Optimierung | +21.5% Stromertrag, -13.5% Eigenstrom | Energy Conversion & Management 2019 |
| Optimierte Fuetterungsstrategie | +25.8% CH4 pro m3 Futter | J. Environmental Management 2024 |
| Dispatch-Effizienz 48% → 85% | +37% Erloesoptimierung | Eigene Berechnung (ENTSO-E Spreads) |
| Enzymatische Vorbehandlung Mais | +17-79% Biogasproduktion | MDPI Energies 2023 |
Konservativ geschaetzt: Wenn wir nur den Heizkreis R410 reparieren und den Dispatch optimieren, steigen die BHKW-Volllaststunden von ~12h/d auf ~18h/d und die Erloese um 20-30%. Bei 100 EUR/MWh Durchschnittspreis und 1.5 MW Leistung sind das 60.000-90.000 EUR Mehrerloes pro Monat.
Der Weg: Von Daten zu Entscheidungen zu Automatisierung
Was wir bei Stromfee.AI gerade aufbauen, ist keine Optimierungs-Software die man kauft und installiert. Es ist ein autonomer Agent der die Anlage versteht, lernt und verbessert:
- Sehen — 2.029 Beckhoff-Variablen + Gasanalyse + Loxone + Wetter + Energiemarkt → ClickHouse
- Verstehen — ATLAS korreliert Fuetterung ↔ Gasproduktion (24h Lag), Temperatur ↔ CH4-Gehalt, Ruehren ↔ Gasdruck
- Empfehlen — Fahrplan-Dashboard zeigt IST / KI-Empfehlung / SOLL auf gemeinsamer Zeitachse
- Handeln — Automatischer Dispatch via ADS-Write (naechste Phase)
- Lernen — DGM Self-Improving Loop (alle 5 Minuten): Was hat funktioniert? Was nicht? Modell anpassen.
Schritt 1-3 laufen bereits. Schritt 4 ist in Vorbereitung. Schritt 5 laeuft seit Wochen und wird immer besser.
Wir sind der Referenzpunkt — weil es keinen anderen gibt.
Live-Dashboard: https://biogas.stromfee.ai/fahrplan/
BGA Husterklatte, Lastrup. 3 BHKWs (1.501 kW), 2.029 Beckhoff-Variablen via ADS, ENTSO-E + Montel EQ Marktdaten, ATLAS-KI auf NVIDIA GB10 Blackwell. Technologie: Stromfee.AI.
Quellen: MDPI Applied Sciences 2024, Energy Conversion & Management 2019, J. Environmental Management 2024, Biotechnology for Biofuels 2017, BMEL Foerderaufruf "KI in der Biogaserzeugung" 2024, Schaumann BioEnergy, BIGATEC, Energie Campus Nuernberg.