i²-Sens

Entwicklung innovativer und intelligenter Sensorsysteme zur Gewährleistung der biologischen Prozessstabilität beim lastflexiblen Betrieb von Biogasanlagen

Thema

Der lastflexible, bedarfsorientierte Betrieb von Praxisbiogasanlagen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Nachdem Biogasanlagen viele Jahre kontinuierlich Biogas produzierten, wird ihre zukünftige Rolle in der regenerativbasierten Energieversorgung im Ausgleichen der fluktuierenden Stromproduktion aus Windenergie und Photovoltaik liegen. Dafür ist ein Wechsel der Betriebsweise hin zu einer, sowohl täglich als auch saisonal stark schwankenden Anlagenbeschickung nötig, um die ebenfalls schwankende Biogasnachfrage decken zu können. Dies erfordert eine sichere Prognose des Biogasbedarfs und einer daraus abgeleiteten Prognose der Biogasproduktion. Diese Arbeiten wurden in einer modellprädiktiven Regelung im Vorgängerprojekt „PowerLand 4.2“ umgesetzt.

Ziele

Im Projekt i²-Sens sollen diese Modelle um eine Prozessüberwachung erweitert werden, hin zu einer ganzheitlichen Anwendung der bedarfsorientierten Biogasproduktion in Praxisanlagen. Im Rahmen von i²-Sens wird eine Methode zur umfassenden Analyse der Gaszusammensetzung entwickelt, die erstmals eine qualitativ hochwertige und vollständige Analyse der Gaszusammensetzung direkt am Fermenter ermöglichen soll. Dazu sollen komplementäre Messtechniken, bestehend aus photoakustischen- nichtdispersiven Infrarotsensoren und Raman Spektroskopie, für die zeitlich hochauflösende und hochgenaue Erfassung der Biogaszusammensetzung zum Einsatz kommen. Ausgehend von diesen Messdaten sollen Rückschlüsse auf die Prozessstabilität und -effizienz gewonnen und in die bestehenden Modelle zur flexiblen Fütterung integriert werden.

Aufgaben der Landesanstalt im Projekt

Die Koordination des Projekts liegt bei der Landesanstalt. Neben dem Einbau und der Validierung der Gasmesstechnik untersuchen wir die Zusammenhänge zwischen Biogasprozess und Biogaszusammensetzung, um daraus effiziente Fütterungs-strategien für die prozessstabile, bedarfsorientierte Biogasproduktion abzuleiten.