Entwicklung und Erprobung sensorbasierter Rührsysteme in Biogasanlagen zur Steigerung der Effizienz und Prozessstabilität bei einer lastflexiblen und bedarfsgerechten Biogasproduktion
Thema
Nach wie vor ist effizientes Rühren in Biogasanlagen eine Herausforderung: Einerseits muss ein Fermenter regelmäßig durchmischt werden und die eingebrachten Substrate müssen schnell im Behälter verteilt werden, um einen stabilen und beherrschbaren Prozess zu gewährleisten. Andererseits führt langes Rühren zu einem hohen Eigenstromverbrauch und durch die mechanische Beanspruchung kann die Methanproduktion beeinträchtigt werden. Dieser Zwiespalt verschärft sich im Hinblick auf die flexible Biogasproduktion noch weiter, wenn große Substratmengen innerhalb kurzer Zeit in den Fermenter dosiert werden. Bisher ist keine technische Lösung vorhanden, die den Rührbedarf im Behälter zuverlässig erkennen und die optimalen Rühreinstellungen ableiten kann. Die bisherigen Entscheidungen werden vorwiegend aufgrund von Erfahrungen und von dem Blick auf die Gärsubstratoberfläche getroffen.
Ziele
Aufbauend auf den Projekten „OptiFlex“ und „FlexFeed“ wird in „Sens-O-Mix“ die Gärsubstratrheologie tiefergehend charackterisiert und die Durchmischung in Labor und mittels CFD optimiert. Während des Projekts wird einer der beiden Fermenter der Forschungsbiogasanlage der Uni Hohenheim am Unteren Lindenhof mit umfangreicher Sensorik ausgestattet werden, um den Rührbedarf der Anlage bei konstantem sowie bei lastflexiblem Betrieb zu ermitteln. Über selbstlernenden Verfahren werden für die Rührerregelung geeignete Messgrößen identifiziert und der Einfluss der Pozessparameter auf den Methanertrag quantifiziert. Die bestehenden Modelle zur Vorhersage der (flexiblen) Biogasproduktion sollen weiter ausgebaut und mit den gewonnenen Messgrößen gekoppelt werden. Durch Praxisversuchen am Unteren Lindenhof werden die Simulationen und Modelle validiert sowie die Rührerregelung und der Gesamtprozess bewertet.
