Biogas Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Prozessregelung von Vergärungsanlagen mit Hilfe des Parameters Wasserstoff

Anschrift
ATZ Entwicklungszentrum
An der Maxhütte 1
92237 Sulzbach-Rosenberg
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Martin Faulstich
Tel: +49 9661 908-400
E-Mail: mfaulstich@atz-evus.de
FKZ
22010207
Anfang
01.04.2008
Ende
31.03.2011
Ergebnisdarstellung
Im abgeschlossenen Forschungsprojekt „Mathematische Modellierung von Vergärungsprozessen" (FKZ 22016200) konnte ein funktionaler Zusammenhang zwischen der maximalen Raumbelastung, dem spezifischen Biogasertrag und der H2-Konzentration im Biogas festgestellt werden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden im aktuellen Projekt weitere Versuche im Technikumsmaßstab und einer Klein-Biogasanlage durchgeführt. Parallel wurden die Daten einer großtechnischen Biogasanlage zur Verifizierung der Ergebnisse genutzt. In den Mono-Vergärungsversuchen mit Hühnertrockenkot, Mais- und Grassilage wurde eine gezielte organische Über-lastung simuliert, um das Reaktionsverhalten der H2-Konzentration zu erproben. Anhand der H2-Konzentration konnte die maximale Abbaukapazität der hydrogenotrophen Methanbildner und damit die maximale Raumbelastung indiziert werden. Es zeigte sich, dass unabhängig von der erreichten Raumbelastung bei einer H2-Konzentration von 100 ppm ein stabiler Betrieb vorlag. Bei längerfristigen Erhöhungen über 300 ppm, kann es zu einer Akkumulation organischer Säuren und in der Folge zu einem deutlichen Rückgang der Biogasproduktion kommen. Anhand der Ergebnisse wurde eine innovative H2-Regelstrategie mittels Fuzzy-Logic Regelung in Zusammenarbeit mit der Firma BF Controls Ltd. entwickelt und ein Steuerungstool programmiert. Bei der Umsetzung der H2-Regelstrategie wurde darauf geachtet, ein kostengünstiges Modell zu entwickeln, dass problemlos in bestehende SPS-Steuerungen an Biogasanlagen nachgerüstet werden kann. Die H2-Regelstrategie wurde dann im Technikumsmaßstab und an der Klein-Biogasanlage getestet. Die Ergebnisse im laufenden Betrieb der Klein-Biogasanlage zeigten, dass ein stabiler Betrieb am Produktionsmaximum möglich ist. Eine dauerhafte Implementierung und Vermarktung der entwickelten H2-Regelstrategie erfordert jedoch weiteren F&E-Bedarf.
Aufgabenbeschreibung
Die wissenschaftliche Zielstellung des Projektes besteht in der Verifizierung, Implementierung und Optimierung der im Technikumsmaßstab erprobten Modellansätze zur substratunabhängigen Prozessregelung von Vergärungsanlagen anhand des Parameters H2-Konzentration im Biogas an ausgewählten Großanlagen. Zuerst sollen im Technikumsmaßstab die beiden entwickelten Modellansätze geprüft, validiert und ggf. angepasst werden. Simultan erfolgt die Auswertung aller relevanten Messergebnisse. Im nachfolgenden Schritt soll eine Mess- & Regelstrategie entwickelt werden. Nach der hard- und softwaretechnischen Umsetzung der Regelstrategie erfolgt die Erprobung an den Technikumsanlagen und ggf. eine Anpassung an verschiedene Belastungszustände. Anschließend erfolgt die Umsetzung an Praxisbiogasanlagen. Die erhaltenen Ergebnisse werden in einem Abschlussbericht zusammengefasst inklusive Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des entwickelten Steuerungsmodells. Die wirtschaftliche Verwertung der entwickleten Mess- und Regelstrategie im geplanten Vorhaben erfolgt über das ATZ Entwicklungszentrum zusammen mit Biogasanlagenherstellern bzw. -betreibern.

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