Prof. Dr. Gerd-Rainer Prof. Dr. Vollmer
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31.05.2010

Neuere Strategien zur Regelung von Biogasanlagen sehen die Anwendung von Neuro-Fuzzy-Methoden (NMF) vor. Es gibt in der Literatur etwa 20 Publikationen bislang, die sich mit Fuzzy-Regelung bei der Vergärung beschäftigen, aber es gibt äußerst wenig Literatur, die eine Fuzzy-Regelung tatsächlich anwendet, insbesondere bei Feststoffen. Ziel des Vorhabens war es, die vom Projektpartner Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg im Labormaßstab auf Basis von Speiseresten und sauerer Rübensilage entwickelte Fuzzy-Logikregelung an die 1m³ Versuchsbiogasanlage der Fachhochschule Nordhausen anzubinden und zu optimieren, sodass im Endziel eine effizientere Raumzeitausbeute bzw. bessere Auslastung einer Biogasanlage erreicht werden kann. Die angewendete Fuzzy-Logikregelung regelte über die drei konventionell zugänglichen Prozessparameter pH-Wert, Methananteil und spezifische Gasproduktion (spez. GPR) den gesamten Prozessbereich. Neu als Regelparameter war die spez. GPR. In einer ersten Versuchsreihe wurden die Abbauraten bei steigender Fermenterbelastung ohne Fuzzy-Logikregelung betrachtet, um in der folgenden Versuchsreihe mit Fuzzy-Logikregelung den Unterschied zu bewerten. Die Fermenterbeschickung erfolgte mit Triticale unter Zugabe von Wasser im Verhältnis 1:2 und Rückführung von Medium aus dem Auffangbehälter. Mit Hilfe der neuen Regelstrategie konnte unter betriebssicherer Prozessführung bei Monovergärung von Triticale eine Raumbelastung von 9 kg oTS/m³/d erreicht werden. Dies ist ein Vielfaches mehr als bisher bei landwirtschaftlichen Biogasanlagen unter Monovergärung von Getreide prozesssicher gefahren wird. Die im Vorhaben angewandte Fuzzy-Logikregelung kann problemlos an bestehenden landwirtschaftlichen Biogasanlagen ohne Umbaumaßnahmen nachgerüstet werden.

Mit Hilfe der an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften geschaffenen Grundlagen für eine vollautomatische Fuzzy-Logikregelung zur Vergärung von Speiseresten und Rübensilage im Labormaßstab soll die Versuchsbiogasanlage der Fachhochschule Nordhausen (Fermentervolumen 1m3 netto) zu einer Hochdurchsatzbiogasanlage ausgebaut werden. Zunächst erfolgt die Aufbauphase der Fuzzy-Logikregelung sowie die Konzeption und Anpassung der Versuchsanlage. In der ersten Hälfte des Projektzeitraumes erfolgen die Untersuchungen zur Ermittlung der Abbauraten bei steigender Fermenterbelastung. Der Einfluss stoßweiser Dosierungen wird ab dem zweiten Drittel des Vorhabens wiederkehrend alle 2-3 Monate über einen Zeitraum von je zwei Monaten erfolgen. Die Ausgangssubstrate werden auf verschiedene Parameter untersucht, es erfolgen bakterielle Begleituntersuchungen sowie die Bestimmung der Fermentationsmetabolite. Die im Labormaßstab entwickelte Fuzzy- Logikregelung soll in den halbtechnischen Maßstab umgesetzt, und somit eine funktionstüchtige Demonstrationsanlage geschaffen werden. Parallel wird die Fuzzy-Logikregelung Biogasanlagenbetreibern -im Hinblick auf Nachrüstung- vorgestellt.