BiogasFachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: Optimierung des Betriebs und Designs von Biogasanlagen für eine bedarfsgerechte, flexibilisierte und effiziente Biogasproduktion unter Berücksichtigung der Prozessstabilität als Post-EEG Strategie (OptiFlex); Teilvorhaben 3: Weiterentwicklung MPC (modellbasierte prädiktive Regelung) - Akronym: OptiFlex

Anschrift
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH
Torgauer Str. 116
04347 Leipzig
Kontakt
Eric Mauky
Tel: +49 341 2434-745
E-Mail schreiben
FKZ
22401717
Anfang
01.10.2017
Ende
30.06.2021
Ergebnisverwendung
unterschiedlichen Betriebsszenarien im Praxisbetrieb als auch unter Laborbedingungen angewendet werden. Für die modellbasierte Regelung von Biogasbildung und Beschickung wurden vereinfachte Reaktionsmodelle auf der Basis von unterschiedlich schnell abbaubaren Fraktionen der oTS entwickelt. Weiterhin wurden robuste Methoden zur BHKW-Fahrplanidentifikation entwickelt, welche eine strommarktorientierte Prozessführung anhand von Börsenpreisen ermöglichen. Die Kopplung zur Rührwerkssteuerung konnte umgesetzt werden. Es zeigte sich eine vergleichbare Prozessdynamik, sowohl in der Gasproduktion als auch in der Rheologie bei gleichzeitig reduzierter notwendiger Rührintensität. Es konnte gezeigt werden, dass sich die DBFZ-Modelle neben der Effizienzbewertung des Gärprozesses auch als Kontrollinstanz für die verwendete Messtechnik eignen. Durch die gezielte Anpassung an die Messwerte sind die DBFZ-Modelle aber gleichzeitig sehr robust gegenüber systematischen Messfehlern und können diese Identifizieren. Im Rahmen der Langzeitversuche konnte die Eignung der Modelle für den Einsatz in einer modellprädiktiven Regelung nachgewiesen werden. Die in diesem Zuge etablierte Datenaustausch- Schnittstelle zwischen der Forschungsbiogasanlage und den Partnern stellte einen wichtigen Meilenstein im Forschungsvorhaben OptiFlex dar. Bei der Untersuchung mögliche Einflüsse der flexiblen Fütterung und der variierenden Rühreinstellungen auf die Prozessstabilität konnte ein sehr robuster Prozess nachgewiesen werden. Laborversuchen konnten bestätigen, dass auch mit minimaler Durchmischung ein stabiler Biogasbildungsprozess mit vergleichbarem Biogasertrag etabliert werden kann, ohne Prozessstörungen zu provozieren. Die Mittelwerte über die jeweiligen Phasen deuten an, dass durch eine Beschränkung auf das Einmischen des Substrats ein ebenso hoher Substratabbau gewährleistet werden kann, bei minimaler Rührwerknutzung.
Aufgabenbeschreibung
Der Ausbau des regenerativ bedienten Stromsystems erfordert einen optimierten flexiblen Betrieb der bestehenden und neu zu errichtenden Biogasanlagen. Bisher verfolgte Ansätze zur Flexibilisierung wie die Biomethaneinspeisung, eine Kapazitätserhöhung für Gasspeicher und BHKW oder die Speicherung von Zwischenprodukten zum Beispiel aus der Substratvorbehandlung sind oft durch eine fehlende Wirtschaftlichkeit gekennzeichnet. Da-gegen bietet ein optimiertes Substratmanagement in Form einer modellbasierten prädikativen Regelung der Fermenterbeschickung vor allem aus wirtschaftlicher Sicht ein breites Anwendungspotenzial. Infolge fehlender Einbeziehung hydrodynamischer Prozessabläufe in das entwickelte Regelungskonzept erweist sich die technologische Umsetzung dieses Ansatzes derzeit noch als problematisch. Im Rahmen des geplanten Projektes OptiFlex sollen diese bestehenden Grenzen überwunden und eine effiziente und wirtschaftliche Systemlösung für die Post-EEG Zeit für einen stabilen und nachhaltigen flexiblen Anlagenbetrieb entwickelt und unter Praxisbedingungen demonstriert werden. Durch Kopplung einer modellbasierten prädiktiven Regelung zum Fütterungsmanagement mit einer angepassten Regelung der hydrodynamischen Prozessabläufe sollen bisher vorliegende Optimierungsansätze zusammengeführt und weiterentwickelt werden. Aufbauend auf ersten funktionalen Zusammenhängen zwischen den Substrateigenschaften und dem sich ausbildenden Strömungszustand ist ein umfassender Regelalgorithmus für alle zentralen und peripheren Anlagenkomponenten abzuleiten. Neben einer ausrüstungsseitigen Anpassung zielt das Projekt auf die Vorbereitung einer breitenwirksamen MSR-seitigen Nachrüstung bestehender Biogasanlagen als Voraussetzung für einen prozessstabilen, flexiblen Anlagen-betrieb ab. Zu diesem Zweck arbeiten erstmals Partner aus Forschung, Anlagenbau und Prozessautomatisierung gemeinsam an einer umfassenden technischen Lösung für einen optimierten flexibilisierten Anlagenbetrieb.

neue Suche