Universität Hohenheim - Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740)
Garbenstr. 9
70599 Stuttgart

2220NR092A

01.08.2021

Der Ausbau der Stromproduktion auf der Basis von Windkraft- und PV-Anlagen führt zu einer stark fluktuierenden Stromproduktion und stellt unsere Stromnetze vor neue Herausforderungen. Hier kommt der Bioenergie eine besondere Bedeutung zu. Durch die Speicherfähigkeit der Biomasse in Kombination mit einem lastflexiblen Betrieb der Biogasanlagen können die Stromnetze dezentral und auf der Basis regenerativer Energieträger stabilisiert werden. Technologisch und sicherheitstechnisch ist die notwendige lastflexible und bedarfsorientierte Biogasproduktion aber mit dem derzeitigen technischen Entwicklungsstand der Anlagen nicht möglich. Eine stark flexible Substratzufuhr kann die Qualität des produzierten Gases erheblich senken und durch die vermehrte Freisetzung von Wasserstoff und Schwefelwasserstoff auch die Betriebssicherheit der Anlagen gefährden. Hier setzt das beantragte Forschungsprojekt an. Durch eine Echtzeit-Erfassung der Gasqualität im Fermenter mittels neuartiger Sensorsysteme (Photoakustische Sensoren), werden der Methan- und Kohlenstoffdioxidgehalt mit einer wesentlich höheren zeitlichen Auflösung erfasst, als dies mit bisherigen Verfahren möglich ist. Über ein vollkommen neuartiges Ramansystem erfolgt die simultane und quantitative Bestimmung aller weiteren Gaskomponenten, wozu neben Methan und Kohlendioxid unter anderem auch Wasserstoff, Schwefelwasserstoff und höherkettige Moleküle gehören. Aufbauend auf diesen neuartigen Sensoren und Messdaten werden Regelkreise entworfen, die eine Algorithmen-basierte Substratzufuhr und Rührwerkseinstellungen in ein Managementsystem integrieren, so dass eine einfache aber umfassende Überwachung und Betrieb der Anlagen auch bei komplexen Fütterungsstrategien ermöglicht wird. Damit wird eine flexible, nachfragebestimmte Produktion von Biogas bei gleichzeitig stabiler Prozessbiologie ermöglicht.