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

22402716

01.10.2017

Ziel des Verbundvorhabens war die Entwicklung einer effizienten und bedarfsgerechten Biogasproduktion als wirtschaftliche Zukunftsstrategie für Biogasanlagen. Mit der modellprädikativen Fütterungsregelung steht ein geeignetes Mittel für die Flexibilisierung zur Verfügung. Infolge fehlender Einbeziehung hydrodynamischer Prozessabläufe in das entwickelte Regelungskonzept erwies sich bisher die praktische Umsetzung dieses Ansatzes noch als problematisch. Im Projekt wurde durch Kopplung einer angepassten Regelung mit den hydrodynamischen Prozessabläufe bisher getrennt vorliegende Optimierungsansätze zusammengeführt und weiterentwickelt. Zusätzlich stellen in Biogasanlagen die Rührwerke oftmals den größten Eigenstromverbraucher da. Die Wirtschaftlichkeit einer Anlage beruht damit auch auf dem effizienten Durchmischen des Gärsubstrats. Die Optimierung der Mischvorgänge im Rahmen des Projekts führt damit zu einem ökonomischen und stabilen Anlagenbetrieb und trägt somit zur Zukunftssicherheit der Technologie Biogas bei. Im Rahmen des Verbundprojekts befassten sich die fünf Projektpartner mit CFD-Simulationen, Laborexperimenten und Praxisuntersuchungen zur Entwicklung effizienter Regel- und Rührtechniken für die ökonomische Durchmischung in Fermentern. Zusätzlich wurde die modellprädikative Fütterung weiterentwickelt, mit den rheologischen Erkenntnissen zusammengeführt und unter Praxisbedingungen getestet.

Der weitere 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. Dagegen 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 Anlagenbetrieb ab. Zu diesem Zweck arbeiten erstmals Partner aus Forschung, Anlagenbau und Prozessautomatisierung gemeinsam an einer umfassenden technischen Lösung für einen optimierten flexibilisierten Anlagenbetrieb.