Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundprojekt: Prozessoptimierung der Biogaserzeugung mittels innovativer Mess- und Regelungstechnik zur Erfassung des gelösten Wasserstoffs als mikrobielles Schlüsselintermediat (BINERWA) Teilprojekt 1: Sensoren zur Langzeitmessung des gelösten Wasserstoffs in Biogasanlagen

Anschrift
Kurt-Schwabe-Institut für Meß- und Sensortechnik Meinsberg e.V.
Kurt-Schwabe-Str. 4
04736 Waldheim
Kontakt
Dr. Jens Zosel
Tel: +49 34327 608102
E-Mail: jens.zosel@ksi-meinsberg.de
FKZ
22009407
Anfang
01.06.2008
Ende
30.11.2010
Ergebnisdarstellung
Mittels des neu entwickelten Messsystems wurde insbesondere der Wasserstoffpartialdruck im Reaktorsmedium und dessen Einfluss auf die Zuverlässigkeit bei der Biogaserzeugung untersucht. Die neu entwickelte Messtechnik basiert auf einer membranfreien Gasextraktion mit nachfolgender chromatographischer Trennung und hochempfindlicher coulometrischer Detektion. Die Ergebnisse zeigen, dass der Partialdruck des im Medium gelösten Wasserstoffs signifikanter und schneller als jeder andere gemessene Parameter in Folge von Störungen ansteigt und somit zur Indikation vorkritischer Zustände des Biogassystems geeignet ist. Störungen des Biogasprozesses, beispielsweise durch Substratzufuhr, verursachen bei günstigen Messzeitpunkten innerhalb weniger Minuten deutlich erhöhte Messwerte des gelösten Wasserstoffs im Gärmedium. Im Gas konnte dieses Phänomen nicht beobachtet werden. Das neue Konzept der Wasserstoffpartialdruckmessung wurde in der Biogas-Laboranlage und in einer Praxisanlage mit einer installierten Leistung von 750 kW erfolgreich getestet. Der Einsatz der im Vorhaben entwickelten Messtechnik kann zu einer erheblichen Steigerung der Effektivität der Reaktorprozesse und somit zu einer Verbesserung der energetischen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen beitragen. Als weiterhin zu lösende Aufgabe wurde am KSI in Abstimmung und Zusammenarbeit mit dem IASP und den an dem Projekt beteiligten Industriepartnern eine neue Biogas-Laboranlage konzipiert, aufgebaut und erprobt. Sie enthält zwei Reaktoren, die auch für den Einsatz von stückigen und pastösen Medien (NawaRo) geeignet sind. Damit wurden die erforderlichen technischen Voraussetzungen für die Durchführung der Experimente am IASP geschaffen. Jeder Reaktor weist 50 L Fassungsvermögen für das Biogasmedium und 15 L Headspace für die Gassammlung auf. Temperatur, pH-Wert, Druck, Füllstand, Rührerdrehmoment sowie Methan-, Kohlendioxid- und Wasserstoff- Konzentration sowie der Biogas-Volumenstrom werden kontinuierlich erfasst un
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Gesamtvorhabens ist es, Effizienz und Betriebssicherheit von Biogasanlagen durch den Einsatz von Wasserstoffsensoren in der Flüssigphase von Biogasanlagen zu steigern. Das Teilvorhaben des KSI hat die Verbesserung der Langzeitstabilität von elektrochemischen Sensoren für den gelösten Wasserstoff in Biogasmedien und die Entwicklung von Strategien für angemessene und kostengünstige Inline-Kalibrierungen bzw. Selbsttests an den Sensoren zum Ziel. Am KSI werden nach grundlegenden Untersuchungen zum Materialverhalten und zur Parameteroptimierung von Sensorkomponenten Prototypen langzeitstabiler Gelöst-Wasserstoff-Sensoren entwickelt, hergestellt und im Labor sowie gemeinsam mit den Projektpartnern IASP und TEB in einer Biogas-Laboranlage sowie in einer Großanlage erprobt. Der Einsatz der im Vorhaben entwickelten Messtechnik führt vor allem zu einer erheblichen Steigerung der Effektivität von Biogasanlagen und somit zur Verbesserung der energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Wesentliche Projektergebnisse werden zu mittelständischen Unternehmen der Mess- und Sensortechnik sowie der Biotechnologie überführt, wodurch ihre branchenübergreifende Nutzung gewährleistet ist.

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