Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundprojekt: Anwendung einer Fuzzy-Logikregelung für eine Hochdurchsatzbiogasanlage

Anschrift
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg - Forschungsschwerpunkt Biomassenutzung Hamburg
Lohbrügger Kirchstr. 65
21033 Hamburg
Kontakt
Prof. Dr. Paul Scherer
Tel: +49 40428756355
E-Mail: paul.scherer@rzbd.haw-hamburg.de
FKZ
22010405
Anfang
01.11.2006
Ende
31.08.2010
Ergebnisdarstellung
Die Fuzzy-Logikregelung konnte über einen Zeitraum von 736 Versuchstagen an der 1m³ Versuchsbiogasanlage mit 3 Versuchsreihen getestet werden. Als Impfmaterial bei pH 7,6 und 38°C diente vergorene Schweinegülle (mit Mais/Triticale 1:3) aus der Biogasanlage einer Schweinezuchtanlage. Es wurde auf Anhieb die prozesssichere Substratdosierung mittels Feedback-Fuzzyregelung bei einer OLR von 9 kg oTS/(m³*d) und einer Verweilzeit von lediglich 10 Tagen erreicht. Eine OLR von 11 kg oTS/(m³*d) konnte nicht sicher erreicht werden. Bei der hohen Gasbildungsrate von 12,6 m³/(m³*d) im Mittel traten Schaumprobleme auf, die eine genaue Dosage verhinderten. Die Versuche zeigten den positiven Einfluss der Fuzzy-Regelung bei Getreide (Triticale) auf die organische Beladungsrate gegenüber der manuellen stoßweisen Substratzufuhr (Versuchsreihe I). Die letztere Fahrweise war lediglich bei einer Beladungsrate von 4 kg oTS/(m3d) mit Überladung und Reaktorabsturz bei ? 6,3 kg oTS/(m3d) prozesssicher durchführbar. Mit der Fuzzyregelung war daher eine Verdoppelung der organischen Beladungsrate gegenüber der Versuchsreihe I auf OLR 9 kg oTS/(m3d) möglich, ohne die Prozesssicherheit zu gefährden. Dabei lag die mittlere spec.GPR bei 0,72 m³/(m³*d) entsprechend 91,5% Abbaurate. Bei der OLR 11 (Schaumprobleme) betrug die volumetrische GPR im Mittel 12,6, mit Spitze bei 27 m3/(m3d). Diese extrem hohe Effizienz konnte eindrucksvoll durch quantitative, mikroskopische Bildanalysen bestätigt werden. Der Anteil der methanogenen Mikroorganismen lag bei einer OLR von 9 kg oTS/(m³*d) bei 4,5x109 Zellen/mL, was 15,9 % der Gesamtzellzahl bedeutete und erfahrungsgemäß ein sehr hoher Wert ist. Dabei korrelierte die Zellzahl positiv mit der Beladungsrate OLR. Es wurde die "Telefermentation" umgesetzt, sodass in Hamburg an der HAW der gesamte Fermentationsverlauf an der Hochdurchsatzbiogasanlage in Nordhausen verfolgt und gesteuert werden konnte. Hierzu wurden die Fuzzy-Berechnungen in Hamburg durchgeführt und
Aufgabenbeschreibung
Die an der HAW Hamburg geschaffenen Grundlagen für eine vollautomatische Fuzzy-Logikregelung zur Vergärung von Speiseresten und Rübensilage im Labormaßstab und die Biogasanlage der Fachhochschule Nordhausen (Fermentervolumen 1m3 netto) im neu erbauten Biotechnikum sind Grundlage für die Durchführung des geplanten Vorhabens. Mit Hilfe der Regelung soll die Technikumsanlage zu einer Hochdurchsatzbiogasanlage ausgebaut werden, um damit eine Demonstrationsanlage für F & E-Zwecke zu schaffen. In Hamburg wird dazu eine Referenzanlage im Labormaßstab betrieben, um die Projektierung in Nordhausen zu begleiten. In der ersten Hälfte des Projektes erfolgen Untersuchungen zur Ermittlung der Abbauraten bei steigender Fermenterbelastung. Der Einfluss stoßweiser Dosierungen wird ab dem zweiten Drittel des Vorhabens erfolgen. Während der gesamten Laufzeit werden umfangreiche analytische Untersuchungen durchgeführt, so erfolgen die Bestimmung der Fermentationsmetabolite und bakterielle Begleituntersuchungen. Es wird versucht, einen Lizenznehmer für das Verfahren zu bekommen. Parallel werden Landwirte als Betreiber von Biogasanlagen angesprochen, die Fuzzy-Logikregelung bei ihnen nachzurüsten.

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