Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Neue Entwicklungswerkzeuge zur Optimierung der Mischregime in Bioreaktoren; Teilvorhaben 1: Entwicklung von WSN-Technik und CFD-Verfahren zur Charakterisierung von Rührsystemen

Anschrift
Fachhochschule Münster - Fachbereich Maschinenbau - Labor für Strömungstechnik und Simulation
48565 Steinfurt
Stegerwaldstr. 39
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Hans-Arno Jantzen
Tel: +49 2551 962-743
E-Mail: jantzen@fh-muenster.de
FKZ
22032518
Anfang
01.05.2019
Ende
30.04.2022
Aufgabenbeschreibung
Rührsysteme in Biogasfermentern haben die Aufgabe, die Fermentersuspension schonend zu rühren, wirksam zu durchmischen und für ein ausgeglichenes Konzentrationsverhältnis der beteiligten Komponenten zu sorgen. In den aktuell deutschlandweit betriebenen ca. 9.000 Anlagen wird in der Regel rein empirisch ausgelegte Rührtechnik eingesetzt, wodurch sich ein erhebliches bisher nicht nutzbares Optimierungspotential ergibt. Gesamtziel des Projektes ist die Steigerung des Systemwirkungsgrades durch eine Optimierung des Rührprozesses insbesondere an bestehenden Anlagen. Durch eine optimal an den individuellen Substratmix angepasste Rührstrategie kann der Gasertrag bei gleichzeitig reduzierter Antriebsleistung der Rührtechnik signifikant gesteigert werden. Hierzu werden neuartige praxistaugliche Werkzeuge und Verfahren für den direkten Einsatz bei der Auslegung von Rührkonzepten in Biogasfermentern entwickelt. Die komplexen rheologischen Eigenschaften der Fermentersuspensionen werden in großem Umfang charakterisiert. Eine völlig neue, auf drahtloser Signalübertragung aufbauende Messtechnik soll erstmals eine flexible und umfassende, zeitliche und räumliche Online-Datenerhebung der Strömungs- und Durchmischungsvorgänge während des laufenden Betriebes realer Anlagen realisieren und die tatsächlichen Vorgänge in einem bisher nicht möglichen Maße quantifizierbar und systematisch optimierbar machen. Zudem sollen über neu zu entwickelnde numerische Simulationsansätze erstmals bisher an keiner Stelle abgebildete prozessrelevante Einflussfaktoren wie die für den Einmischprozess wesentlichen Turbulenzen in direkter Rührwerksnähe sowie das Verhalten der freien Oberfläche berechenbar werden. Dies ist besonders bei Paddelrührwerken von Bedeutung, die auch Schwimmschichten aufbrechen können. Bei all diesen Untersuchungen werden die komplexen Substrateigenschaften berücksichtigt. So wird die zielgerichtete systematische Optimierung der Rührwerksgeometrie, -anordnung und -steuerung möglich.

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