Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Innovative Rührtechnik in Biogasanlagen zur energieoptimalen Substrateinmischung bei flexibler Fütterung; Teilvorhaben 2: Auswahl und Entwicklung alltagstauglicher Strömungssensortechnik zur Regelung von Rühr- und Mischprozessen - Akronym: innoFlex

Anschrift
Trilogik GmbH
Herberner Str. 43a
48268 Greven
Projektleitung
Dipl.-Ing. Dennis Borgmann
Tel: +49 2575 97757-23
E-Mail schreiben
FKZ
2219NR137
Anfang
01.10.2019
Ende
30.09.2022
Ergebnisverwendung
Das übergeordnete Ziel des Vorhabens war die deutliche Steigerung des Gasertrages bei gleichzeitiger Senkung des Eigen-Energiebedarfes in Biogas-Fermentern. Zielsysteme waren dabei insbesondere bestehende Anlagen, aber auch neue Biogas-Fermenter. Vor dem Hintergrund der Vergärung von Rest- und Abfallstoffen fokussierte sich das Projekt insbesondere auf die Vergärung stark variierender Substratzusammensetzungen. Erreicht wurde dies durch drei Teilziele: Die Entwicklung einer neuen Generation von Rührwerken mit verbessertem Suspensionsverhalten bei gleichzeitig hohem Axialschub, eine substratabhängige Antriebsregelung in Kombination mit einem Online-Prozessmonitoring und eine neue Auslegungsmethodik, die Anlagenplaner und -betreiber bei der Auswahl der bestmöglichen Rührtechnik unterstützt. Wesentlicher Baustein einer bedarfsorientierten Regelung ist der Einsatz geeigneter Messtechnik zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeiten an ausgewählten Positionen. Über den Einbau geeigneter Geschwindigkeitssensoren in kritischen Positionen fernab vom Rührwerk konnten Geschwindigkeitsdaten ermittelt werden und die Messdaten miteinander korreliert werden. Diese Daten wurden direkt für das Online-Monitoring bzw. die Drehzahlregelung nutzbar gemacht.
Aufgabenbeschreibung
Rührsysteme in Biogas-Fermentern haben die Aufgabe, die Fermentersuspension schonend zu rühren, wirksam zu durchmischen und für ein ausgeglichenes Konzentrationsverhältnis der beteiligten Komponenten zu sorgen. In den rund 9.400 aktuell deutschlandweit betriebenen Anlagen wird in der Regel rein empirisch entwickelte Rührtechnik eingesetzt, wodurch sich ein erhebliches, bisher nicht nutzbares Optimierungspotential ergibt. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die deutliche Steigerung des Methanertrages bei gleichzeitiger Senkung des Eigen-Energiebedarfes in Biogas-Fermentern. Zielsysteme sind dabei insbesondere bestehende aber auch neue Anlagen. Bei der Entwicklung einer Post-EEG-Strategie setzen Betreiber bestehender Anlagen zunehmend auf eine Flexibilisierung der Zufütterung. Hierbei werden vermehrt auch anfallende Rest- und Abfallstoffe sowie industrielle Abwässer eingesetzt, um wirtschaftlicher, effizienter und nachhaltiger agieren zu können sowie die Flächenkonkurrenz zu reduzieren. Vor diesem Hintergrund fokussiert sich das Projekt insbesondere auf die effiziente Vergärung stark variierender Substratzusammensetzungen. Erreicht wird dies durch drei Teilziele: Die Entwicklung einer neuen Generation von Rührwerken mit deutlich verbessertem Suspensionsverhalten bei gleichzeitig hohem Axialschub, eine substratabhängige Antriebsregelung in Kombination mit einem Online-Prozessmonitoring sowie eine neue Auslegungsmethodik zur Projektierung neuer und Optimierung bestehender Anlagen. Grundsatzuntersuchungen zum Impulseintrag in scherverdünnende Fluide sowie die Adaption der Tragflächentheorie herkömmlicher newtonscher Fluide auf die Rührwerksgeometrie im viskoplastischen Regime sind Bausteine einer streng algorithmischen Geometrieauslegung. Zur effizienteren und variablen Rührstrategie für den Einsatz bei sich häufig ändernden Substratzusammensetzungen wird eine neuartige Rührwerksregelung unter Einbindung robuster, alltagstauglicher Sensorsysteme entwickelt.

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