Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Optimierung des Betriebs und Designs von Biogasanlagen für eine bedarfsgerechte, flexibilisierte und effiziente Biogasproduktion unter Berücksichtigung der Prozessstabilität als Post-EEG-Strategie (OptiFlex); Teilvorhaben 2: Weiterentwicklung Regelungskonzept - Akronym: Optiflex

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
Winterbergstr. 28
01277 Dresden
Projektleitung
Anne Deutschmann
Tel: +49 351 2553-7685
E-Mail schreiben
FKZ
22401617
Anfang
01.10.2017
Ende
30.06.2021
Ergebnisverwendung
Im Rahmen dieses Projekts wurden auf den Grundlagen von CFD-Simulationen, Laborexperimenten und Praxisuntersuchungen effiziente Regel- und Rührtechniken zur optimalen Durchmischung von Biogasfermentern entwickelt, validiert und optimiert. Die optimierten Mischvorgänge ermöglichen außerdem die ökonomische Anwendung modellbasierter, prädiktiver Fütterungsstrategien für eine bedarfsgerechte und effiziente Biogasproduktion. Dies trägt zur Sicherung des zukünftigen Betriebs von Biogasanlagen bei und ermöglicht somit eine dezentralisierte Stabilisierung der Stromnetze.
Aufgabenbeschreibung
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 vorliegende Optimierungsansätze zusammengeführt und weiterentwickelt werden. Aufbauend auf 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.

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