PROJEKTHIGHLIGHTS
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PROJEKTENTSTEHUNG
Die aktuell in Deutschland betriebenen Biogasanlagen ( > als 9.000 an der Zahl) weisen ein hohes Optimierungspotenzial hinsichtlich des Gasertrags auf. Bei einer besseren Durchmischung der verwendeten Substrate in den Anlagen kann dieser signifikant erhöht werden. Für den Rührvorgang wird bisher in der Regel auf rein empirisch entwickelte Rührtechnik zurückgegriffen. Durch die Erhebung und Analyse von Prozessdaten der Fermentation sollen für die Biogasanlage und den Substratmix maßgeschneiderte Rührstrategien möglich gemacht werden.
PROJEKTBESCHREIBUNG
Unter der Federführung des Labors für Strömungstechnik
und Simulation der FH Münster zielt das Projekt auf eine
Steigerung des Systemwirkungsgrades von insbesondere
bestehenden Biogasanlagen durch eine Optimierung des
Rührprozesses ab.
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. 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 Maß quantifizierbar und systematisch optimierbar machen. Zudem sollen über neu zu entwickelnde numerische Simulationsansätze erstmals prozessrelevante Einflussfaktoren wie die für den Einmischprozess wesentlichen Turbulenzen in direkter Rührwerksnähe sowie das Verhalten der freien Oberfläche berechenbar werden.
Das Projekt wird im Forschungsverbund des Institutes für Energie und Prozesstechnik der FH Münster realisiert. Das Labor für Umwelttechnik erstellt eine umfassende und repräsentative Datenbank für die rheologischen Eigenschaften von Fermentersuspensionen. Dazu ist eine detailliertere Bestimmung der Ausgangslage notwendig, für die neben den rheologischen Daten auch Anlagenparametern wie Größe, Rührer, Rührprozess (Intervalle, Drehzahl, Stromverbrauch) und Qualitätsmerkmale (Gasertrag, Abbaugrad, Restgärpotenzial) bekannt sein müssen. Darüber hinaus bestimmt das Labor weitere Material- und Prozessparameter der Substrate, wobei mögliche rheologische Einflussfaktoren qualifiziert und quantifiziert werden.
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. 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 Maß quantifizierbar und systematisch optimierbar machen. Zudem sollen über neu zu entwickelnde numerische Simulationsansätze erstmals prozessrelevante Einflussfaktoren wie die für den Einmischprozess wesentlichen Turbulenzen in direkter Rührwerksnähe sowie das Verhalten der freien Oberfläche berechenbar werden.
Das Projekt wird im Forschungsverbund des Institutes für Energie und Prozesstechnik der FH Münster realisiert. Das Labor für Umwelttechnik erstellt eine umfassende und repräsentative Datenbank für die rheologischen Eigenschaften von Fermentersuspensionen. Dazu ist eine detailliertere Bestimmung der Ausgangslage notwendig, für die neben den rheologischen Daten auch Anlagenparametern wie Größe, Rührer, Rührprozess (Intervalle, Drehzahl, Stromverbrauch) und Qualitätsmerkmale (Gasertrag, Abbaugrad, Restgärpotenzial) bekannt sein müssen. Darüber hinaus bestimmt das Labor weitere Material- und Prozessparameter der Substrate, wobei mögliche rheologische Einflussfaktoren qualifiziert und quantifiziert werden.
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
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IEP FH Münster: Seit 2012 forscht der Forschungsverbund des Institutes für Energie und Prozesstechnik der FH Münster mit den Laboren für Strömungstechnik, Umwelttechnik, Verfahrenstechnik und Nachwachsende Rohstoffe, dem Labor für Halbleiter-Bauelemente und Bussysteme an der Verbesserung und dem generellen Verständnis zu Strömungsvorgängen in Biogasanlagen. |
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Budelmann Elektronik GmbH: Als kleines mittelständiges Unternehmen entwickelt und produziert die Budelmann Elektronik GmbH kundenspezifische elektronische Schaltungen und eingebettete Systeme. Sie besitzt umfangreiche Vorerfahrung in den Bereichen der industriellen Elektronikentwicklung und -fertigung und ist darum idealer industrieller Partner im Hinblick auf die Entwicklung eines alltags- und praxistauglichen Messsystems. |
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Institut für Fluiddynamik Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR): Das Institut betreibt Grundlagen- und angewandte Forschungen auf den Gebieten der Thermo- und Fluiddynamik und der Magnetohydrodynamik mit dem Ziel, die Nachhaltigkeit, die Energieeffizienz und die Sicherheit industrieller Prozesse zu verbessern. Am HZDR wurde das Konzept instrumentierter, strömungsfolgender Sensorpartikel entwickelt und umfassend hinsichtlich der Strömungsfolgeeigenschaften, Robustheit sowie Genauigkeit validiert. Dieses Konzept wird in die Entwicklung tauchfähiger Multi-Sensorkapseln mit eingebracht. |
PROJEKTTRÄGER
Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
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