TomoGaSe - Neuartiges Sensorsystem zur Optimierung von Biogasanlagen; Teilvorhaben: Numerische und labortechnische Erprobung, Auswertung und Validierung des Messsystems

Rührsysteme in Biogasfermentern haben die Aufgabe, das Substrat schonend zu durchmischen und für eine ausgeglichene Verteilung der Komponenten zu sorgen. In aktuell deutschlandweit betriebenen ca. 9.500  Anlagen wird meist halbempirisch ausgelegte Rührtechnik eingesetzt, wodurch sich ein erhebliches, nicht genutztes Optimierungspotential ergibt. Bisher existiert kein Verfahren, mit dem die Durchmischungsgüte des Substrates im Reaktor zuverlässig und global analysiert und überwacht werden kann.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines neuen Verfahrens für die Erfassung der gasförmigen Phase im gesamten Anlagenvolumen zur Charakterisierung von Durchmischungsvorgängen. Als Messgröße  ermöglicht der Gasgehalt einen direkten Einblick in Prozessabläufe, die Aktivität und räumliche Verteilung der Mikroorganismen. Auf Grundlage der Messungen können Optimierungsmaßnahmen zielgerichtet durchgeführt werden.

Zur Realisierung der Messtechnik werden neue, bisher nicht realisierte akustische Lösungsansätze verfolgt. Denkbar sind Technologien aus der Sonar- und Echolotforschung genauso wie Körperschallerreger und - detektoren oder andere technische Ansätze. Die Elektrische Impedanz-Tomografie (EIT) soll als Validierungshilfe und als Vorlage für die Darstellung von akustischen Messungen eingesetzt werden. Die neu entwickelte Methodik wird parallel durch Laborexperimente und numerische Simulationen begleitet und validiert.

Nach der Weiterentwicklung zur Serienreife nach Projektabschluss steht ein Verfahren zur Erfassung der Gasverteilung bereit, welches erstmals direkte Rückschlüsse auf die Durchmischungsgüte in Realanlagen erlaubt. Das System könnte bei der Biogasproduktion und in weiten Teilen der Verfahrenstechnik zur Entwicklung neuer Rührer und zur kontinuierlichen Überwachung im Regelbetrieb angewandt werden.