flexigast

Entwicklung und Erprobung eines Verfahrens zur flexiblen Biogasproduktion und optimierten Wärmespeicherung auf Basis gezielter Variationen der Gärtemperaturen
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FKZ-Nr.:
03EI5424
Wesentliche Ziele sind: • die signifikante Reduzierung des zur Flexibilisierung erforderlichen Gasspeichervolumens, • die Vermeidung von zusätzlich zu errichtenden Wärmespeichern, • die betriebliche Optimierung des Wärmemanagements, • und eine Verbesserung der Effektivität und Effizienz von Fütterungsvariationen durch gezielte Temperaturanpassung.
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Um die fluktuierende Stromerzeugung aus Wind und Photovoltaik auszugleichen, werden Biogasanlagen zunehmend für eine bedarfsorientierte Stromproduktion ausgerüstet. Diese sogenannte „Flexibilisierung“ der Biogasanlagen ist neben der Installation zusätzlicher elektrischer Leistung durch neue Blockheizkraftwerke mit weiteren erforderlichen Maßnahmen verbunden, die in der Summe zu einer nicht unerheblichen Investition führen. Hier sind insbesondere die abhängig vom Flexibilisierungsgrad deutliche Erhöhung des Gasspeichervolumens und die je nach Wärmenutzungskonzept erforderliche Errichtung von Wärmespeichern zu nennen. Hierfür soll im Rahmen des Vorhabens ein neues Verfahren (flexigast) zur bedarfsorientierten Biogasproduktion und optimierten Wärmespeicherung auf Basis gezielter Variationen der Gärtemperaturen in den Fermentern entwickelt werden. Wenn das BHKW gemäß Stromfahrplan ausgeschaltet wird, wird die Gärtemperatur gezielt abgesenkt. Geht das BHKW wieder in Betrieb wird die Temperatur erhöht. Diese Temperaturvariationen sind mit einer flexiblen Fütterung zu kombinieren. Die Fütterungsvariationen sollen hierbei nur unterstützend und abgestimmt mit den gezielten Temperaturänderungen erfolgen und sich zudem auf verbreitete, praxisrelevante Substrate bzw. Reststoffe mit relativ langsamem Abbauverhalten beziehen. Im Rahmen der zweiten Projekthälfte ist das Verfahren auf einer Technikumsanlage und auf einer Gülle-Biogasanlage zu erproben. Ein Rückgang des mittleren Methanertrages und der Prozessstabilität kann durch kontrollierte Prozessführung vermieden werden. Durch Einsatz einer Wärmepumpe werden das Potenzial und die Regelbarkeit der erforderlichen Temperaturabsenkungen verbessert und gleichzeitig die Temperatur und die nutzbare Wärmemenge für externe Verbraucher deutlich gehoben.
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Biogas, Wärme
03EI5424A

• Analyse aktueller Rahmenbedingungen und Spezifikation der Anforderungen, Beispielsysteme mit relevanten Biogasanlagentypen, • Verfahrens- und anlagentechnische Entwicklung anhand der definierten Beispielsysteme • Begleitung der halbtechnischen Erprobung, großtechnischer Versuch auf einer Gülle-Biogasanlage • Optimierung des flexigast-Verfahrens, Marktpotenzial validieren, Umrüstungspläne und Handreichung für großtechnische Realisierungen, Technische Dokumentation des Verfahrens

03EI5424B

• Grundlagenermittlung und Entwurf MSR-Konzept zum flexigast-Verfahren anhand der Beispielsysteme • Entwicklung der Regelung anhand der Beispielsysteme und Implementierung auf Technikumsanlage • Planung Integration Verfahren und Regelung in Automatisierungslösungen von Biogasanlagen, • MSR-technische Aspekte der Übertragbarkeit, Technische Dokumentation der Automatisierungslösung

03EI5424C

• Basisuntersuchungen zur Verknüpfung mit innovativen Technologien der Erneuerbaren Energien und Wärmenutzung, • Analyse und Anpassung der Wärmenutzungskonzepte und des Wärmemanagements für die Beispielsysteme an das flexigast-Verfahren • Analyse optionaler Varianten zum Wärmemanagement • Testszenarien bzgl. Wärmemanagement für Modellrechnungen zur optimalen Verfahrensparametrierung

03EI5424D

• Wissenschaftlicher Nachweis, dass sich mit Temperaturänderungen im Fermenter die Biogas- und Methanproduktion steuern lässt • Entwurf Prozessmonitoring-Konzept; Wissenschaftlicher Nachweis für Kombination mit flexibler Fütterung; Modelle Gasspeicher- und Wärmemanagement • Halbtechnische Erprobung unterstützt durch prozessbiologische Modellierung • Wissenschaftliche Auswertung der halb- und großtechnischen Erprobung, Optimierung Prozessmonitoring-Konzept

03EI5424E

• Methodenentwicklung zur analytischen Bewertung der Temperatur- und Lasttoleranz der Fermenterbiologie mit Batch-Gärtests und qPCR • Belastbare Anwendung der methodischen Analyseverfahren (Gärtests, qPCR-Verfahren) im Labormaßstab im Abgleich mit Experimentaldaten • Erweiterung der bioanalytischen Methoden auf den halb- und großtechnischen Maßstab • Dokumentation des molekularbiologischen Nachweisverfahrens inkl. Validierung der analytischen Nachweisverfahren am großtechnischen Versuch mit Blick auf die Praxiseignung

Partner 03EI5424A

bue Anlagentechnik GmbH

Pin IconAm Anger 11, 06249 Mücheln

Projektleitung:
Matthias Bernhardt
Phone Icon +49-(0) 171 6383-048 +49-(0) 34632 99-7763
Mail Icon m.bernhardt@bue-anlagentechnik.de

Partner 03EI5424B

ORmatiC GmbH

Pin IconAm Friedrichshain 22, 10407 Berlin

Projektleitung:
Borko Georgiew
Phone Icon +49-(0) 30 2250 5478-0
Mail Icon info@ORmatiC.de

Partner 03EI5424C

Technische Beratung für Systemtechnik

Pin IconMittelstraße 13a, 04205 Leipzig

Projektleitung:
Bernd Felgentreff
Phone Icon +49-(0) 341 9411-484
Mail Icon tbs@bernd-felgentreff.de

Partner 03EI5424D

Fachbereich Wasser, Umwelt, Bau und Sicherheit

Pin IconBreitscheidstraße 2, 39114 Magdeburg

Weitere Ansprechperson:

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Wiese +49-(0) 391 886-4373 juergen.wiese@h2.de Ingolf Seick +49-(0) 391 886-4365 ingolf.seick@h2.de

Partner 03EI5424E

Fachsektion Halle - Umweltbiotechnologie

Pin IconErich Neuß Weg 5, 06120 Halle (Saale)

Weitere Ansprechperson:

Matthias Leifheit +49-(0) 345-777 96 42 leifm@gmbu.de