Hydrocon

Hydrolysecontainer – flexible Anlagenkomponente zur Steigerung der Substratausnutzung in Biogasanlagen, Teil:Konzeption, Entw. der anlagentechn. Lösung, Konstr., Bau des Funktionsmusters, Vorbereitg. Maßstabsübertragung auf großtechn. Praxisbetriebe

01.08.2013

30.09.2015

FKZ-Nr.:

03KB082

Ziel ist es, eine externe Baueinheit für eine Hydrolysestufe des Biogasprozesses zu entwickeln (Labor Funktionsmuster  Pilotanlage). Damit soll die Wirtschaftlichkeit bestehender Biogasanlagen gesteigert werden: Effizienzsteigerung (erwartet 10 %) und zeitliche Beeinflussung der Biogasproduktion. Außerdem soll zur Reduktion der Treibhausgasemissionen und zur Erhöhung der gesellschaftlichen Akzeptanz beigetragen werden: Eliminierung bzw. starke Verringerung des Schwefelwasserstoffs im Biogas des Hauptfermenters, Bindung des Schwefelwasserstoffs des Hydrolysegases und Reduzierung des Biomassebedarfs.

Bestehende Biogasanlagen sollen durch einen externen Container – als eine nachrüstbare Komponente – in die Lage versetzt werden, die Hydrolysestufe des Biogasprozesses effizienter ablaufen zu lassen. Der Substratbedarf reduziert sich, die Gasausbeuten können erhöht werden und die Klimaeffizienz verbessert sich. Die Abtrennung dieser Stufe mittels eines Containers betrifft auch die jeweils entstehenden Gase: eine Biogasproduktion mit einem höheren Methananteil wird ermöglicht. Eine Anpassung an bestehende bzw. an Neuanlagen kann durch diesen kompakten und flexibel einsetzbaren Container individuell realisiert werden. Mit einer gesteuerten Zuführung des Hydrolysats in den Hauptfermenter kann die Menge des produzierten Biogases beeinflusst werden. Es ist möglich, dem schwankenden Energiebedarf auf dem Markt stärker zu entsprechen. Das Projekt umfasst Grundlagenuntersuchungen aber auch Praxisuntersuchungen mit einem Funktionsmuster. Anschließend soll die Pilotlösung umgesetzt werden.

Biogas, Systemintegration

Die Aufgaben liegen in der Gesamtintegration der Forschungsergebnisse in ein wirtschaftlich tragfähiges Gesamtkonzept. Im speziellen betrifft dies: - Konzeption und Entwicklung der anlagentechnischen Lösung - Konstruktive und bauliche Umsetzung eines Funktionsmusters und deren Integration in einen Versuchsfermenter - Überarbeitung des Gesamtkonzept durch Integration der labortechnischen und experimentellen Versuchsergebnisse - Umsetzung einer Pilotlösung und Nachweis seiner Funktionsfähigkeit Dazu werden zunächst (AP 100) Recherchen zum Technikstand von Hydrolysetechnologien (Rührwerke, Pumpen, Gasführung usw.)und Fermenterformen bezüglich der Integrierbarkeit in einen Container durchgeführt und die Vernetzung bzw. der Erfahrungsaustausch mit anderen Vorhaben/Forschungsgruppen realisiert. Auf Grundlage der Recherchen und den Laboruntersuchungen der Universität Rostock wird das Verfahrens konzeptioniert und das für die Untersuchungen im Praxismaßstab notwendige Funktionsmuster sowie der Hydrolysecontainer ausgelegt und dimensioniert (AP 300). Anschließend wird das Funktionsmuster umgesetzt und in praxisnahe Versuchsfermenter integriert (AP 400). Die experimentellen Untersuchungen in AP 500 werden technologisch begleitet. Auf dieser Grundlage erfolgt die Anpassung/Optimierung des Funktionsmusters. Nach Ergebnisauswertung der Projektpartner müssen die Versuche revidiert und die folgenden Versuche an die neuen Erkenntnisse angepasst werden. Anschließend wird die Pilotanlage konzeptioniert, gebaut und in Betrieb genommen. Der Betrieb wird aus technischer Sicht begleitet (AP 600). Abschließend werden die Ergebnisse des Vorhabens bewertet und dokumentiert, in einem Abschlussbericht zusammengefasst und veröffentlicht (AP 700). Es erfolgt weiterhin eine Markt- und betriebswirtschaftliche Bewertung sowie Planungen von Maßnahmen zur Markteinführung.

Zur Umsetzung des Vorhabens liegen die Aufgaben primär in den Untersuchungen zur gezielten zeitlichen Beeinflussung der Biogasproduktion und dem Nachweis der Funktion im Praxismaßstab. Speziell betrifft dies: - Die Mitarbeit bei der verfahrenstechnischen Auslegung der Hydrolyse-/Acidogenese-Stufe - Die Mitarbeit bei der Konzeption, Auslegung und dem Aufbau des Funktionsmusters der Hydrolyse-/Acidogenese-Stufe - Die experimentellen Untersuchungen mit ausgewählten Substraten zum Nachweis der Aufschlusseffizienz, dem Einfluss auf die Gaszusammensetzung und den Möglichkeiten der bedarfsangepassten Gasbereitstellung Dazu werden zunächst (AP 100) Recherchen zu den Möglichkeiten der regelbaren Gasproduktion durchgeführt, die Vernetzung bzw. der Erfahrungsaustausch mit anderen Vorhaben/Forschungsgruppen realisiert und der Technikstand zu Hydrolyseverfahren analysiert. Aufbauend auf den Recherchen und den Laboruntersuchungen der Universität Rostock wird das Verfahrenskonzept erstellt und das für die praxisnahen Untersuchungen notwendige Funktionsmuster sowie der Hydrolysecontainer ausgelegt und dimensioniert (AP 300). In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner STEROS wird das Funktionsmuster umgesetzt und in praxisnahe Versuchsfermenter integriert. Für die anschließenden experimentellen Untersuchungen mit dem Funktionsmuster wird ein Versuchsplan erstellt (AP 400). Auf dieser Basis erfolgen dann die experimentellen Untersuchungen mit verschiedenen Substraten zum Nachweis der Funktionsfähigkeit unter praxisnahen Bedingungen und zur zeitlichen Beeinflussung der Biogasproduktion (AP 500). Anschließend werden alle Daten ausgewertet, Energiebilanzen erstellt, die Verfahrenswege und Varianten miteinander verglichen und ökonomische Bewertungen durchgeführt. Evtl. müssen die Versuche revidiert und die folgenden Versuche an die neuen Erkenntnisse angepasst werden. Anschließend wird die Pilotanlage konzeptioniert, gebaut und in Betrieb genommen. Der Betrieb wird aus biologischer und technischer Sicht wissenschaftlich begleitet (AP 600). Abschließend werden die Ergebnisse des Vorhabens bewertet und dokumentiert, in einem Abschlussbericht zusammengefasst und veröffentlicht (AP 700).

Laborversuche im Batchmaßstab zur Identifizeirung geeigneten Hydrolyseverfahren anhand verschiedener Substrate Laborversuche im kontinuierlichen Maßstab zum Aufschluss verschiedener Substrate Möglichkeiten der Reinigung des Rohgases von Schwefelwasserstoff und Versuche zur Effektivität der Reinigungsstufe Untersuchungen zur Fixierung des Schwefelwasserstoffs

Weitere Informationen
- Hudde, J., Orth, M., Burgstaler, J., Schlegel, S., Rosenbaum, S. (2013): Hydrolysecontainer – Flexible Anlagenkomponente zur Steigerung der Substratausnutzung in Biogasanlagen. In: Beiträge des IBZ Hohen Luckow e.V. 23 (2013) 1. Tagungsband des 4. Hohen Luckower Bioenergie-Seminars: “Aufschlussverfahren zur Steigerung der Substrateffizienz“. Hohen Luckow – ISSN 0947-4374
- Hudde, J., Knape, M. (2013): Neues aus der Wissenschaft – Aktuelle Projekte zur bedarfsgerechten Biogasproduktion. In: Tagungsband des 4. Hohen Luckower Bioenergie- Seminars: „Biogas – wie geht es weiter“. Hohen Luckow – ISSN 0947-4374.
- Rosenbaum, S. (2014): 03KB082 HydroCon – Flexible Anlagenkomponente zur Steigerung der Substratausnutzung in Biogasanlagen (Verbundvorhaben). In: Biogas – Effiziente und bedarfsorientierte Biogasproduktion – Steckbriefe. (Programmbegleitung des Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“). Leipzig.
- Hudde, J., Orth, M., Wiedow, D., Burgstaler, J., Rosenbaum, S. (2014): Hydrolysecontainer – Flexible Anlagenkomponente zur Steigerung der Substratausnutzung in Biogasanlagen. In: Schriftenreihe Umweltingenieurwesen der Agrar- und Umweltwissenschaftlichen Fakultät der Universität Rostock. Band 45. Tagungsband zum 8. Rostocker Bioenergie-Forum. Rostock, S. 383 ff.