Innovations- und Bildungszentrum Hohen Luckow e. V.


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Geförderte Projekte: 2


Biogas-Monitor zur Zustandsüberwachung und Optimierung von Biogasanlagen


Praxisnahe Versuchsanlage Biogas, © M. Orth - IBZ Hohen Luckow
Praxisnahe Versuchsanlage Biogas, © M. Orth - IBZ Hohen Luckow

Projektidee

Unter Berücksichtigung eines stabilen Prozessablaufs sollten mit der Entwicklung des Monitorsystems Störungen im Bereich der Fermenterbiologie aber auch der Anlagentechnik (BHKW und Rührwerk) frühzeitig aufgezeigt werden. Hierzu bestand das Ziel durch die Verknüpfung von Betriebsdaten einzelner Anlagenaggregate, Daten installierter bzw. zu installierender Messtechnik und Ergebnissen aus Laboruntersuchungen den Anlagenzustand darzustellen. Mit Hilfe eines zu entwickelnden Algorithmus war ein System zu schaffen, dass alle zu erfassenden Daten verarbeitet, in Form von sinnvollen Kennwerten verdichtet, deren Entwicklung auswertet, übersichtlich darstellt, interpretiert und den Anlagenzustand beispielsweise in Form eines „Ampelprinzips„ übersichtlich darstellt.

Kundennutzen

Biogasanlagen sind komplexe Systeme. Die Interpretierung auflaufender Daten zu den Inputmaterialien, den Betriebsdaten des Biogasprozesses sowie der Anlagentechnik ist derzeit nur bedingt durch den Anlagenfahrer und -betreuer möglich, so dass anbahnende Störungen schwer oder nicht detektierbar sind. Dies kann dazu führen, dass die Anlage über einen langen Zeitraum nicht effektiv arbeitet bzw. der Biogasprozess komplett gestört wird. Bei einer typischen Anlagengröße von 500 Kilowatt elektrisch ist eine Verringerung der Jahresauslastung von ein Prozent schon mit Mindereinnahmen von zirka 12.000 Euro verbunden.
Die Entwicklung ermöglicht die Integration aller notwendigen Kennwerte und Parameter in einem Analysesystem und erleichtert somit den Betreibern, aber auch den Beratern und externen Laboren das Auswerten und Interpretieren der komplexen und umfangreichen Datenmatrix. Die Lösung trägt dazu bei, dass der Anlagenbetreiber ähnlich wie in einem Ampelsystem den Anlagenzustand schnell einschätzen, bei Bedarf eine tiefer gehende Datenanalyse durchführen oder Expertenwissen einholen bzw. Sofortmaßnahmen einleiten kann (grün- OK, gelb- Achtung; mögliche Fehlentwicklung, rot- Fehler, sofort Gegenmaßnahmen einleiten).

Ausblick

Derzeit laufen eine Reihe der installierten Biogasanlagen nicht im optimalen Bereich und erreichen nicht die gewünschten Volllaststunden bzw. nicht die gewünschte Effizienz bei der Ausnutzung der Substrate. Dies gefährdet die Wirtschaftlichkeit der Biogasanlagen. Im Anlagenbestand kommt hinzu, dass sich im Gegensatz zur Vergütung die laufenden Kosten beispielsweise durch steigende Substrat- und Energiekosten, zunehmende Kosten für geforderte Gutachten eher erhöhen. Dieser wirtschaftliche Druck macht die Notwendigkeit eines effektiven Monitorings deutlich und eröffnet gute Markteintrittschancen für die Entwicklung.
Zielgruppen des Monitoringsystems sind zum einen Betreiber von bestehenden Anlagen und zum anderen Anlagenhersteller insbesondere im Bereich der Kleinanlagen, da davon auszugehen ist, das zum einen durch die geringere Größe der Fermenter die Stabilität des biologischen Prozesses schon durch geringere Störeinflüsse beeinflusst werden kann und zum anderen der Betreuungsaufwand für die Erreichung eines wirtschaftlichen Betriebes so gering wie möglich gehalten werden muss.
Die Vertriebs- und Transferstrategie sieht folgendes Vorgehen vor:

  • Einsatz des entwickelte System im ersten Schritt für das eigene Betreuungsangebot für Biogasanlagen incl. Optimierung und Weiterentwicklung des Systems und der Auswertemethodik
  • Vertrieb des Systems in Kooperation mit Partnern als eigenständiges Modul mit oder ohne Serviceangebot für Anlagenbetreiber
  • Integration beim Neubau in kleinen Biogasanlagen
Im Rahmen der Projektbearbeitung wurde der Defizit an Online-Betriebsmesstechnik zur Beschreibung der biologischen Situation im Fermenter deutlich. Aufbauend auf den Erkenntnissen und Erfahrungen wurde gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Praxis ein Kooperationsprojekt zur Entwicklung einer entsprechenden Betriebsmesstechnik entwickelt und gestartet.
Die im Rahmen des Projektes aufgebaute praxisnahe Versuchsanlage wird derzeit im Rahmen weiterer Forschungsarbeiten erweitert und dient als gute Basis für weitere anwendungsnahe Forschungs- und Entwicklungsvorhaben.

Stand: 27.07.2015
Projektdaten aktualisiert: 31.10.2014

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