Intelligente Sensoren für die bedarfsangepasste Produktion von Biogas [25.08.21]
Biogas zur Stromerzeugung flexibel und nachfragebestimmt produzieren, ohne dabei die Qualität des produzierten Gases zu senken: Dieser Aufgabe widmet sich das Anfang August gestartete Verbundprojekt „Entwicklung innovativer und intelligenter Sensorsysteme zur Gewährleistung der biologischen Prozessstabilität beim lastflexiblen Betrieb von Biogasanlagen ‒ i2-Sens“. Das Vorhaben wird vom Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert. Die Arbeitsgruppe von PD Dr. Andreas Lemmer von der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie erhält für ihr Teilprojekt rund 445.000 Euro – ein Schwergewicht der Forschung an der Universität Hohenheim.
Die stark schwankende Stromproduktion von Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen ist eine Herausforderung für unsere Stromnetze, denn die vorhandenen Speichermöglichkeiten reichen nicht aus, um diese Schwankungen genügend auszugleichen. Ein weiterer regenerativer Energieträger hingegen lässt sich gut lagern: Biomasse, die in dezentralen Biogasanlagen bedarfsorientiert in Biogas umgewandelt und zur Stromerzeugung eingesetzt wird, kann zu einer Stabilisierung der Netze beitragen.
Vielfach ist allerdings die flexible und bedarfsorientierte Biogasproduktion technologisch und sicherheitstechnisch noch nicht möglich. Durch die notwendige, stark unterschiedliche Zufuhr an Biomasse kann die Qualität des produzierten Gases erheblich sinken. Zudem werden dabei unter Umständen vermehrt Wasserstoff und Schwefelwasserstoff freigesetzt, was die Betriebssicherheit der Anlagen gefährden kann.
Hier setzt das Verbundprojekt i2-Sens an. Von den Verbund- und Kooperationspartnern neu entwickelte, photoakustische Sensoren können nicht nur den Methan- und Kohlenstoffdioxidgehalt wesentlich genauer und schneller messen, als dies mit bisherigen Verfahren möglich ist. Ein vollkommen neuartiges Messsystem, basierend auf der Ramanspektroskopie, erfasst gleichzeitig auch weitere Gaskomponenten, wie Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff sowie längerkettige Moleküle.
Das Team von PD Dr. Andreas Lemmer hat das Datenmanagement übernommen: Die Forschenden wollen die Messdaten dieser neuartigen Sensoren in digital gesteuerte Regelkreise und selbstlernende Systeme einfließen lassen. Dabei werden die Prozesse, wie beispielsweise Substratzufuhr und Rührwerkseinstellungen, automatisch so aufeinander abgestimmt, dass Biogas je nach Bedarf in der notwendigen Menge und Qualität produziert wird. Langfristiges Ziel von „i2-Sens“ ist es, die Ergebnisse, die aktuell in der Pilotanlage auf der Versuchsstation Unter Lindenhof gewonnen werden, auch auf andere Anlagen zu übertragen.
Die Eckdaten des Projekts:
- Projekttitel: Entwicklung innovativer und intelligenter Sensorsysteme zur Gewährleistung der biologischen Prozessstabilität beim lastflexiblen Betrieb von Biogasanlagen ‒ i2-Sens
- Fördersumme: 445.296 Euro (Hohenheim)
- Projektträger: Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
- Projektdauer: 01.08.2021-31.07.2024
Kontakt:
PD Dr. Andreas Lemmer, Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie, +49 (0)711 459 22684, andreas.lemmer@uni-hohenheim.de
Schwergewichte der Forschung:
Als „Schwergewichte der Forschung“ gelten herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 350.000 Euro bei den Experimental- bzw. 150.000 Euro bei den Sozial- und Gesellschaftswissenschaften. Die Pressestelle macht mit einer kurzen Meldung auf diese Projekte aufmerksam.
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