Flexible Biogasanlagen

Um die fluktuierende Stromerzeugung aus Wind und Photovoltaik auszugleichen, werden Biogasanlagen zunehmend für eine bedarfsorientierte Stromproduktion ausgerüstet.

Das Forschungsvorhaben „flexigast“ zielt ab auf ein Verfahren zur bedarfsorientierten Biogasproduktion und optimierten Wärmespeicherung auf Basis gezielter Variationen der Gärtemperaturen in den Fermentern.

Dabei wird eine Methode entwickelt, die mittels qPCR gestützter Identifikation der lebensfähigen Anteile methanogener Spezies die Temperatur- und Lasttoleranz der Fermenterbiologie analysiert.

Wenn das BHKW gemäß bedarfsgerechtem Stromfahrplan ausgeschaltet wird, wird die Gärtemperatur gezielt abgesenkt. Geht das BHKW wieder in Betrieb, wird die Temperatur erhöht. Als Wärmequelle kann z.B. bei 2-stufigen BGA die gespeicherte Wärme aus dem Nachgärer sinnvoll genutzt werden.

Die Temperaturvariationen sind mit einer flexiblen Fütterung zu kombinieren. Die Fütterung soll hierbei nur unterstützend und abgestimmt mit den gezielten Temperaturänderungen erfolgen und sich zudem auf verbreitete, praxisrelevante Substrate bzw. Reststoffe mit relativ langsamem Abbauverhalten beziehen.

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 angehoben.

Die Etablierung der qPCR-Nachweismethode würde eine neue Qualität für das Prozessmonitoring in komplexen heterogenen Fermentationsräumen bedeuten.

Gelingt es verlässliche Aussagen zu Änderungen in der Biodiversität infolge von Prozessgrößenvariationen wie Temperatur u.ä. zu erhalten, könnte dies einen bedeutenden Beitrag liefern, um suboptimale Anlagenzustände in Bioprozessen aufzuklären. Ungeachtet der hohen Relevanz einer mikrobiologischen Zustandsbewertung bei Biogasprozessen ist dieser Ansatz nicht ausschließlich darauf begrenzt, sondern ließe sich auf ähnlich komplexe Systeme (z.B. Denitrifikation, Kompostierung, Silierung) übertragen.

bue Anlagentechnik GmbH
Technische Beratung für Systemtechnik Bernd Felgentreff
Hochschule Magdeburg-Stendal
ORmatiC GmbH

Laufzeit: 01.02.2021 – 30.09.2023

Förderträger: Projektträger Jülich