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Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Verbundprojekt:  B I O G A S - E X P E R T
im Kompetenzzentrum Biomassenutzung in Schleswig-Holstein

         
 
14 - Prozessmodell
Siegel der Fakultät
 
Teilprojekt 14  (Phase 2)

 

"Entwicklung eines mathematischen Modells zur Planung und Optimierung des Biogasprozesses"

 

 

 

Laufzeit
 

 

 

Bearbeiter
Dr. Helga Andree, Prof. Dr. Eberhard Hartung

 

 

Ziel
Ziel des TP 7 ist es, ein mathematisches Modell zu entwickeln, mit dem der anaerobe Gärprozess für eine große Auswahl von Substraten aus Energiepflanzen unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen simuliert werden kann. Die Prozessmodellierung ist aus zwei zentralen Gründen notwendig:

 

1. Die Prozessmodellierung im Fermenter erlaubt nach entsprechender Parametrisierung Vorhersagen über die möglichen Gasausbeuten einer zu projektierenden Anlage bei gegebenen Substraten, Anlagentechnik und Umgebungsbedingungen. Die möglichen Wechselwirkungen der Einflussfaktoren im Fermenter können aus Kostengründen in der Regel nicht umfassend experimentell abgebildet werden, daher werden experimentelle Gärversuche vielfach nur für einzelne repräsentative Substrate durchgeführt. Die Abbildung von Wechselwirkungen ist somit ein Anwendungsfeld von Prozessmodellen.

 

2. Eine erfolgreiche Prozessmodellierung lässt eine optimierte Prozesssteuerung (Simulation) während des Betriebs einer Anlage zu. Somit können wechselnde Substratqualitäten ausgeglichen werden, um vermeidliche Störeinflüsse zu kompensieren. Aus der Möglichkeit, über die Simulation kritische Betriebszustände frühzeitig zu erkennen und damit zu vermeiden, resultiert eine große wirtschaftliche Bedeutung für den Anlagenbetreiber.

 

Die mathematische Beschreibung anaerober Fermentationsprozesse bei der Abwasseraufbereitung ist mittlerweile Stand der Technik. Bei der Erstellung eines mathematischen Modells für den Gärprozess in Biogasanlagen kann daher auf umfangreiche theoretische Grundlagen und eine Vielzahl praktischer Hilfsmittel zurückgegriffen werden. Die Modellauswahl erfolgt nach Plausibilitätsprüfung der in der Literatur dokumentierten Modelle unter Berücksichtigung der Komplexität der Ansätze. Die ausgewählten Modelle werden unter anderem auf der Datenbasis aus TP1 der Projektphase I parametrisiert. Dafür stehen leistungsfähige Software-Werkzeuge zur Verfügung. Auch anwendungsspezifische Parameteridentifikationsverfahren sind erhältlich. Das TP 7 ist komplementär zu dem für Phase I geplanten Teilprojekt „Nahinfrarotspektroskopie zur Prozesskontrolle und Mixturoptimierung in Praxis- Biogasanlagen“ des Verbundantrages des Biomassekompetenzzentrums zu sehen. Während dort in der Untersuchung von ausgewählten Praxisanlagen der Prozess bei vorgegebenen Substraten und Umgebungsbedingungen analysiert und modelliert wird, geht es im TP7 darum, die Arbeitsweise auf eine große Auswahl von Substraten und Umgebungsbedingungen zu verallgemeinern. Dadurch wird die Gültigkeit des mathematischen Modells stark erweitert und damit ein wertvolles Hilfsmittel, mit erheblicher wirtschaftlicher Relevanz, für alle Projektierer und Betreiber von Biogasanlagen geschaffen.

 

 

Beschreibung
 

 

 

Fotos

 

 

 

 

 

 

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