Biomassefeuerungen im kleinen bis mittleren Leistungsbereich haben heutzutage bereits einen sehr hohen Entwicklungsstand und erlauben bei gezielter Einstellung und Adaption vielfach die Verbrennung verschiedenster biogener Brennstoffe unter Einhaltung der Grenzwerte gemäß der 1. bzw. der neuen 44. Bundesimmisionsschutzverordnung (BImSchV). Meist erfolgt dies über hinterlegte Kennfelder oder aufeinander abgestimmte Regelkreise für den in der Auslegung betrachteten stationären Last- und Betriebsfall, welche üblicherweise auch bezüglich der Emissionsmessungen im Fokus stehen. Forschungsbedarf für Optimierungspotentiale besteht jedoch noch für den Betrieb mit schwankenden Lastanforderungen oder auch für wechselnde Brennstoffzusammensetzungen. Hier stoßen herkömmliche Ansätze zur Prozessregelung an ihre Grenzen, was sich meist an Spitzen in den Kohlenmonoxid-Emissionen zeigt, welche auch in der Vergangenheit schon mehrfach Gegenstand von einschlägigen Förderprojekten waren. Diese Problematik soll mithilfe einer KI gelöst werden.

Ziele

Entwickeln eines günstigen KI-Basierten Steuerung und Reglung System für Feuerungsanlagen im kleinen und Mittleren Leistungsbereiches zur Minimierung der Emissionen, vor allem bei schwankender Lastanforderung oder wechselnde Brennstoffzusammensetzung. Dieses System soll an Demonstrationsanlagen getestet werden.

Maßnahmen

Fraunhofer-UMSICHT, Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik

• Charakterisierung der Brennstoffeigenschaften der Ausgewählten Brennstoffe
• Erstellen eines flexiblen 1D-Modells der Verbrennungsreaktionen mit Vorhersage NO_x-Freistetzung
• Kalibrierung des Modelles an Kundenparameter
• Wissenschaftliche Begleitung der Tests
• Befragung der Kunden
• Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie im Hinblick auf die Verwendung von Komponenten aus der Massenproduktion im Automotive- und Unterhaltungsbereich

prosio engineering GmbH

• Betrachtung der Regelschemata der Demonstrationsanlagen um die Eingriffsstellen in den Prozess finden
• Kalibrierung und Training der Kamera für die unterschiedlichen Brennstoffe
• Zusammenführen der Messtechnik mit den Anlagen und Datenverknüpfung des Kesselmodells
• Entwicklung einer kontinuierlichen und selbstständigen Kalibrierung der Kamera
• Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie im Hinblick auf die Verwendung von Komponenten aus der Massenproduktion im Automotive- und Unterhaltungsbereich

Endress Holzfeuerungsanlagen GmbH

• Auswahl der Demonstrationsanlage unter Berücksichtigung des Kundenstammes
• Auswahl der Brennstoffe
• 36 h-Test der Anlage mit gezielten Schwankungen in der Brennstoffaufgabe
• Test an verschiedenen Kundenanlagen

A.P. Bioenergietechnik GmbH

• Auswahl der Demonstrationsanlage unter Berücksichtigung des Kundenstammes
• Auswahl der Brennstoffe
• 36 h-Test der Anlage mit gezielten Schwankungen in der Brennstoffaufgabe
• Test an verschiedenen Kundenanlagen

Schwerpunkte

Fraunhofer-UMSICHT, Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik

• Beschaffung und Charakterisierung von Brennstoffen sowie Training der kamerabasierten Brennstofferkennung
• Verbrennungsmodellierung und Ableitung des mathematischen Modells
• Implementierung der Maßnahmen und Erprobung im Laborumfeld
• Demonstration im Dauerbetrieb im Rahmen eines Feldtests bei Testkunden
• Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie im Hinblick auf die Verwendung von Komponenten aus der Massenproduktion im Automotive- und Unterhaltungsbereich

prosio engineering GmbH

• Auswahl der Feuerungen und Schaffung von Schnittstellen zum Regelungseingriff
• Beschaffung und Charakterisierung von Brennstoffen sowie Training der kamerabasierten Brennstofferkennung
• Implementierung der Maßnahmen und Erprobung im Laborumfeld
• Demonstration im Dauerbetrieb im Rahmen eines Feldtests bei Testkunden
• Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie im Hinblick auf die Verwendung von Komponenten aus der Massenproduktion im Automotive- und Unterhaltungsbereich

Endress Holzfeuerungsanlagen GmbH

• Auswahl der Feuerungen und Schaffung von Schnittstellen zum Regelungseingriff
• Beschaffung und Charakterisierung von Brennstoffen sowie Training der kamerabasierten Brennstofferkennung
• Implementierung der Maßnahmen und Erprobung im Laborumfeld
• Demonstration im Dauerbetrieb im Rahmen eines Feldtests bei Testkunden

A.P. Bioenergietechnik GmbH

• Auswahl der Feuerungen und Schaffung von Schnittstellen zum Regelungseingriff
• Beschaffung und Charakterisierung von Brennstoffen sowie Training der kamerabasierten Brennstofferkennung
• Implementierung der Maßnahmen und Erprobung im Laborumfeld
• Demonstration im Dauerbetrieb im Rahmen eines Feldtests bei Testkunden