Thema

Im Fokus des Projektes steht die Errichtung einer modular gestalteten Demonstrations-Biogasanlage zur Erprobung und Validierung einer neuartigen ovalen Reaktorgeometrie mit effizienter Mischtechnik. Ausgehend von vorliegenden Untersuchungen im Labor- und Technikumsmaßstab bietet die Einführung ovaler, mit Trennwänden unterteilter Reaktoren eine verfahrenstechnisch vorteilhafte Reaktorgeometrie, mit der im Vergleich zu traditionell errichteten Biogasanlagen eine signifikante Steigerung der Biogasausbeute erzielt werden kann. Zusätzlich zu der dargestellten Übertragung des innovativen Reaktorkonzeptes in den Praxisbetrieb soll eine weitere Leistungssteigerung der Biogaserzeugung durch den Einsatz hoch lignozellulosehaltiger biogener Reststoffe demonstriert werden.  

Ziele

Ziel des Vorhabens ist die praxistaugliche Erprobung und Validierung einer neuartigen Biogas-Erzeugungstechnologie für den Einsatz biogener Reststoffe. Durch Einführung einer ovalen Reaktorgeometrie mit effizienter Mischtechnik kann die sich ausbildende Umlaufströmung gezielt mit den verfahrenstechnischen Vorteilen einer Reaktionskaskade genutzt und somit die biologische Aktivität der Mikroorganismen erhöht werden. Im Ergebnis dessen sollen – im Vergleich zu traditionell betriebenen Anlagen – ein erhöhter Substratumsatz sowie Substratabbau bei gleichzeitiger Reduzierung der erforderlichen Energie zum Mischen erreicht werden. Unterstützt wird dieser Ansatz durch Nutzung spezieller Technik zur Substratvorbehandlung hoch lignozellulosehaltiger Substrate. Das Projekt soll dazu beitragen, langfristig die Biogaserzeugung als eine von den Anreizen des EEG unabhängige Variante der regenerativen Energieerzeugung zu entwickeln.

Maßnahmen

IKTS

Die zur Erfüllung der Projektzielstellung erforderlichen verfahrenstechnischen Aufgaben werden durch das Fraunhofer IKTS einschließlich dessen UAN übernommen. Neben der Erarbeitung von verfahrenstechnischen Kennzahlen zur Maßstabsübertragung erfolgt in Zusammenarbeit mit dem UAN IWE mbH die technisch-technologische Verfahrensfestlegung der Demonstrationsanlage. Nach erfolgter Errichtung der Demonstrationsanlage wird innerhalb eines einjährigen Anlagenbetriebes eine verfahrenstechnische Validierung und Optimierung der Anlage vorgenommen. Im Vordergrund steht hier die Bewertung des Mischprozesses einschließlich des sich ausbildenden Strömungsverhaltens im Zusammenhang mit der Biogasbildung. Zur Erhöhung der Aussagesicherheit zur strömungstechnischen Bewertung der ovalen Reaktoren sollen neben Tracermessungen zusätzliche Messungen zur Ausbildung des Strömungsprofils im Fermenter mittels Strömungsfolgern durch das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf vorgenommen werden. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist die Optimierung der Substratvorbehandlung der einzusetzenden biogenen Reststoffe im Hinblick auf eine Maximierung der Biogasausbeute.

Stowasser

Durch die Werner Stowasser Bau GmbH erfolgt die bautechnische Vorbereitung und die Errichtung der innovativen Anlagenteile ovales Reaktorsystem und Substratvorbehandlung. Während der Errichtung ist besonderes Augenmerk auf die Validierung der Betonkennwerte zu legen. Unter großtechnischen Praxisbedingungen sollen die Materialkennwerte des Stahlfaserbetons überprüft und Maßnahmen zur bautechnischen Optimierung abgeleitet werden.

MFPA

Durch die MFPA Leipzig GmbH erfolgt die bautechnische Planung der innovativen Biogasreaktoren unter besonderer Beachtung des Einsatzes von Stahlfaserbeton. In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Werner Stowasser Bau GmbH werden nach Errichtung der Anlage die Betoneigenschaften des Reaktorsystems überprüft und validiert. Durch direkten Vergleich der Messergebnisse der Eigenschaften des Stahlfaserbetons mit vorzunehmenden Simulationsrechnungen sollen allgemeingültige Aussagen für den Einsatz des Stahlfaserbetons im Biogasanlagenbereich abgeleitet werden.

Lehmann

Durch die LEHMANN-UMT GmbH erfolgt die bau- und anlagentechnische Vorbereitung und Errichtung der Demonstrations-Biogasanlage. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Angewandte Bauforschung Weimar als Unterauftragnehmer wird der für den Reaktorbau zu nutzende Leichtbeton in Sandwich-Bauweise entwickelt und anschließend im Dauerbetrieb der Biogasanlage unter Praxisbedingungen überprüft. Entwicklungsleistungen zur Verbesserung des Verschleißverhaltens der einzusetzenden Zerkleinerungstechnik sollen dazu beitragen, den Zerkleinerungsgrad der einzusetzenden lignozellulosehaltigen Reststoffe dauerhaft stabil zu halten.

ATG

Durch die ATG GmbH erfolgt die bau- und anlagentechnische Vorbereitung und Errichtung der Demonstrations-Biogasanlage. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern soll innerhalb eines einjährigen Anlagenbetriebes eine weitere Anpassung und Optimierung der Gesamtanlage vorgenommen werden. Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der zum Fermenterbau eingesetzten Materialien soll innerhalb des Projektes  nach alternativen Werkstoffen recherchiert werden. Ausgehend von vorliegenden Erfahrungen im Trinkwasserbereich soll der Einsatz von Kunststoff für den Reaktorbau überprüft werden.

Schwerpunkt

IKTS

• Verfahrenstechnische Auslegung
• Betrieb der Anlage unter Praxisbedingungen
• Strömungstechnische Bewertung des Mischprozesses
• Bewertung und Optimierung ovaler Biogasreaktoren

Stowasser

• Errichtung des neuen Reaktorsystems
• Bautechnische Überwachung und Optimierung

MFPA

• Bautechnische Planung des Reaktorsystems          
• Optimierung und Überwachung der Materialeigenschaften des Stahlfaserbetons

Lehmann

• Vorbereitung und Errichtung der Demonstrations-Biogasanlage 
• Entwicklung eines Leichtbetons in Sandwich-Bauweise
• Anlagentechnische Optimierung
• Realisierung des Dauerbetriebes der Demonstrationsanlage unter Praxisbedingungen

ATG

• Vorbereitung und Errichtung der Demonstrations-Biogasanlage 
• Anlagentechnische Optimierung
• Einsatz alternativer Materialien zum Reaktorbau