Projekttreffen STEP auf dem Firmengelände von ATS - Agro Trading & Solutions in Hardegsen (Foto: DBFZ)

Biogas Strom Systemstudien Validierung Marktpotenzial

FKZ-Nr. 03KB132

ESTEBIS - Echtzeit-Steuerung von zweistufigen Biogasanlagen mit Hilfe eines Simulationsmodells

Projekt ESTEBIS - Icon (Quelle: DBFZ)

Dauer

  • 01.09.2017 – 28.02.2021

Kontakt

Goethe Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen, Goethe Universität
Kettenhofweg 139
60325 Frankfurt am Main

Dr. Arne Nägel – Projektleiter
Telefon: +49-(0)69-798-25283
E-Mail: naegel@gcsc.uni-frankfurt.de

Partner

03KB132B - GICON Großmann Ingenieur Consult GmbH
03KB132C - Techsim UG
  • Adresse:
  • Techsim UG
    Hebelstraße 5
    75249 Kieselbronn
  • Kontakt:
  • Babett Lemke – Projektleiterin
    Telefon +49 7231 1668114
    E-Mail: babett@techsim.org

Assoziierte Partner

Kooperationspartner

Unterauftragnehmer

Ergebnisse

  • Nägel, A. (2021): Prediction and Real-Time Optimization in Biogas Production Plants with Circulating Flow. Vortrag in: V.CMP International Conference on Monitoring and Process Controll of Anaerobic Digestion Plants, 23–25.03.2021
  • Endbericht des Projektes ESTEBIS (Abschlussbericht zum Verbundvorhaben ESTEBIS - Echtzeit-Steuerung von zweistufigen Biogasanlagen, Autoren: Lemke, Babett; Nägel, Arne; Niebling, Falko; Tietze, Michael; Wittum, Gabriel; Wittum, Rebecca)

Thema & Ziel

Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Umsetzung von Modellen, Methoden und Software zur Steuerung von Biogasanlagen. Die Herausforderung für den Betrieb von Biogasanlagen beim Einsatz von Reststoffen besteht darin, dass diese mit wechselnder Qualität und Quantität anfallen. Für die Gewährleistung einer stabilen Biogaserzeugung ergibt sich somit ein erhöhter Kontrollaufwand. Mit der bisher auf Biogasanlagen üblichen Praxis einer manuellen Kontrolle und Steuerung kann dies  nicht zufriedenstellend erfüllt werden, eine automatische Überwachung und Steuerung ist dringend erforderlich. Ein solches Vorgehen soll entwickelt und in die Praxis umgesetzt werden.

  • Entwicklung einer Steuerung für die Methanerzeugung einer Biogasanlage, aufbauend auf einem Simulationsmodell,
  • Einbindung geeigneter Mess- und Sensortechnik in den Biogasprozess,
  • Übertragung des Automatisierungskonzeptes in die Praxis,
  • Erstellung einer anwenderfreundlichen Benutzerschnittstelle.

Maßnahmen

Goethe Universität

  1. Formulierung des Optimierungsproblems zum Betrieb einer Biogasanlage unter Berücksichtigung von Messdaten
  2. Analyse kritischer Parameter und der zugehörigen Sensitivitäten sowie zur optimalen Platzierung der Sensoren
  3. Entwicklung einer Steuerung
  4. Ableitung eines reduzierten Modells zum Einsatz für Echtzeit-Steuerung

GICON

  1. Unterstützung bei der Entwicklung eines mathematischen Modells, welches die in Biogasanagen ablaufenden Prozesse abbildet.
  2. Aufbau und Betrieb von Laboranlagen für den Test und die Verifizierung des Modells
  3. Test des Modells unter praxisnahen Bedingungen
  4. Wirtschaftliche Bewertung des Gesamtkonzepte

Techsim UG

  1. Entwicklung einer graphischen Schnittstelle zur Kontrolle des Programmablaufs und zur Steuerung der zu entwickelnden Software.
  2. Integration der Schnittstellensoftware in die SPS-Steuerung der Biogasanlage.

Schwerpunkte

Goethe Universität

  • Modellbildung und Formulierung als Optimierungsaufgabe, Bestimmung kritischer Parameter, Modellreduktion und Steuerung

GICON

  • Optimierung anaerober Prozesse durch Einsatz eines mathematischen Modells, Ermittlung prozessrelevanter Parameter für die Prozesssteuerung in Biogasreaktoren

Techsim UG

  • Interface: GUI, VRL, SPS

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