Dem Biogasertrag auf der Spur

Steinbeis entwickelt in einem ZIM-Projekt ein Biomassekarussell

Wenn Biomasse vergärt, entstehen Biogase. Um den Biogasertrag zu ermitteln, der bei der Vergärung entsteht, ist bisher ein hoher Personal- wie auch Arbeitsaufwand unumgänglich: über sogenannte Batchtests (Chargenbetrieb) wird nach VDI 4630 und DIN 38414-8 der Biogasertrag manuell festgestellt. Das Steinbeis-Innovationszentrum Systemlösungen in Mess- und Automatisierungstechnik entwickelt im Rahmen eines ZIM-Projektes gemeinsam mit seinem Kooperationspartner, der ATRES Group aus dem Bayerischen Freising, ein Biomassekarussell, um die Messung des Biogasertrags zu automatisieren.

Batchtests bewerten organische Flüssigkeiten und Feststoffe auf die anaerobe Abbaubarkeit, die Abbaugeschwindigkeit, das Abbauverhalten sowie die Qualität und Quantität des spezifischen Biogasertrags hin. Die Ergebnisse dieser Batchtests werden für die Planung, das Monitoring und die Nachweisführung gegenüber Dritten, beispielsweise Genehmigungsbehörden, benötigt.

Das Projekt-Team im ZIM-Projekt hat ein automatisiertes Messsystem in Form eines Karussells entwickelt: Das System bietet Platz für 48 Gärbehälter, um die Biogasproduktion aus Biomasse zu ermitteln. Die Experten am Steinbeis-Innovationszentrum Systemlösungen in Mess- und Automatisierungstechnik sind im Projekt sowohl für die maschinenbaulichen als auch die automatisierungstechnischen Komponenten verantwortlich.

Für die automatisierte Messung werden die Gärbehälter mit Biomasse gefüllt und in einem Wasserbad gleichbleibend temperiert. An jedem Gärbehälter ist ein sogenanntes Eudiometer angeschlossen, eine Glasröhre, die das aufsteigende Biogas sammelt. In der Mitte des Biomassekarussells befindet sich ein Dreharm mit einer Volumenmesseinheit und einem Mittelinfrarotspektrometer (MIRS) zur Messung der Gasqualität. Die Volumenmesseinheit, bestehend aus einer Gabellichtschranke und einer Lineareinheit, wird nach jedem Messzyklus zur nächsten Station (Eudiometer) gefahren. Ab einem Grenzwert von 150 ml Biogasvolumen ist eine Gasqualitätsmessung durch das MIRS möglich. Dazu wird das MIRS über eine pneumatische Kupplung gasdicht mit dem zu messenden Eudiometer verbunden. Nun können über das MIRS die CO2- und CH4-Konzentrationen im Biogas ermittelt werden. Binnen acht Stunden werden alle 48 Stationen einmal angefahren. Der aktuelle Prototyp mit 48 Stationen hat einen Durchmesser von 2,15 m und eine Höhe von 2,5 m. Auch die Konzeption kleinerer Karusselle ist für das Projekt-Team möglich.

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