Innovative Sensoren liefern in wenigen Sekunden wichtige Daten, die in die Auswertung und Regelung von Biogasanlagen einfließen könnten. Sie eignen sich vor allem für Biogasanlagen, die ihren Betrieb, insbesondere ihre Gasproduktion, flexibilisieren wollen. Die robuste Sensortechnik bietet aber auch konventionell betriebenen Anlagen eine Alternative zu herkömmlicher Mess- und Analysetechnik, um den gesamten Anlagenbetrieb effizienter zu gestalten. Das ist das Ergebnis von zwei vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft geförderten Verbundvorhaben.
Schnelle Gasanalyse
Im Verbundvorhaben „Innovative in-situ Gasmesstechniklösung für Biogasanlagen“ (In-situ) entwickelten Forscher der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg gemeinsam mit der Fa. Dittrich/LogiData Tech ein Sensorsystem zur hochgenauen Analyse von Methan (CH4), Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S). Das robuste Messgerät soll der hochkorrosiven Umgebung in einer Biogasanlage standhalten und um ein Vielfaches kostengünstiger gegenüber vergleichbaren, am Markt verfügbaren Technologien sein.
Das Sensorsystem ermögliche eine großflächige, hochaufgelöste Überwachung der Gaszusammensetzung in allen Prozessschritten der Biogasprozesskette und liefert eine schnelle und zuverlässige Datenbasis für die aktive Steuerung einer Biogasanlage, versprechen die Projektpartner. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Nutzung photoakustischer Sensoren in sogenannten NDIR-Aufbauten (nicht dispersiver Infrarotsensor) für CO2 und CH4 gleichwertige Messgenauigkeiten mit einem viel kleineren und einfacheren System möglich sind.
An einer Testbiogasanlage erfolgte der direkte Vergleich des entwickelten Gasdetektors mit einer konventionellen Gasanalyse. Dabei stimmten die gemessenen Konzentrationswerte beider Systeme innerhalb festgelegter Toleranzen überein. Gegenüber der konventionellen Messmethode, die alle 30 Minuten einen Messpunkt generiert, liefert die neue Messtechnik die Daten alle 10 Sekunden und kann so schnelle Änderungen der Gaszusammensetzung, z. B. in Folge von Substratzufuhr oder Änderungen der Prozessparameter, genau nachverfolgen.
Sensor im Silagestock
Ein energieautarker Multisensor zur Bereitstellung ertragsreicher Silagen für den Biogasprozess entstand im Vorhaben „Effizienzsteigerung im Silageprozess (EiS) – Neue Konzepte zur Minimierung von Energieverlusten“ des Julius-Kühn-Instituts und der ESYS GmbH gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration. Der Sensor, der mit einsiliert wird, überwacht wichtige Kenngrößen des Silierprozesses (Verdichtung, pH-Wert und Temperatur) in Echtzeit. Dank der kugelförmigen Konstruktion ist er gegen hohe mechanische Belastungen während der Einsilierung geschützt und hermetisch gegen die korrosiven Umgebungsbedingungen im Silostock abgedichtet. Zusätzlich wird die Lage des Sensors im Silostock während der Einbringphase erfasst und die Daten den unterschiedlichen Positionen zugeordnet. Die Datenübertragung erfolgt online, sodass der Fahrer unmittelbar während der Einsilierung auf kritische Bereiche reagieren und während der Entnahme ein Vermischen mit minderwertigen Chargen vermeiden kann. Das System wurde in Labor- und Modellversuchen getestet, kalibriert und erfolgreich in einer Großsiloanlage betrieben.
Weitere Infos finden Sie in der Projektdatenbank der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR).
