Untersuchung zur flexiblen Biogasproduktion - RegEnFlx

Die Biogastechnologie bietet im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie die Möglichkeit, Strom in gewissen Grenzen flexibel zu erzeugen und ins Netz einzuspeisen und somit die Energieproduktion an den Bedarf anzupassen. Bisher wird dies vorwiegend über eine Zwischenspeicherung des Biogases und temporäre Nutzung eines größeren BHKWs erreicht.

In diesem Projekt wird erstmals im Praxisbetrieb an der Forschungsbiogasanlage Unterer Lindenhof untersucht, ob auch die Produktion des Biogases durch variable Substratdosierung beeinflusst und an den Tages- bzw. Wochenbedarf angepasst werden kann. Hierbei wurden insbesondere bisher praxisunübliche Fütterungs-szenarien, mit Fütterungsmengenverteilung auf bestimmte Tageszeiten getestet. Ziel war es, die Fütterung einer modellprädikativen Regelung auf Basis der ADM 1 zum Erreichen einer bestimmten Gasproduktion anzupassen und die daraus entstandenen Daten dem Modell als Grundlage zur Voraussage des kommenden Tages zu liefern. Zu Beginn der Untersuchungen wurde eine Einfahrphase bei konstanter Raumbelastung (3 kg oTS/m³ und Tag) für 45 Tage realisiert. Daran schloss sich die eigentliche Versuchsphase für eine Dauer von 60 Tagen an. Als Substrate wurden anteilig 60% Maissilage, 30% Rinder- und Schweinegülle sowie 10% Getreideschrot eingesetzt. In der Einfahrphase wurde die Fütterung in einem Intervall von 2 Stunden durchgeführt und in der Versuchsphase eine Konzentrierung der Fütterung auf den Vormittag bis hin zu einer Gabe je Substrat am Tag realisiert. Die Vortagesdaten sowie die daraus ermittelten Fütterungsmengen und Häufigkeiten wurden in gemeinsamer Absprache mit dem Auftraggeber im Versuchszeitraum täglich ausgetauscht und angepasst. In den Versuchswochen 1 und 4 erfolgten Intensivversuche mit dem DBFZ vor Ort mit paralleler Prozesssimulation, häufiger Datenauslesung, Probenahme und täglich mehrfach wechselnden Vorgaben für Substratmengen und -zugabezeitpunkte. Über den gesamten Zeitraum wurden zahlreiche Proben analysiert, um die Prozessüberwachung (TS-, oTS-Gehalte und Fettsäuregehalte der Reaktorproben sowie des Fermentersubstrates) zu gewährleisten.

Die Experimente im Großmaßstab zeigten, dass die Gasproduktion zu einem sehr hohen Maße durch die Fütterung flexibilisiert werden kann, ohne dadurch die Prozessbiologie zu gefährden. Dadurch konnte eine Verringerung des Gasspeicherbedarfs um 30 – 50% erreicht werden. Die biologische Flexibilisierung von Biogasanlagen kann zur bedarfsgerechten Erzeugung von elektrischer Energie in zukünftigen Energiesystemen beitragen.