Dr. Holger Kryk
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31.10.2023

Im Teilprojekt zum optischen Konsistometer, wurde innerhalb des Projekts erfolgreich ein optisches Konsistometer konzipiert und aufgebaut. Der Aufbau erfolgte schrittweise und wurde nach erfolgreichen Tests mit scherverdünnenden Modellsubstraten an die Untersuchung von echtem Biogassubstrat angepasst. Der Aufbau besteht aus einer Abfließstrecke mit verstellbarem Anstellwinkel, wodurch das Fluid mit unterschiedlicher Kraft beaufschlagt werden kann und das Fließverhalten aufgezeichnet werden kann. Dieser Versuchsaufbau wurde im Zuge des Projektes, mittels pneumatischer Aktoren und Ansteuerungselektronik vollständig automatisiert. So dass eine automatische Aufzeichnung des Fließverhaltens möglich ist. Die rheologischen Eigenschaften des scherverdünnenden Biogassubstrates (Power-Law Parameter) konnten mit dem Finalen Aufbau, aus dem aufgezeichneten Abfließverhalten abgeschätzt werden. Das im Labor aufgebaute Messgerät wurde genutzt, um ein Konzept für ein semi-autarkes Feldmessgerät zu erstellen. Im Teilprojekt Entwicklung von miniaturisierten instrumentierten Strömungsfolgern, wurden erfolgreich Sensorpartikel mit einem Durchmesser von 40 mm entwickelt. Diese werden dem Behälter zugegeben, bewegen sich mit dem Fluid und erfahren die gleichen Kräfte. Während der Messung erfassen sie ihre Drehrate und Beschleunigung, das Magnetfeld, die Temperatur und den Druck und damit ihre Tauchtiefe. Auf Basis dieser Daten wurde eine Bewegungsverfolgung entwickelt, die es erlaubt die in Körperkoordinaten gemessenen Beschleunigungen in die Behälterkoordinaten zu überführen.

Im Rahmen des Vorhabens Sens-O-Mix soll eine effiziente und wirtschaftliche Systemlösung für einen flexiblen Anlagenbetrieb zur Biogaserzeugung entwickelt und unter Praxisbedingungen demonstriert werden. Schwerpunkt der Entwicklungen ist die Realisierung eines automatisierten, an die flexible Fütterung angepassten Rührbetriebes zur Ausbildung definierter fluiddynamischer Prozessbedingungen im Fermenter als Grundlage einer optimierten Biogaserzeugung. Infolge der gegebenen technischen Grenzen des Einsatzes von Rührtechnik zum Mischen hochviskoser Substrate werden viskositätsreduzierende Maßnahmen wie die Substratzerkleinerung und das Prozesswassermanagement in die Entwicklungen des automatischen Anlagenbetriebes implementiert. Voraussetzung für eine vollautomatisierte Prozessführung einer flexiblen Biogaserzeugung ist eine robuste Messtechnik zur Online-Bewertung der zur Fermentation einzusetzenden multifeedstockfähigen Substrate und zur Online-Erfassung von ortsaufgelösten Messgrößen zur Bewertung der fluiddynamischen Zustandsgrößen und des biochemischen Abbauprozesses im Fermenter. Durch Erweiterung der bestehenden Datengrundlage und dem geplanten Einsatz von neu zu entwickelnder bzw. anzupassender Messtechnik zur sensorbasierten ortsaufgelösten Prozessbewertung des Misch- und Fermentationsprozesses sollen bestehende funktionale Zusammenhänge zwischen Substrateigenschaften, Mischprozess und Biogasgewinnung qualifiziert und darauf aufbauend ein praxistauglicher Regler auf Basis des Maschinellen Lernens entwickelt und an der Forschungsbiogasanlage der Universität Hohenheim getestet werden. Zielstellung ist es, das Verfahren zur Biogaserzeugung einschließlich der Prozessautomatisierung so zu optimieren und weiterzuentwickeln, dass stündlich wechselnden Anforderungen bezüglich der Biogasmenge entsprochen werden kann.