ZIEL

Viele Biogasanlagen werden aus Furcht vor Überlastungen nicht mit optimaler (hoher) Raumbelastung betrieben. Häufige Gründe für Überlastungen sind schlechte Prozesskontrolle aufgrund unzureichender Mess- und Regelungseinrichtungen sowie unzureichende Kenntnisse der biologischen Zusammenhänge seitens der Anlagenbetreiber. Ziel dieses Projektes ist es, ein Betriebs- und Steuerungsprogramm zu entwickeln, das auf einem Personalcomputer betrieben werden kann und die Betriebsparameter als Eingangssignale zur Prozessregelung verwendet, die im allgemeinen auf kleineren bis mittleren Biogasanlagen online gemessen werden.

INHALT

Im Rahmen dieses Projektes wurde eine automatisierte Laborversuchsanlage aufgebaut. Der Anaerobreaktor (V=14l) ist voll durchmischt und wird mit einer elektrischen Mantelheizung auf 35°C +/-1°C beheizt. Das Substrat wird in ein einer gekühlten Vorlage (V=10l) gespeichert. Über eine Schlauchpumpe, die vom Prozessrechner gesteuert wird, erfolgt die Dosierung in den Reaktor.

Die Parameter pH-Wert, Redoxpotential, Reaktortemperatur, Gasproduktionsrate, CH_­­4­-Gehalt, CO₂-Gehalt, Luftdruck und Raumtemperatur werden kontinuierlich rechnergesteuert gemessen.

Als Substrat wird Kartoffelschlempe verwendet, da dieses Substrat leicht herzustellen und zu lagern ist, eine zufrieden stellende Pumpfähigkeit aufweist sowie relativ gleich bleibende Substrateigenschaften gewährleistet.

Die Messwerterfassung, Steuerung und Regelung der Anlage erfolgt über die Software ¿Labview 7.1¿ (Hersteller: National Instruments). Innerhalb dieser Software können einzelne Messgeräte oder Regler als ¿virtuelle Instrumente¿ (VI) programmiert werden.

Es sollen zwei unterschiedliche Regler zum Einsatz kommen und deren Regelungseigenschaften miteinander verglichen werden. Der klassische PID-Regler soll die Substratzufuhr in Abhängigkeit des pH-Wertes, der Reaktortemperatur sowie der Biogaszusammensetzung regeln. Ein Fuzzy-Logik Regler soll die Substratzufuhr in Abhängigkeit von bis zu vier unterschiedlichen Prozessparametern regeln.

ERGEBNISSE

 Mit der Programmierumgebung ¿Labview 7.1¿ wurde eine Programmoberfläche zur Messwerterfassung und Steuerung der Versuchsanlage entwickelt. Es wurden ein PID- sowie ein Fuzzy-Logik-Regler entwickelt, die jeweils flexibel in die Programmoberfläche integriert werden können. In ersten Versuchen konnten beide Regler willkürliche Stoßbelastungen des Anaerobreaktors so weit ausregeln, dass keine Überlastungen auftraten. In weiteren Versuchen müssen die den Regelungen zugrunde liegenden Regelparameter hinsichtlich Regelgeschwindigkeit und -genauigkeit sowie der Toleranz gegenüber fehlerhaften Messwerten und schwankenden Substrateigenschaften optimiert werden.