Biogas

Die Erzeugung von Biogas durch anaerobe Vergärung organischer Stoffe, wie Gülle, nachwachsende Rohstoffe und organische Abfälle, stellt eine Möglichkeit dar, erneuerbare Energie zu gewinnen. Durch die Novellen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (zuletzt 2012) erlebt die Errichtung von Biogasanlagen seit Jahren einen dauerhaften Aufschwung. Ende 2012 wurden in Deutschland ca. 7500 Biogasanlagen mit einer elektrischen Gesamtleistung von 3200 Megawatt betrieben. Der Betrieb solcher Anlagen wird durch die verwendeten organischen Stoffe und die beteiligten Mikroorganismen bestimmt. Schwierigkeiten bereiten zum einen die verschiedene Charakteristik von organischen Stoffen sowie deren schwankende Qualität und Preise. Zum anderen erfordern die sehr langsam wachsenden Mikroorganismen ein spezielles Milieu. Schon geringe Schwankungen bei Druck oder Temperatur kann die Aktivität der Mikroorganismen stark beeinflussen.

Wegen der Störanfälligkeit laufen viele Anlagen auf einem unwirtschaftlich niedrigen Auslastungsniveau. Zudem werden viele Anlagen noch von Hand betrieben, und das mangels Messtechnik aufgrund von wenigen bzw. unzureichenden Informationen. Wenn Automatisierung vorhanden ist, dann handelt es sich meistens nur um einfache Konzepte. Die niedrige Auslastung hat wirtschaftliche Konsequenzen, die für den Betreiber in Mindereinahmen resultieren. Ziel wird es in Zukunft sein, die Anlagen an Ihre Leistungsgrenze heranzuführen und trotzdem einen stabilen Betrieb zu gewährleisten. Wenn damit die weitere Entwicklung notwendigerweise in Richtung der Verwendung von verschiedenen organischen Stoffen, komplexerer Anlagenkonzepte, der Entkopplung von Biogaserzeugung und -verwertung und Integration neuer Prozessschritte geht, dann wird die Automatisierungstechnik in Zukunft eine Schlüsselrolle spielen.

Einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung von Automatisierungskonzepten kann dabei die Modellierung und Simulation spielen. Im Geschäftsfeld Wasser & Energie werden Softwarewerkzeuge entwickelt, die die Modellierung und Simulation von Biogasanlagen sowie der Schlammfaulung auf Kläranlagen erlauben. Simulationswerkzeuge bieten eine hervorragende Umgebung um Steuerung und Regelung auf Anlagen zur Biogasproduktion und Schlammfaulung zu entwerfen und zu optimieren. Tests, die an realen Anlagen aus ökonomischen Gründen und aus Gründen der Betriebssicherheit nicht durchgeführt werden können, sind mit einem Modell in beliebiger Anzahl denkbar.

Trotz der Entwicklungen der letzten Jahre bestehen noch ungeklärte Fragen bezüglich der Modellierung und Simulation großtechnischer Biogasanlagen. Das Geschäftsfeld Wasser & Energie engagiert sich im Rahmen von Forschungsprojekten, um die Modellierung anaerober Prozesse voranzutreiben und deren Einsatz in Planung und Optimierung zu etablieren.