Für die sichere und ertragreiche Funktion von Biogasanlagen haben Rührwerke eine zentrale Bedeutung. Mit einer optimierten Rührwerkstechnologie können unerwünschte Sink- und Schwimmschichten und damit Einbußen beim Biogasertrag vermieden werden.
Bislang kann der Praktiker aber nur durch Ausprobieren und Erfahrung herausfinden, wie schnell sich das Rührwerk drehen muss, um die Schichtenbildung zu verhindern. Eine zeitaufwändige Methode, bei der möglicherweise viel Biogas, aber auch Energie verloren gehen kann, denn ein schneller als nötig drehendes Rührwerk verschwendet Strom.
Die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Fraunhofer UMSICHT) versuchten deshalb, die Fragestellung auf theoretischem Wege zu lösen. Sie simulierten das Strömungsverhalten anhand der Substrate und Kennzahlen einer tatsächlich existierenden Biogasanlage mit einem CFD-Programm (Computational Fluid Dynamics, mathematische Methode zur Ermittlung von Strömungsverhältnissen) und korrelierten das Ergebnis mit Kenntnissen aus großen Chemiereaktoren zum Absinken bzw. Aufsteigen von Partikeln. Unter welchen Bedingungen dieses erfolgt, war aus früheren Projekten am Fraunhofer UMSICHT bekannt. Damit liegen nun Kriterien für das Entstehen von Sink- und Schwimmschichten in Abhängigkeit der Betriebsparameter vor.
Dass die mit CFD ermittelten Daten auch tatsächlich belastbar waren, überprüften die Fraunhofer an einem realen Fermenter. Sie entwickelten eigens für diesen Zweck ein Messgerät, das für den Einsatz in stark verunreinigten Medien besonders geeignet ist.
Die Arbeiten haben gezeigt, dass die Bewertung und Optimierung von Rührtechnik in Biogasanlagen mit Hilfe von CFD prinzipiell machbar ist. Fraunhofer UMSICHT sucht nun nach Partnern für die kommerzielle Umsetzung in Form eines Computerprogramms, das Betreibern und Herstellern angeboten werden soll.
Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über dessen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) von 2005 bis Ende 2008 gefördert. Auf www.fnr.de finden sich im Menü Projekte & Förderung unter dem Förderkennzeichen 22015305 weitere Informationen und der Abschlussbericht zum Download.
