Optimiertes Rührwerk senkt Energieverbrauch von Biogas-Anlagen

In seiner Doktorarbeit hat Sven Annas an der FH Münster ein besonders effektives und effizientes Rührwerk für Biogas-Anlagen entwickelt und dafür nun den Promotionspreis seiner Hochschule sowie den Bernard-Rincklake-Preis erhalten. Er befasste sich dabei vor allem mit Paddelrührwerken. „Das ist eines der gängigsten Rührwerke, die aufgrund ihres großen Durchmessers besonders bei hohen Feststoffgehalten eingesetzt werden“, erklärt Annas.

Optimale Rührwerk-Einstellung spart bei Biogas-Anlage 30.000 Euro im Jahr

Circa 60 Prozent des Energieverbrauchs einer Biogasanlage fallen beim Rühren an. Ist dieser Prozess optimal eingestellt, könnten Anlagenbetreiber ihre Energiekosten jährlich um mitunter 30.000 Euro reduzieren. Diese Einsparnisse konnten an einer großen Anlage in Norddeutschland erzielt werden, dessen Betreiber die Rührwerke aufgrund der Promotionsergebnisse neu ausgerichtet hat. Dieser Wert übersteige sogar Abschätzungen, die Annas 2020 bestimmt hat.

Das Substrat in Biogasanlagen sei sehr zähflüssig, ähnlich wie Tapetenkleister oder Honig. „Langfaseriges Futter wie Gras neigt dazu, nach oben zu schwimmen und es bilden sich unterschiedliche Schichten. Idealerweise möchten wir die Masse aber homogen halten“, sagt Annas.

Er betrachtete unter anderem die Drehzahl, die Position in der Anlage und den Füllstand im Fermenterbecken. Das Ergebnis: Die typische Position der Rührwerke erleichtert zwar die Montage, erhöht aber auch den Zeitaufwand für die Durchmischung.

Zunächst simulierte Annas die Rühr- und Mischprozesse am PC, dann folgte der Test im Plexiglas-Modell im Strömungstechnik-Labor des Fachbereichs. „In Kooperation mit einem Rührwerkshersteller konnten wir die Ergebnisse dann in der Praxis an einer neu gebauten Biogasanlage in England prüfen. Die Zusammenarbeit war auch eine gute Möglichkeit, die Ergebnisse zu verbreiten“, sagt Annas. Er kombinierte bei seiner Promotion Methoden verschiedener Fachbereiche, zum Beispiel aus der Verfahrenstechnik für die Bestimmung der Zähigkeit oder der analytischen Mathematik, um die Laborwerte auf reale Anlagen zu übertragen.

Seine Promotion hat Annas Ende 2020 erfolgreich abgeschlossen. Strömungstechnik, Biogas und die FH Münster beschäftigen den Maschinenbauingenieur weiterhin: „Unserem Labor wurden zwei Nachfolgeprojekte bewilligt, so können wir weiter zum Thema forschen.“ Jetzt betreut Annas die Projekte als Nachwuchsprofessor am Fachbereich Maschinenbau. Mit einer halben Stelle ist er zudem in der Wirtschaft bei der 2G Energietechnik GmbH angestellt, einem Anbieter für Blockheizkraftwerke.

Angesichts der Gasknappheit will die Bundesregierung den Einsatz von Biogas wieder stärken und die Begrenzung der jährlichen Maximalproduktion aussetzen. Im Sinne einer effizienten Energiegewinnung wird die Optimierung der Anlagentechnik umso wichtiger.

17.8.2022 | Quelle: FH Münster | Solarserver © Solarthemen Media GmbH