Prozesszustandsklassifikation in Biogasanlagen zur Optimierung der Beschickung und der Gasproduktion

Technologieangebot
Für die Patentanmeldung Prozesszustandsklassifikation in Biogasanlagen zur Optimierung der Beschickung und der Gasproduktion sucht die ESA Patentverwertungsagentur Sachsen-Anhalt GmbH einen Kooperationspartner, Lizenznehmer oder Käufer.

Gegenstand der Erfindung
Die Erzeugung von Biogas ist besonders bei der anaeroben Co-Fermentation komplex und erfolgt über eine Vielzahl von Zwischenprodukten. Wenn die Substratzufuhr hinsichtlich Raumbelastung und Zusammensetzung nicht homogen ist, wird eine optimale Prozessfüh-rung schwierig. Insbesondere die Vergärung von außerlandwirtschaftlichen Co-Substraten und die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen sind mit offenen Fragen verbunden. Daher werden meist die energetischen und ökonomischen Potentiale der Biogasanlagen nicht voll ausgenutzt.
Die Prozessführungen werden zunehmend mit instrumentierten Anlagen versehen, welche in der Regel Prozessparameter erfassen, anzeigen und beispielsweise Über-/Unterschreitung von Grenzwerten signalisieren. Eine Online-Messtechnik und Analyse erfolgt in der Regel nicht. Daher steht die Aufgabe der Entwicklung einer praxisrelevanten Lösung zur Steuerung der Beschickung und der Gasproduktion.
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Klassifikation des Prozesszustandes von Anlagen zur Optimierung einer anaeroben Biogasproduktion. Dabei werden ausschließlich online messbare Prozessgrößen verwendet. Der jeweils ermittelte Prozesszustand wird durch die Ausgabe einer definierten Betriebsklasse charakterisiert. Diese kann entweder als Monitoring- bzw. Entscheidungshilfesystem den Anlagenfahrer bei seinen Prozesseingriffen (z. B. Zusammensetzung und Menge der zugeführten Substrate) unterstützen oder als Steuerinformation direkt für die Realisierung von automatischen Prozesseingriffen genutzt werden.
Das Verfahren arbeitet auf der Basis eines Künstlichen Neuronalen Netzes. Für die Bildung und das Training des Klassifikators wird ein speziell entwickeltes Softwaretool EmSoft verwendet. Es basiert auf Verfahren der Computational Intelligence und stellt ein universelles Werkzeug zum Generieren der leistungsfähigen Algorithmen für ein Monitoring biotechnologischer Prozesse dar. EmSoft arbeitet auf einem PC-System. Es ist jedoch ebenso möglich, den Klassifikator auf eine microcontrollerbasierte Zielplattform zu übertragen. Diese ist in der Lage, PC-unabhängig die Klassifikationsaufgabe an der Biogasanlage durchzuführen. Systeme mit Microcontroller weisen dabei im Vergleich zu PC-basierten Systemen erhebliche Vorteile im Hinblick auf Robustheit und Investitionskosten aus.

Das Verfahren ermöglicht eine kostengünstige und online-fähige Prozessüberwachung sowie einen Anlagenbetrieb mit stabiler und hoher Biogasausbeute. Ein Umkippen des Prozesses kann somit nicht nur verhindert, sondern der Wirkungsgrad der Biogasanlage auch erheblich optimiert werden.

Ein Antrag auf Erteilung eines deutschen Patentes ist gestellt.