BIOSONATOR

Der BIOSONATOR ist ein Komplettsystem mit Hochleistungs-Ultraschall zur Effizienzsteigerung und Energiegewinnung in Biogasanlagen. Es wurde 2011 im Rahmen eines ZIM-Projekts entwickelt. Mittlerweile wurden über 100 Anlagen nicht nur im Inland erfolgreich ausgerüstet.

Der BIOSONATOR ist das gemeinschaftlich entwickelte Produkt eines Konsortiums mit großer Erfahrung auf dem Gebiet der Biogasanlagentechnik. Zusammen haben die Unternehmen ULTRAWAVES (Hochleistungs-Ultraschall in Wasser- und Umwelttechnologien), IGEA (Anlagenplanung), Kotlarek (Verrohrung von Biogasanlagen) und Matzdorf (Automatisierung verfahrenstechnischer Anlagen) inzwischen mehr als 100 Anlagen im In- und Ausland erfolgreich geplant und mit Ihren Technologien ausgerüstet.

Entwicklerkonsortium des BIONSONATORS

Mit gebündeltem Know-how sind die vier Unternehmen 2011 im Rahmen eines ZIM-Projektes (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) angetreten, um ein Komplettsystem rund um die Spitzentechnologie Hochleistungs-Ultraschall zur Effizienzsteigerung von Biogasanlagen zu entwickeln. Fokus lag auf dem Ziel, eine einfache Lösung für den Betreiber zu konstruieren, die unmittelbar in den Betrieb eingebunden werden kann, ohne dass zusätzliche Technik notwendig ist (Plug & Play). Das Ergebnis ist ein Komplettpaket aus Nasszerkleinerer, Pumpe, ULTRAWAVES Ultraschallsystem und intelligenter MSR-Technik, das in einem kompakten 10‘-Standardcontainer einsatzbereit an den Kunden geliefert wird – der BIOSONATOR.

Einsatzgebiete und Vorteile

Mit dieser innovativen Technologie können insbesondere schwer aufschließbare, faserige und raue Biomasse-Suspensionen (Gras, Mist etc.) behandelt werden. Der Betreiber bleibt somit unabhängig von den gut fermentierbaren Edelsubstraten (z.B. Mais). Vorzugsweise wird ein Rezirkulationsstrom aus dem Nachgärer in den Hauptfermenter mit dem BIOSONATOR bearbeitet.

Mögliche Einbindung des BIOSONATORS in Biogasanlagen

Die Biomasse wird aufgeschlossen und eine erhöhte mikrobiologische Aktivität im Fermenter erreicht. Die Folge vom intensivierten Prozess ist eine deutlich erhöhte Biogasproduktion (in der Regel 10 bis 15%), die einem nur geringen Energieaufwand gegenüber steht. Die Amortisationszeit der Investition beträgt 3 bis 5 Jahre und ist damit entsprechend kurz. Die Anbindung des Containers an die Biogasanlage ist einfach. Es sind Anschlüsse für den Zu- und Ablauf von Substrat und Spülwasser an der Außenseite vorhanden. Lediglich ein Elektroanschluss (400 V, 32 A, TN-S Netz) wird zum Einsatz benötigt.

Ausrüstung und technischer Aufbau

Im Kern des BIOSONATORS befinden sich vier Aggregate, angeordnet im technologischen Ablauf:

  • Nasszerkleinerer mit Stirnradgetriebemotor (2,2 kW Antriebsleistung)
  • Modifizierte Exzenterschneckenpumpe mit Stirnradgetriebemotor (1,5 kW Antriebsleistung) und Frequenzumformer
  • Hochleistungs-Ultraschallsystem (ULTRAWAVES/SONOTRONIC) mit 5 kW Anschlussleistung
  • Volumenstrommesser

Fließdiagramm des BIOSONATORS

Die einzelnen Elemente sind mit Edelstahlrohren (DN 100 und DN 65) verbunden. Sämtliche Armaturen besitzen die gleiche Edelstahlqualität.

Innerhalb des BIOSONATORS werden folgende Parameter erfasst und verarbeitet:

  • Volumenstrom
  • Temperatur
  • Druck
  • Schallleistung in Prozent (Ausgangsparameter des Ultraschall-Steuergerätes)
  • Betriebszeit

Die Automatisierung erfolgt mit einer SIMATIC S7-300 Baugruppe von Siemens. Das Anlagenfließbild sowie die erfassten Messwerte werden auf einem Touch-Multipanel visualisiert. Über eine Datenschnittstelle kann das Steuerungssystem des BIOSONATORS in das Leitsystem der Biogasanlage eingebunden werden. Stromversorgung, Leistungsschaltungen und die MSR-Technik sind in einem Wandschaltschrank untergebracht.

Optimierter Betrieb - Gesteigerte Anlageneffizienz

Der BIOSONATOR kann optional im Automatik- (Normzustand) und Handbetrieb gefahren werden. Die Exzenterschneckenpumpe saugt die Biosuspension zunächst durch den Nasszerkleinerer. Hier werden langfaserige Feststoffteile zerkleinert, um einen stabilen Pumpenbetrieb zu gewährleisten. Das ULTRAWAVES Ultraschallsystem ist auf der Druckseite der Pumpe angeordnet. Die durch den Ultraschall bedingten Druckschwankungen erzeugen enorme Kavitationskräfte, die die Biomassestruktur aufbrechen. Mit dem Aufschluss wird die Biomasse leichter verfügbar gemacht, der Faulprozess intensiviert und mehr Biogas produziert.

Alternativ kann der Betreiber bei konstanter Biogasmenge die Fütterung reduzieren. Zusätzlich wird der Methangehalt gesteigert und damit die Qualität des Biogases verbessert. Das durch die Anwendung von Ultraschall simultan induzierte Absinken der Viskosität führt zudem zur Einsparung des Eigenstromverbrauchs der Anlage.

Zur Aufrechterhaltung eines stabilen, unterbrechungsfreien Betriebes des BIOSONATORS ist ein zeitgesteuertes Spülsystem eingebaut. Damit wird eine hohe Standzeit des Ultraschallsystems gewährleistet. Durch die permanente Erfassung und Überwachung der verfahrensspezifischen Hauptparameter ist der Anlagenbetreiber somit ständig in der Lage, den BIOSONATOR optimal zu betreiben.

Betriebsparameter

 

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