FlexBioNeuro

Sensorgestützte, flexible, zweistufige Biogasproduktion durch Regelung auf Basis eines künstlichen neuronalen Netzes – FlexBioNeuro
 
Das Hauptziel des Projekts ist die bedarfsgerechte Produktion von Biogas auf Basis einer intelligenten Steuerung. Durch die Einspeisung verschiedener Substratmischungen in den Hauptfermenter wird die Gasproduktion gezielt eingestellt. Die Steuerung basiert auf einem sensorgestützten Echtzeit-Messsystem. Die Datenerfassung erfolgt im Minutenbereich.

Das Regelsystem soll Biogasanlagenbetreibern ermöglichen, die Erlöse an der Strombörse (z.B. EPEX Spot SE – European Power Exchange Spot SE) im Day-Ahead-Markt und ggf. im Intraday-Markt zu maximieren und gleichzeitig den Substrateinsatz zu minimieren.

Dem Regelmodell wird z. B. ein Lastprofil übergeben, das sich aus der Teilnahme am Day-Ahead-Markt für den Folgetag ergibt.Aus diesem Lastprofil werden die Einspeisemengen für das Substrat (Mais, Gülle, Mist) unter Berücksichtigung der Prozessgrenzen der Biogasanlage per Fuzzy-Logik berechnet.

Ziel für das Steuerungsmodell:

1. Vorgabe des gewünschten Lastprofils (aus Day-Ahead-Auktion oder Intraday-Auktion)
2. Berechnung der Einspeiseintervalle und der Massenströme für die Einspeisung, um das gewünschte Lastprofil mit möglichst geringem Materialeinsatz fahren zu können
3. Entwurf einer Einspeiseplanempfehlung für den Betreiber der Anlage

Regelung auf Basis von maschinellem Lernen:
Das Regelungsmodell soll die komplexen, biologischen Prozesse dieses Anlagenkonzepts auf der Basis von maschinellen Lernalgorithmen abbilden. Dazu wird ein Datensatz von etwa 100 Versuchen erzeugt.

Datengenerierung über Online-Messungen an einer realen Anlage:
Um die für die Prozessstabilität wichtigen Randbedingungen für das Regelmodell im Hydrolysereaktor und im Fermenter festlegen zu können, werden in beiden Behältern folgende Parameter online gemessen:

• pH-Wert (pH-Elektrode)
• Trockensubstanzgehalt (NIR-Sensor)
• Essigsäurekonzentration(NIR-Sensor)
• FOS/TAC
• Temperatur (pt 100)

Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, praktische Lösungen im Bereich der Mess- und Regeltechnik zu liefern. Das Konzept wird auf andere Anlagen übertragbar sein, jedoch wird für jede Anlage die Erstellung einer gewissen Menge an Trainingsdaten notwendig sein. Diese Lösungen dienen dazu, die Biogasproduktion zu flexibilisieren und damit die Auslastung der vorhandenen Gasspeicherkapazitäten zu verbessern.