Für seine Promotion zu Rührwerken in Biogasanlagen hat Sven Annas vom Fachbereich Maschinenbau der FH Münster den Promotionspreis der Hochschule sowie den Bernard-Rincklake-Preis erhalten. In Biogasanlagen produzieren Bakterien Methangas aus Reststoffen wie Gülle, Gras oder Hühnermist. Damit alle Reaktionspartner, also die Mikroorganismen und ihr Futter, miteinander in Kontakt kommen, durchmischen Rührwerke die Masse. Je effizienter die Rührer arbeiten, desto effektiver ist die Biogasgewinnung, heißt es bei der FH Münster. (Titelbild: Countrypixel / stock.adobe.com)

„In meiner Promotion habe ich mich auf Paddelrührwerke konzentriert. Das ist eines der gängigsten Rührwerke, die aufgrund ihres großen Durchmessers besonders bei hohen Feststoffgehalten eingesetzt werden“, erläutert Annas. 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“, so der Maschinenbauingenieur.

Wie hoch die Drehzahl der Rührwerke eingestellt ist, an welcher Position sie in der Anlage montiert sind oder auch wie hoch der Füllstand im Becken ist – all das hat Einfluss auf die Menge an produziertem Biogas und auf den Energieverbrauch des Mischprozesses. „Die Standardposition für die Rührwerke ist zwar einfach zu montieren, aber nicht optimal für den Zeitaufwand, den es braucht, um die Masse zu durchmischen“, so der Preisträger.

Ist der Rührprozess optimal eingestellt, können Energiekosten deutlich sinken

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

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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“, so der Wissenschaftler weiter.

Für die Forschungsaktivitäten waren Fertigkeiten aus den verschiedensten Bereichen gefragt. So kam neben Strömungstechnik auch analytische Mathematik zum Einsatz, um Laborwerte rechnerisch auf reale Biogasanlagen zu übertragen. Mit Verfahrenstechnik ging Annas der Frage nach, wie sich die Zähigkeit der unterschiedlichen Biomassen bestimmen lässt.

Forschung geht weiter: Zwei Nachfolgeprojekte bewilligt

Seine Promotion hat Annas Ende 2020 erfolgreich abgeschlossen. Dabei betreuten ihn Prof. Hans-Arno Jantzen von der FH Münster und Prof. Uwe Janoske von der Bergischen Universität Wuppertal. Strömungstechnik, Biogas und die FH Münster beschäftigen den Maschinenbauingenieur auch weiterhin. „Unserem Labor wurden zwei Nachfolgeprojekte bewilligt, so können wir weiter zum Thema forschen“, sagt Annas. Jetzt betreut er die Projekte als Nachwuchsprofessor am Fachbereich Maschinenbau. Mit einer halben Stelle ist er zudem in der Wirtschaft beim BHKW-Experten 2G Energietechnik GmbH angestellt.          

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