Der Opti-Methan Rechner ermöglicht eine Abschätzung der Methanbildung in den beheizten Prozessstufen einer Biogasanlage sowie im Gärrestlager in Abhängigkeit von Anlagen- und Prozessparametern. Er kann als Hilfsmittel für eine verbesserte Bewertung der Methanbildung bei der Konzipierung von Biogasanlagen oder als Instrument zur Optimierung der Prozessführung in bestehenden Anlagen verwendet werden.

Alle Nutzereingaben erfolgen lokal im Browserfenster ohne Übertragung an einen Server. Damit die Eingaben nach dem Schließen des Browsers nicht verloren gehen, sind das Speichern in lokale Dateien sowie das spätere Laden möglich. So kann auch schnell zwischen mehreren Eingabevarianten gewechselt werden.

Der Opti-Methan Rechner stellt zwei Berechnungsoptionen zur Verfügung:

1) Kennzahlen und Optimierung einer bestehenden Biogasanlage

Basierend auf der Eingabe von Eingangsdaten zu Fermentervolumen, Substrateinsatz, Gasproduktion und Gärrestlagerung einer bestehenden Biogasanlage werden zunächst ProzessKennzahlen der Anlage ausgegeben. Im Anschluss können Optimierungsrechnungen durchgeführt bzw. es kann die Änderung der Methanbildung bei Variation von Prozessparametern berechnet werden.

2) Abschätzung der Methanbildung in Abhängigkeit von Prozessparametern    (derzeit nicht verfügbar)

Nach Angabe von Fermentervolumen bzw. Faulraumbelastung, Substrateinsatz und Gärrestlagerung kann die Methanbildung in den beheizten Prozessstufen einer Biogasanlage sowie die Methanbildung bei der Gärrestlagerung abgeschätzt werden.

Hier werden das Arbeitsvolumen aller beheizten und gasdicht abgedeckten Gärbehälter (Fermenter, Nachgärer) angegeben. Die folgenden Kennzahlen berechnen sich jeweils auf das gesamte Arbeitsvolumen des temperierten und abgedeckten Fermenterraums.
Hinweis: Es sind immer Arbeitsvolumen und Temperatur einzugeben. (Kennzeichnung mit Häkchen)

Wählen Sie hier die der Biogasanlage zugeführten Substrate aus und geben Sie die durchschnittliche Zugabemenge je Substrat in Tonnen pro Tag an. Nach Auswahl eines Substrates werden Standardwerte für Trockenmassegehalt und organische Trockenmasse angezeigt. Da diese Werte für gleiche Substrate jedoch sehr unterschiedlich ausfallen können und einen großen Einfluss auf die Berechnung haben, wird empfohlen, hier eigene Messwerte je Substrat einzutragen, um die Genauigkeit der Berechnung zu erhöhen. Der Rechner nutzt weiterhin substratspezifische Standardwerte für Methanbildungspotenziale. Liegen betriebseigene Messungen des Methanpotenzials (Batch-Gärtest nach VDI 4630) für die Substrate vor, so können diese ebenfalls eingetragen und für die Berechnung genutzt werden.
Hinweis: Es werden nur vollständige Eingaben berücksichtigt. (Kennzeichnung mit Häkchen)

Geben Sie hier die durchschnittliche tägliche Biogasproduktion als normiertes Volumen (Standardbedingungen: 0°C, 1 bar, trockenes Gas) sowie den mittleren Methangehalt im produzierten Biogas der Anlage an. Für die Berechnung der Methanbildung im Gärrestlager sind Angaben zur Lagertemperatur und Lagerdauer des Gärrestes notwendig.
Hinweis: Nur bei vollständigen Eingaben können die Kennzahlen korrekt berechnet werden.

Basierend auf den angegebenen Anlagendaten werden Kennzahlen zu Prozessparametern und Methanbildung in den beheizten Prozessstufen der Biogasanlage (Fermenter & Nachgärer) und bei der Gärrestlagerung berechnet.

• 04 mittlere Verweilzeit (Fermenter & Nachgärer):
  Die mittlere hydraulische Verweilzeit in der Anlage bezieht sich auf das gesamte Arbeitsvolumen der beheizten und gasdicht abgedeckten Gärbehälter.
• 05 Faulraumbelastung (Fermenter & Nachgärer):
  Die Faulraumbelastung gibt die tägliche Zufuhr an organischer Trockenmasse der Substrate bezogen auf das gesamte Arbeitsvolumen der beheizten und gasdicht abgedeckten Gärbehälter an.
• 06 mittleres Methanpotenzial der Substratmischung:
  Sofern keine betriebseigenen Messdaten zu den Methanpotenzialen der Substrate angegeben werden, beruht die Berechnung des mittleren Methanpotenzials der Substratmischung auf Standardwerten. Diese können bei variierenden Eigenschaften der Substrate von den tatsächlichen Kennwerten der eingesetzten Substrate abweichen.
• 07 Methanausbeute Fermenter/Nachgärer (FM):
  Die Methanausbeute entspricht dem produzierten Methanvolumen in der Biogasanlage je Tonne Frischmasse der zugegebenen Substratmischung.
• 08 Methanausbeute Fermenter/Nachgärer (oTM):
  Die Methanausbeute entspricht dem produzierten Methanvolumen in der Biogasanlage je Tonne organischer Trockenmasse der zugegebenen Substratmischung.
• 09 Ausnutzung des Methanpotenzials der Substratmischung:
  Die Substratausnutzung beschreibt das Verhältnis der in der Biogasanlage erzielten Methanausbeute zum Methanpotenzial der Substratmischung.
• 10 Methanproduktion:
  Die Methanproduktion beschreibt das täglich produzierte Methanvolumen in der Biogasanlage.
• 11 spezifische Methanproduktion:
  Die spezifische Methanproduktion beschreibt das täglich produzierte Methanvolumen in der Biogasanlage je Kubikmeter Arbeitsvolumen der Gärbehälter (Fermenter & Nachgärer).
• 12 Reaktionsgeschwindigkeit:
  Die Reaktionsgeschwindigkeit beschreibt die Geschwindigkeit der Substratumsetzung in der Biogasanlage. Der Wert is abhängig von den Eigenschaften der Substratmischung, der Leistungsfähigkeit der Mikroorganismenpopulation in der Biogasanlage, sowie anlagenspezifischen Prozessbedingungen, wie Prozesstemperatur und Temperaturverteilung, Durchmischung, u.ä.
• 13 im Fermenter/Nachgärer nicht umgesetztes Methanpotenzial:
  Der Wert entspricht dem im Gärrest noch vorhandenen, umsetzbaren Methanpotenzial bezogen auf die organische Trockenmasse des Substratinputs.
• 15 Restgaspotenzial (Methanausbeute bei 20°C, 60 Tage):
  Hier wird das Restgaspotenzial, d.h. das bei Gärrestlagerung bei 20°C über 60 Tage gebildete Methanvolumen bezogen auf die organische Trockenmasse des Substratinputs angegeben. Für die Ermittlung des Restgaspotenzials muss die Kinetik der Methanbildung bei der Gärrestlagerung geschätzt werden, die Angaben sind daher mit Unsicherheiten behaftet.
• 16 Restgaspotenzial (Methanausbeute bei 20°C, 60 Tage):
  Hier wird das Restgaspotenzial, d.h. das bei Gärrestlagerung bei 20°C über 60 Tage gebildete Methanvolumen bezogen auf die Frischmasse des Gärrestes angegeben. Für die Ermittlung des Restgaspotenzials muss die Kinetik der Methanbildung bei der Gärrestlagerung geschätzt werden, die Angaben sind daher mit Unsicherheiten behaftet.
• 17 relatives Restgaspotenzial (Methanausbeute bei 20°C, 60 Tage):
  Das relative Restgaspotenzial schätzt den Anteil des bei Gärrestlagerung bei 20°C über 60 Tage gebildete Methanvolumens an dem in den beheizten Prozessstufen der Biogasanlage täglich gebildeten Methanvolumens. Für die Ermittlung des Restgaspotenzials muss die Kinetik der Methanbildung bei der Gärrestlagerung geschätzt werden, die Angaben sind daher mit Unsicherheiten behaftet.
• 18 Methanbildung im Gärrestlager (oTM):
  Die Methanbildung im Gärrestlager (oTM) beschreibt das Methanvolumen, welches über die angegebene Lagerdauer des Gärrestes bei angegebner mittlerer Lagertemperatur gebildet wird, je Tonne der organischen Trockenmasse des Substratinputs. Es wird die stufenweise Füllung des Gärrestlagers während der Lagerdauer berücksichtigt.
• 19 Methanbildung im Gärrestlager (FM):
  Die Methanbildung im Gärrestlager (FM) beschreibt das Methanvolumen, welches über die angegebene Lagerdauer des Gärrestes bei angegebener mittlerer Lagertemperatur gebildet wird, je Tonne Frischmasse des Gärrestes. Es wird die stufenweise Füllung des Gärrestlagers während der Lagerdauer berücksichtigt.

Die Kennzahlen bei aktuellem Anlagenbetrieb können im Folgenden optimiert werden. Wählen Sie hierzu bitte eine Zielgröße aus und legen Sie den Wert fest, der für diesen Zielparameter erreicht werden soll. Anschließend werden die Kennzahlen bei geänderter Prozessführung entsprechend der vorgegebenen Zielgröße berechnet. Die angepassten Kennzahlen können direkt mit den Kennzahlen des aktuellen Anlagenbetriebes verglichen werden. Es kann nur jeweils eine Zielgröße angepasst werden.
Hinweis: Neben der Auswahl der Zielgröße ist auch immer ein Zielwert anzugeben (lässt sich danach einfach variieren).

• Methanproduktion
  Für die Berechnung der Kennzahlen bei geänderter Prozessführung wird von einer gleichbleibenden Zusammensetzung der Substratmischung ausgegangen. Für eine höhere Methanproduktion ist eine höhere Substratzufuhr notwendig. Dadurch steigt die Faulraumbelastung und es sinkt die mittlere Verweilzeit im Fermenterraum. Die Methanausbeute in der Biogasanlage nimmt ab während mit einem höheren Restgaspotenzial und einer höheren Methanbildung im Gärrestlager zu rechnen ist.
• Methanausbeute
  Für die Berechnung der Kennzahlen bei geänderter Prozessführung wird von einer gleichbleibenden Zusammensetzung der Substratmischung ausgegangen. Eine höhere Methanausbeute wird durch eine längere Verweilzeit des Substrates im beheizten Fermenterraum erreicht. Hierzu muss bei gleichbleibendem Fermenterraum die Substratzufuhr verringert werden, die Faulraumbelastung sinkt. Bei höherer Substratausnutzung in der Biogasanlage können das Restgaspotenzial und die Methanbildung im Gärrestlager reduziert werden.
• Substratausnutzung
  Für die Berechnung der Kennzahlen bei geänderter Prozessführung wird von einer gleichbleibenden Zusammensetzung der Substratmischung ausgegangen. Eine höhere Substratausnutzung in der Biogasanlage erfordert eine Erhöhung der Methanausbeute im Fermenter/Nachgärer. Um dies durch Anpassung der Prozessparameter zu erreichen, muss die Verweilzeit des Substrates in den beheizten Prozessstufen der Biogasanlage erhöht werden. Entsprechend ist eine Reduzierung von Substratzufuhr und Faulraumbelastung notwendig. Bei höherer Substratausnutzung in der Biogasanlage können das Restgaspotenzial und die Methanbildung im Gärrestlager reduziert werden.
• Faulraumbelastung
  Für die Berechnung der Kennzahlen bei geänderter Prozessführung wird von einer gleichbleibenden Zusammensetzung der Substratmischung ausgegangen. Eine Erhöhung der Faulraumbelastung der Biogasanlage wird durch Steigerung der Substratzufuhr erreicht. Dadurch sinkt die mittlere Verweilzeit des Subsrates in den beheizten Prozessstufen der Biogasanlage, die Methanausbeute aus dem Substrat und die Substratausnutzung nehmen entsprechend ab. Durch Erhöhung der Substratzufuhr steigt die Methanproduktion. Eine geringere Substratausnutzung ist mit einem steigenden Restgaspotenzial und höherer Methanbildung im Gärrestlager verbunden.
• mittlere Verweilzeit
  Für die Berechnung der Kennzahlen bei geänderter Prozessführung wird von einer gleichbleibenden Zusammensetzung der Substratmischung ausgegangen. Eine Erhöhung der mittleren hydraulischen Verweilzeit in der Biogasanlage wird durch Reduzierung von Substratzufuhr und Faulraumbelastung erreicht. Bei längerer Verweilzeit des Substrates in den beheizten Prozessstufen der Biogasanlage erhöhen sich die Methanausbeute und die Substratausnutzung. Durch die reduzierte Substratzufuhr nimmt jedoch die Methanproduktion ab. Es können geringere Restgaspotenziale und eine reduzierte Methanbildung im Gärrestlager erreicht werden.
• Restgaspotenzial
  Für die Berechnung der Kennzahlen bei geänderter Prozessführung wird von einer gleichbleibenden Zusammensetzung der Substratmischung ausgegangen. Um eine Verringerung des relativen Restgaspotenzials des Gärrestes über Änderung der Prozessparameter zu erzielen, ist eine Erhöhung der Verweilzeit des Substrates durch Reduzierung der Substratzufuhr notwendig. Mit steigender Verweilzeit nehmen die Methanausbeute im Fermenter/Nachgärer und die Substratausnutzung zu. Durch die geringere Substratzufuhr sinkt jedoch die Methanproduktion in der Anlage. Ein geringeres Restgaspotenzial des Gärrestes bewirkt eine geringere Methanbildung im Gärrestlager.
• Lagertemperatur / Lagerdauer
  Für die Berechnung der Kennzahlen bei geänderten Lagerbedingungen im Gärrestlager wird von einer gleichbleibenden Zusammensetzung der Substratmischung und gleichbleibendem Anlagenbetrieb ausgegangen. Änderungen ergeben sich nur bei der Methanbildung im Gärrestlager. Bei Erhöhung der Lagertemperatur und Verlängerung der Lagerzeit steigt die Methanbildung im Gärrestlager, bei geringerer Lagertemperatur und kürzerer Lagerdauer nimmt die Methanbildung im Gärrestlager ab.

Hinweis: Benutzen Sie das Range-Element (Schieber) zur schnellen Variation des Zielwerts der Zielgröße und beobachten dabei die Veränderung der berechneten Kennzahlen.

Ergebnisspeicherung

Mit dem Schalter Kopieren wird der Inhalt der Kennzahltabelle in die Windows-Zwischenablage als unformatierter Text mit Tabulator-Trennzeichen geschrieben. Durch anschließendes Einfügen dieses Textes vorzugsweise in ein Programm zur Tabellenkalkulation (z.B. Excel oder LibreOffice Calc) oder notfalls einen Texteditor sind die Ergebniswerte der Optimierung weiter verarbeitbar und können auf diese Weise auch gespeichert werden. Die Formatierung der Einheiten wird nicht übertragen.

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