In der zweiten Projektphase von „HyPerFerment“ soll eine 10 m³ Pilotanlage gebaut und unter realen Bedingungen an einer Biogasanlage getestet werden, um die Praxistauglichkeit und die Wirtschaftlichkeit der neuartigen Wasserstoffproduktion zu bewerten. Dieser Projektabschnitt baut inhaltlich auf den Erkenntnissen aus Phase I auf. Eine zeitliche Überlappung gewährleistet eine unterbrechungsfreie Fortsetzung der Arbeiten.
MicroPro führt die Selektion, Testung und Optimierung der wasserstoffproduzierenden Bakterienstämme auf unterschiedlichen Substraten durch. Neben den Substraten aus dem Regelbetrieb einer Biogasanlage werden auch die Rest- und Abfallstoffe aus Phase I zum Einsatz kommen. Für die Konstruktion der Pilotanlage werden anhand von Laborversuchen die erforderlichen Prozessparameter ermittelt. Zur Bewertung des Gesamtprozesses werden die Auswirkungen der Wasserstoffgärung auf die anschließende Biogasbildung (Methanogenese) untersucht.
MicroPro ist verantwortlich für den Anfahrbetrieb und den Langzeittest der Pilotanlage, erfasst sämtliche Prozessdaten und analysiert das wasserstoffhaltige Produktgas. Das für den Anfahrbetrieb benötigte Impfgut wird in laboreigenen Fermentern vorbereitet.
STREICHER stellt Engineeringleistungen zur Realisierung aller anlagentechnischen Herausforderungen zur Verfügung. Für Bau und der Errichtung der 10 m³ Pilotanlage wird ein Konzept entwickelt und das technische Verfahren entsprechend umgesetzt. Dies umfasst ebenso Untersuchungen zur Optimierung und Entwicklung eines innovativen Fermentationskonzeptes und der dazugehörigen Anlagenkomponenten im Hinblick auf Materialsituation, verfahrenstechnischem Scale-up und industrieller Anwendung der Ergebnisse. STREICHER übernimmt den Pilotanlagenbau, die technische Betreuung der Untersuchungen aller mechanischen Teile und unterstützt die Integration der Anlage in die bestehende Biogasanlage. Während des Demonstrationsbetriebes wird die Anlage ständig überwacht und regelmäßig inspiziert, um die Anlagentechnik und den Prozess weiter zu optimieren.
Anhand der ermittelten Daten aus dem Pilotbetrieb wird eine Scale-up-Version der Anlage erarbeitet.
Das FRAUNHOFER IFF übernimmt die wissenschaftlich-technische Begleitung und unterstützt die Entwicklung einer innovativen Prozessführung sowie die Optimierung des Betriebes der Demonstrationsanlage. Arbeitsschwerpunkte liegen im Bereich der Datenauswertung und Qualitätssicherung, sowie bei der Begleitung der Gasreinigung. Unterstützung erfolgt zudem bei Gaskompression, Speicherung und Fahrzeugbetankung. Für das Projekt stellt das FRAUNHOFER IFF ein Wasserstofffahrzeug für Anschauungszwecke zur Verfügung.
FRAUNHOFER IFF entwickelt eine Fließschemasimulation für den Demonstrationsprozess um perspektivisch dynamische Prozessabbildungen zu ermöglichen. Anhand von Betriebsparameterstudien sollen deren Konsequenzen vor der realen Testung abgeschätzt werden.
Eine techno-ökonomische Bilanzierung des realen Prozesses erfolgt um diesen abschließend zu optimieren, Potentiale zu heben und die Skalierbarkeit des umgesetzten Demonstrationsprozesses zu bewerten. Hierbei steht die Prüfung der Übertragbarkeit auf alternative Anwendungsfälle im Fokus, wobei Betriebs- und Verwertungskonzepte untersucht sowie das technische Risiko abgeschätzt und minimiert werden sollen.
