Entwicklung und Erprobung eines Online-Messsystems für Biogasanlagen auf Basis der Nah-Infrarot-Reflexionsspektroskopie (NIRS)

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dc.contributor.advisorJungbluth, Thomasde
dc.contributor.authorStockl, Andreade
dc.date.accepted2013-10-30
dc.date.accessioned2024-04-08T08:49:25Z
dc.date.available2024-04-08T08:49:25Z
dc.date.created2014-01-27
dc.date.issued2013
dc.description.abstractDue to the EU?s and Germany?s political goals of expanding the use of renewable energy sources, the utilization of biomass for energy supply is expected to continue growing in the coming years. Consequently, the efficiency of biogas plants will have to be improved further. This applies both to raising the energy yield from the input materials and exploiting the full potential of the technical installations. During the four phases of the anaerobic digestion (AD) process, volatile fatty acids such as acetic and propionic acids are produced as intermediates. These compounds can be used as indicators of the function and stability of the digestion process. So far, volatile fatty acids have to be determined by sampling the digester content and analyzing the sample in the laboratory (e.g., by gas chromatography). It is thought that by using near-infrared-reflection spectroscopy (NIRS) for online measuring, the management and control of biogas plants could be facilitated, considerably. This was to be investigated in a project funded by the Baden-Württemberg Ministry of Rural Areas and Consumer Protection within the ?research platform on bioenergy? Baden-Württemberg?. In this study, a NIR-measurement system was calibrated for determining the concentration of volatile fatty acids in two semi-continuously operated, bench-scale digesters at mesophilic and thermophilic temperature level. For each of the two digesters, one NIR-sensor was calibrated for acetic and propionic acid, and a second one for total acid equivalents. The experimental studies were divided into three stages. The chapters of this research work consist of three peer-reviewed papers that describe these experiments.en
dc.description.abstractAufgrund der Anforderungen und Ziele der EU und Deutschlands am Ausbau regenerativer Energiequellen wird der Anteil der Energieerzeugung aus Biomasse in den nächsten Jahren deutlich zunehmen. Damit ist auch die Forderung nach einer kontinuierlichen Effizienzsteigerung der Biogasanlagen verbunden. Das entspricht einer verbesserten energetischen Ausnutzung der eingesetzten Substrate und der gezielten Ausschöpfung des technischen Potenzials von Biogasanlagen. Flüchtige Fettsäuren wie Essig- und Propionsäure sind Zwischenprodukte, die im Verlauf des vierstufigen anaeroben Abbauprozesses entstehen. Sie sind als Indikatoren für eine sichere Funktion der biologischen Prozessabläufe und für die Stabilität des Verfahrens nutzbar. Da die Bestimmung der Konzentrationen an Fettsäuren im Biogasfermenter bisher nur nach Probenahme und chemischer Analyse der Substrate mittels Gas-Chromatographie möglich war, könnte durch eine Online-Datenerfassung über die Nah-Infrarot-Reflexionsspektroskopie (NIRS) eine wesentliche Verbesserung des Betriebes von Biogasanlagen bis hin zu einer Regelung ermöglicht werden. Dies wurde im Rahmen der ?Zukunftsoffensive IV ? Bio-energie-Forschungsplattform Baden-Württemberg? in einem durch das Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg finanzierten Forschungsprojektes untersucht. Die Kalibration eines NIR-Messsystems auf den Gehalt an flüchtigen Fettsäuren erfolgte im Rahmen dieser Arbeit an zwei semikontinuierlich betriebenen, halbtechnischen Biogasfermentern (mesophile und thermophile Betriebsweise. Es wurde jeweils ein NIR-Sensor pro Fermenter auf Essig- und Propionsäure, sowie auf das Gesamtsäureäquivalent kalibriert. Im Forschungsvorhaben konnten drei größere Versuchsabschnitte realisiert werden, die in der vorliegenden Arbeit in Form von referierten Artikeln repräsentiert sind.de
dc.identifier.swb400138689
dc.identifier.urihttps://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/5783
dc.identifier.urnurn:nbn:de:bsz:100-opus-9445
dc.language.isoger
dc.rights.licensecc_by-nc-nden
dc.rights.licensecc_by-nc-ndde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
dc.subjectBiogasen
dc.subjectRenewable energyen
dc.subjectProcess monitoringen
dc.subjectNear-infrared reflection spectroscopy (NIRS)en
dc.subjectADM1en
dc.subjectNah-Infrarot-Reflexionsspektroskopie (NIRS)de
dc.subjectADM1de
dc.subject.ddc630
dc.subject.gndBiogasde
dc.subject.gndErneuerbare Energiende
dc.subject.gndProzessüberwachungde
dc.titleEntwicklung und Erprobung eines Online-Messsystems für Biogasanlagen auf Basis der Nah-Infrarot-Reflexionsspektroskopie (NIRS)de
dc.title.translatedDevelopment and testing of an online measurement system for biogas plants based on near-infrared reflection spectroscopy (NIRS)de
dc.type.dcmiTextde
dc.type.diniDoctoralThesisde
local.accessuneingeschränkter Zugriffen
local.accessuneingeschränkter Zugriffde
local.bibliographicCitation.publisherPlaceUniversität Hohenheimde
local.export.bibtex@phdthesis{Stockl2013, url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/5783}, author = {Stockl, Andrea}, title = {Entwicklung und Erprobung eines Online-Messsystems für Biogasanlagen auf Basis der Nah-Infrarot-Reflexionsspektroskopie (NIRS)}, year = {2013}, school = {Universität Hohenheim}, }
local.export.bibtexAuthorStockl, Andrea
local.export.bibtexKeyStockl2013
local.export.bibtexType@phdthesis
local.faculty.number7de
local.institute.number740de
local.opus.number944
local.universityUniversität Hohenheimde
local.university.facultyState Institutesen
local.university.facultyLandesanstaltende
local.university.instituteState Institute of Farm Machinery and Farm Structuresen
local.university.instituteLandesanstalt für Agrartechnik und Bioenergiede
thesis.degree.levelthesis.doctoral

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