Ziele und Idee

Das Labor für Bioenergietechnik beschäftigt sich mit aktuellen Fragestellungen zur Energiebereitstellung aus nachwachsenden Rohstoffen. Der Fokus liegt dabei auf der Flexibilisierung der Energieproduktion, der Biogas-Anlagentechnik sowie der Biogasaufbereitung und -verwertung. In den Praktika des Bachelor- Studiengangs „Energietechnik und Erneuerbare Energien“ sowie dem Master „Renewable Energy Systems“ werden unter anderem Versuche zur Verbrennung von Biomasse oder Grundlagen zu thermodynamischen (Kreis) Prozessen durchgeführt.
Das Labor ist in das Institut für neue Energie-Systeme (InES) integriert, in welchem alle Forschungsaktivitäten zu den Themen Bioenergietechnik, Energiesystemtechnik und Solarenergietechnik zusammengefasst sind. Die anwendungsorientierten Forschungsvorhaben werden überwiegend in Zusammenarbeit mit mittelständischen Industriepartnern sowie mit Forschungseinrichtungen und Partnerhochschulen durchgeführt.

Labor G305

Laborausstattung und Aktivitäten

• Praktische Ausbildung der Studierenden im Bereich Bioenergietechnik
• Technische und ökologisch-ökonomische Anlagenoptimierung der Biogasherstellung
• Entwicklung und Untersuchung der Regelenergiebereitstellung durch Biogas
• Wärme- und verfahrenstechnische Simulation von thermodynamischen Kreisprozessen
• Analyse und Untersuchung von Holzheizkraftwerken
• Grundlagenuntersuchungen zur Biogasaufbereitung und -verwertung
• Simulation und Prozesssteuerung von Biogasanlagen

Verbrennungs- und Pyrolyse-Versuchsstand
Die kompakte und mobile Versuchsanlage erlaubt insbesondere im Praktikumsbetrieb einen umfassenden Einblick in die Verbrennung und Vergasung von (fester) Biomasse. Der Einfluss der variablen Luftzufuhr auf die Schadstoffe im Rauchgas kann anhand von Versuche und Mes-sungen detailliert im Praktikum durch die Studierenden bearbeitet werden. Zudem kann die Abhängigkeit der Pyrolyse-Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur messtechnisch erfassen werden


Blockheizkraftwerk
Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine modular aufgebaute Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird. Es kann damit z.B. auch Nutzwärme in ein angeschlossenes Nahwärmenetz eingespeist werden. Ein Mini-BHKW (Typ HKA-R S1) der Firma SenerTec soll im geplanten Praktikumsversuch eingesetzt werden. Zur Energieerzeugung durch den Zündstrahlmotor dient ein kombinierter Verbrennungsprozess aus Biogas und leichtem Heizöl. Im Praktikumsversuch soll eine energetische Betrachtung des BHKW bei unterschiedlichen Lastpunkten durchgeführt werden. Zudem kann die Abgaszusammensetzung untersucht werden.

Labor-Biogasanlage (kurz vor Inbetriebnahme)
Mit der Labor-Biogasanlage können den Studierenden die grundsätzlichen Zusammenhänge der Biogaserzeugung praxisnah vermittelt werden. Dazu zählt unter anderem die allgemeine Funk-tionsweise einer Biogasanlage, das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten, die not-wendige Mess- und Regelungstechnik, ebenso wie die Auswirkungen der Substratbeschaffen-heit und Temperatur auf die Biogaserzeugung und das reale Verhalten der Biogasanlage auf verschiedene Störgrößen. Durch zwei seriell betreibbare Behälter kann die Labor-Biogasanlage sowohl zweistufig als auch parallel betrieben werden. Zudem sind mit der Anlage auch detail-lierte wissenschaftliche Untersuchungen - beispielsweise zur Rührwerksoptimierung und Flexi-bilisierung - möglich.

Kaminofen – Scheitholzverbrennung und Pelletofen
Mit dem Kamin- und Pelletofen wird die Verbrennung von Festbrennstoffen im kleinen Leistungsbereich (bis zu 10kW) visualisiert und durch ein Rauchgasanalysegerät messtechnisch erfasst. Der Kamin- als auch der Pelletofen erlauben die getrennte Einstellung der Zufuhr von Primär- und Se-kundärluft. Im Kaminofen kann neben Scheitholz auch die Verbrennung von anderen Brennstoffen, wie Holz- oder Braunkohlebriketts erfolgen. Über die Rauchgasanalyse werden Sauerstoff- (O2), Kohlenstoffmonoxid- (CO) und Stickoxid- (NOX)-Konzentrationen gemessen und visualisiert, um damit die „Qualität“ der Verbrennung bewerten zu können. Neben der Luftzuführung können auch andere Einflussgrößen auf die Emissionen bei verschiedenen Brennstoffen oder Anheiz- bzw. Brennstoffzuführungsvorgängen untersucht werden.

Gärbehälter
Ein mobiler Gärbehälter (10l) mit einem einfachen Propeller- Rührwerk und einer Beheizung per Manschette wurde aufgebaut, um die Gaserzeugung durch Vergärung von Biomasse im Praktikum zu demonstrieren und zu visualisieren.
Verschiedene Einflussgrößen auf den Prozess der Biogaserzeugung, wie z. B. Temperatur, Faulraumbelastung und Durchmischung, können damit untersucht werden.

Eudiometer
Mittels des Eudiometers der Fa. Selutec kann durch Vergärung von bioaktiven Substraten die Menge und Zusammensetzung des entstehenden Biogases ermittelt werden. Das Eudiometer wird hierzu vollständig mit Flüssigkeit befühlt und mit dem offenen Ende in ein Bad der gleichen Flüssigkeit getaucht (Wasser). Aufgrund einer chemischen Reaktion, bei welcher Faulgase im temperierten Substrat entstehen, wird aus dem Eudiometer Wasser verdrängt. Das Volumen verdrängter Flüssigkeit entspricht dem Volumen des entstandenen (Bio) Gases.

Dampfkraftanlage
Mit dem Praktikumsprüfstand der Fa. Gunt kann das Verhalten von Dampfkraftanlagen unter verschiedenen Betriebsbedingungen untersucht und verstanden werden. Aufgrund des Einsatzes realer Komponenten können auch Aspekte wie Wartung, Reparatur, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik vermittelt werden. Der Versuchsaufbau besteht hierbei aus zwei Prüfstandsteilen:

  • Dampferzeugung: komplett funktionsfähiger Kleindampferzeuger mit gasbeheiztem Durchlaufkessel und geschlossenem Wasserkreislauf
  • Dampfturbine: einstufige axiale Impulsturbine

• Trockenschrank (Memmert UFE500)
• Veraschungsofen (Nabertherm, LVT5/11/P330)
• Mobiles Gasanalysesystem (Binder Engineering, COMBIMASS GA-m)
• Rauchgasanalysegerät (Testo 340)
• Simulationssoftware SIMBIA
• Simulationssoftware EBSILON

• Biogasanlagen
• Strom und Wärme aus fester Biomasse
• Energiewandlung in Kraft- und Arbeitsmaschinen
• Thermodynamik
• Industrial energy systems

• Verbesserung der Durchmischung in Biogasfermentern durch methodische Rührwerksoptimierung (BIOOPT-MIX)
• Integration von Biogasanlagen in Netze mit hohem Anteil fluktuierender Stromerzeuger (FlexFuture)
• Innovative Dampfspeicherkonzepte zur Entkopplung von Kraftwerkssteuerung und Stromproduktion
• Wissenschaftlich‐technische Evaluierung der Potentiale der energieeffizienten Nutzung der aus Holzhackschnitzel gewonnenen Wärmeenergie im Rahmen von Kraftwärmekopplung
• Experimentelle Untersuchung des Strömungsverhaltens von Rührwerken in Biogasfermentern
• Biogas in Bewegung: Untersuchung der Machbarkeit der dezentralen Nutzung von partiell aufbereitetem Biogas als Kraftstoff für die Landwirtschaft

Laborleitung und Team

Studiengangleiter und Studienfachberater Energietechnik und Erneubare Energien (Bachelor)
Prof. Dr.-Ing. Markus Goldbrunner
Tel. : +49 841 9348-3420
Raum : A128
E-Mail :
Laboringenieurin
Dipl.-Ing. (TU) Ping Idda
Tel. : +49 841 9348-2631
Raum : A121
E-Mail :
Laboringenieurin
Dipl.-Ing. (FH) Leslie Bauer
Tel. : +49 841 9348-4410
Raum : A121
E-Mail :
Labormeister
Jürgen Schwarzer
Tel. : +49 841 9348-4200
Raum : A205
E-Mail :