共同合作优化工厂
进料粪肥，收益率提升
从外表上看，Biocraft Nohra的沼气厂虽然很大，但却很普通。该设施位于魏玛附近格拉姆梅特市同名的小地区，在许多方面都有所不同。经营者和所有者本身不是农民，但非常重视与该地区农业部门的密切合作。与此同时，他们也乐于接受新观点，力求进一步发展这一制度。因此，该工厂成为FlexPump研究项目的合作伙伴并不奇怪。作为项目的一部分，Vogelsang正在与Fraunhofer IKTS和A&U Service- und Vertriebs GmbH合作开发一种新型的混合概念，用于灵活的、多原料的沼气工厂操作，以提高盈利能力。这一切都始于2010年，当时Plan ET工厂被建成了一个典型的1.5兆瓦的可再生能源工厂。消化线由消化罐、后消化罐和存储罐组成，容量分别为4000 m3。安装了带螺旋输送系统的推料台，用于固体物料的输送。与当时的普遍情况一样，基质混合包括85%的青贮，其中60%是玉米青贮。剩下的15%是粪便。干法固体料加料可满足要求。
不会过时的系统
所有的基质、液体肥料、粪便以及青贮饲料都来自于此区域农场，这些农场反过来又把沼液作为优化的农场肥料。电力来自MWM热电联产机组，其余热能被用于邻近的屠宰场。这就产生了额外的收入。在此之前，屠宰场一直在使用所有的热量，当屠宰场关闭时，这个支柱崩溃了，操作员Andreas Kellner开始考虑如何合理地利用来自系统的热量。像几乎所有的操作员一样，他面临着更严格的要求和指示，以及由此产生的成本，这迫使他提高系统的效率，以吸收额外的负载。在此背景下，他想到了对发酵残留物进行加工。然而，这不仅仅是脱水沼液。相反，他在考虑的是一种解决方案，使整个系统在未来不会过时。用粪代替玉米和液体肥料，同时提高效率。
在他寻找合适的技术合作伙伴时，他在2018年遇到了A&U Serviceund Vertriebs GmbH的Bernd Schmitz。他很快就清楚了，A&U的方法完全符合Andreas Kellner的想法。他们一起彻底改变了工厂的概念，并在几个地方进行了修改。第一批转换措施于2019年出台。从一开始，就很明显，新的Biocraft Nohra的概念是不同的。Biocraft Nohra没有像大多数其他工厂那样为消化罐建造额外的存储罐，而是决定通过将最终存储升级为后消化罐来满足新的、更严格的肥料法规要求，这创造了更多的发酵空间。保留时间延长至150天。此外，他还建造了一个容量只有1000立方米的新的小型最终储存罐。由于新建立的系统，不需要更多存储。
用粪代替青贮
对基质配比和加料工艺进行了进一步的调整。该计划设想用鸡肉、火鸡，尤其是地区农场的牛粪来替代青贮饲料，尤其是玉米青贮饲料。这为该系统带来了几个好处：一方面，经济上的好处，因为该系统是根据德国《2012年可再生能源法案》(EEG2012)获得酬金的。将粪便划归II类材料，每度电加收2美分的费用。另一方面，饲喂基质的体积或要分配的消化料的体积减少了，这意味着总体上需要更少的储层体积和输送。新概念也为农业和环境领域的商业伙伴提供了优势。由于粪便首先在沼气厂发酵，不再直接撒在田地上，甲烷排放显著减少。与此同时，嵌合体和杂草在这个过程中大部分被杀死，从而减少了对植物健康措施的需要。然而，对植物的分析也表明，沼气池中悬浮液的粘度已经处于临界状态。没有保证可靠彻底的混合。搅拌器出了点问题，包括刀刃断了。此外，固体物质补给系统已接近其技术使用寿命的终点。很明显，如果不调整固体物质的掺入，就不可能改用粪便作为主要的输入材料。
案例研究——biocraft Nohra
巧合造就成功的伙伴关系
多亏了一个幸运的巧合，Biocraft Nohra和Vogelsang成为了FlexPump项目的合作伙伴。来自A&U的Bernd Schmitz和Fraunhofer IKTS Dresden的员工坐在一起，这是另一个项目的一部分，当时他们碰巧在谈论计划中的项目。这包括设想能够使用多种原料操作的沼气厂，以便灵活地产生沼气，并发展沼气厂的水力混合系统。该项目需要在实际条件下进行检查和优化的合适的沼气装置和来自工业的合作伙伴。Bernd Schmitz立刻想到了Nohra生物工艺工厂。它非常适合这个项目，特别是当使用困难的输入材料(如牛粪)时，可以更快地识别变化。在技术方面，他也确信需要一个强大的液体供给系统。在Vogelsang和Biocraft Nohra，研究人员发现了敞开的大门。因此，专家之间的交流导致双方成为该项目的合作伙伴，开发和演示基于泵的混合概念，用于灵活、效率优化和多原料的沼气厂操作。因此，在Nohra安装了一个推杆地板作为存储燃料，安装了一个预混固体物质喂食器用于细菌友好的粉碎。液体悬浮液由消化池下部的CC系列螺杆泵抽出，通过预混料与粪混合，形成均匀悬浮液。这里一个重要的细节是，重的材料，如石头和金属部件被分离出预混泵单元的上游，此外，粪便中的长纤维组件被砍下来，大块的粪便被粉碎。分析表明，悬液中纤维的平均长度显著减少。然后将这种经过良好处理的均匀悬浮液泵入消化器的上部区域。
作为一种补充措施，悬浮液通过机械解体的方式进行额外处理。为此，DisRuptor被安装在与液体供给平行的旁路上。悬浮液也因此在靠近地面的地方被移除。在功能单元的狭窄缝隙中，纤维部件(如稻草)被磨碎和磨损，坚固物料被破坏。在显微镜图像上可以清楚地看到机械解体的影响。以前平滑的表面就像高山景观，被沟壑和火山口横贯。用这种方法制备的悬浮液也被带回到消化罐的上部区域，在那里发酵细菌受益于扩大的表面和更容易获得营养物质。作为一个副作用，这两种措施都降低了悬浮液的粘度，这是显而易见的。更少的青贮饲料。自启动PreMix预混液加料和使用DisRuptor进行机械分解后，粪含量由15%增加到70%。由于粪含量增加，液体粪肥和玉米青贮供应量减少，消化罐的干物质含量从2019年5月至2020年6月上升了2%以上，至14.3%，尽管分离后的离心液部分返回。在文献中，这种悬浮液常被认为不再适合泵送。在Nohra，粘度在同一时间内(以10 s-1剪切速率测量)从17.95 Pa s持续下降到3.3 Pa s。
实际测试
作为项目一部分的进一步调查和分析证实了初步结果。模拟结果表明，沼气罐的混合效果明显更好。与此同时，混频器的功耗有所下降。毫无疑问，这些参与者正急切地等待着进一步的结果。但实际测试仍处于优化阶段。Biocraft Nohra的Andreas Kellner已经对初步结果感到满意。但他也没有达到众所周知的目标。目的是进一步增加粪便的含量。此外，他和他的合作伙伴，A&U的Bernd Schmitz，已经有了进一步的计划，在不久的将来用稻草来代替目前的部分饲料配给。有一件事双方都很清楚：如果没有Vogelsang技术来处理基质或有机悬浮液，即使到目前为止已经取得的成就也是不可想象的。
FlexPump -基于泵的混合概念的开发和演示
为灵活，效率优化和多原料的沼气厂的运行
可再生电力系统的进一步扩展需要现有和新的沼气厂的经济、优化和灵活的运行。考虑到现有的优势，如可靠性、可控性和广泛的可能的应用范围，必须开发有效的概念和技术，以保证长期可持续的、盈利的经营，而不管政府资助。与基质掺入和预处理的高效和有针对性的技术相结合，在优化沼气罐中悬浮剂的混合方面有巨大的潜力。作为联合项目的一部分，一个沼气反应器液压混合的整体系统正在被开发，并在实际条件下进行测试和优化。每个项目伙伴都承担一个特定的责任领域。Fraunhofer IKTS开发了一个过程概念，并利用过程层析成像和数值流动模拟来评估混合过程。Vogelsang对该泵系统及其工艺参数进行了适应性优化。此外，正在拟订一个管理整个过程的概念。A&U负责Nohra沼气厂基于泵的混合系统的集成，包括在实际条件下对混合系统的评估。