Von der Landwirtschaft in die Prozesstechnik: Egal ob Trockensubstanzanteil oder Trübemessung, egal ob Gasqualitäts- oder Leckagemessung – bei der Bearbeitung von Biomasse und Biogas wird ausgeklügelte und robuste Sensorik benötigt.

Auch wenn sie oft im Grünen stehen oder neben einem Bauernhof: Biogasanlagen sind moderne, hoch automatisierte Prozesstechnikanlagen. Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase müssen in passenden Verhältnissen zueinander verarbeitet werden. Stimmt das nicht, arbeitet die Anlage ineffizient oder gar nicht, im ungünstigsten Fall können sogar giftige oder explosive Gase austreten und das Umfeld gefährden. Deshalb kommen in Biogasanlagen viele unterschiedliche Sensoren zum Einsatz.

Zu Beginn wird das Gewicht der angelieferten Biomasse gemessen, dann interessiert auch das Verhältnis der organischen Trockensubstanz (oTS) zur gesamten Trockensubstanz (TS). Hier kommen oft nicht kontaktierende Mikrowellensensoren zum Einsatz. Beim anschließenden Fermentationsprozess interessieren Temperaturwerte ebenso wie das Verhältnis von flüchtigen organischen Säuren (FOS) zur Carbonat-Pufferkapazität (totale alkalische Carbonate, TAC), wozu unter anderem pH-Wert und Leitfähigkeit gemessen werden müssen.

Jede Anlage hat ihren eigenen FOS/ TAC-Optimalwert. Natürlich werden an verschiedenen Stellen der Anlage auch noch Füllstands- und Druckmesser eingesetzt. Bei Biogasanlagen kommen der Gasmesstechnik zwei verschiedene Aufgaben zu: Zum einen die Analyse der Zusammensetzung des Biogases, bevor es der Verwertung zugeführt wird, zum anderen das Erkennen von Gesundheitsgefahren durch ungewollt freigesetzte Biogase bei Leckagen. Beide Messaufgaben stellen unterschiedliche Anforderungen. Üblicherweise werden bei der Biogasanalyse die drei Messgrößen Methan (CH₄), Sauerstoff (O₂) und Schwefelwasserstoff (H₂S) gemessen. In manchen Fällen kommt noch Kohlendioxid (CO₂) hinzu. Vor allem der Schwefelwasserstoff kann schwere Schäden an den Gasmotoren erzeugen.

Deshalb ist die Konzentrationsüberwachung bei Biogas-Prozessen von ganz besonderer Bedeutung, um rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Am Ende müssen vor der Einspeisung ins Netz Gasqualität und vor allem auch Gasmenge gemessen werden – das erzeugte Biogas soll ja auch bezahlt werden. Zuverlässige Sensoren gibt es viele. Gerade für die dezentral betriebenen Biogasanlagen haben aber die neuen, intelligenten Modelle viele Vorteile.

Denn immer mehr Messwertverarbeitung wandert in den Sensor. Als Endprodukt liefert der Sensor nicht mehr ein unbearbeitetes, rohes Signal – vielmehr sind es echte, fertige Prozessmesswerte wie Feststoffgehalte, Nitrat- oder Ammoniumkonzentrationen. Ein deutliches Beispiel für den Trend ist die Sauerstoffmessung: Wurden vom Sensor früher Sensorströme angezeigt und übertragen, so sind es mittlerweile komplett berechnete Größen wie die Sauerstoffkonzentration, die Sättigung oder der Sauerstoffpartialdruck. Auch bei der Trübungs- und Feststoffmessung gibt es den Trend zu All-in-one-Geräten.

War es bisher üblich, spezielle Sensoren für diese spezifischen Applikationen zu verwenden, so eröffnen sich heute ganz andere Möglichkeiten. Moderne Sensoren beinhalten also die Signalverarbeitung sowie die Kalibrierdaten und die hierzu gehörenden Abläufe selbst. Aber auch alle Kenndaten des Sensors und der Messstelle bis hin zur TAG-Nummer sind in den Sensoren gespeichert und verfügbar. Damit kann ein Sensor auch im Feld gewartet und kalibriert und an nahezu jeder anderen Stelle im Prozess ohne größere zusätzliche Aufwendungen eingesetzt werden.