Smart Biogas Technology

Aufbau eines intelligenten Systems zum Betrieb von Biogasanlagen in Ghana

Die von den sechs Studierenden der Kwame Nkrumah University of Science and Technology in Ghana durchgeführte Forschungsarbeit zielen darauf ab, ein intelligentes System zum Betreiben kleiner Biogasanlagen zu entwickeln und zu testen, einschließlich der Entwicklung einer App als Schnittstelle für den Benutzer. Damit könnten die Betreiber von Biogasanlagen über die Prozessparameter und -bedingungen informiert werden, um die Effizienz und Lebensdauer der Biogasanlagen zu verbessern. Das Besondere an dieser Forschung ist, dass diese Technologie und Lösung für kleine Biogasanlagen geeignet und für Kleinbauern erschwinglich (oder kostengünstig) sein sollte. Im Falle positiver Ergebnisse möchte das Studierenden-Team ein ein mögliches Geschäftsmodell erarbeiten, wodurch das Konzept für die ländliche Bevölkerung nutzbar gemacht werden würde.
Finanzierung
10.000 € 100%
Auszahlungen
2.645 € 25%
Projektfortschritt
Q1 / Q4 25%

Fakten

  • Land: Ghana
  • Region: Juaben, Ashanti-Region
  • Projektkürzel: GHA-002
  • Projektstart/ Projektende: April 2023 – März 2024
  • Projektbudget: 131.640,00 GH₵
    (ca. 10.580,00 €, Wechselkurs vom 18. Januar 2023)
  • Förderer: Leopold Bachmann Stiftung und Cordes & Graefe Stiftung
  • Stipendium pro Person: 9.000,00 GH₵
    (ca. 684,00 €, Wechselkurs vom 18. Januar 2023)
  • Universität: Kwame Nkrumah University of Science and Technology
  • Lokaler Partner: Green Africa Youth Organization (GAYO)
  • Anzahl Studierende: 6 Studenten, 1 Doktorand (3 weiblich)
  • Supervisor: Dr. Richard Opoku
  • Mentorin: Frank Adjei-Kyeremeh
  • 3E4A-Koordinator:Tariro Muparadzi

Erstes Quartal

Am 1. April begann das erste Quartal des Projekts „Smart Biogas System“. Das Projekt zielt darauf ab, ein IoT (Internet der Dinge) und Sensoren, die auf einem Computerprogramm laufen, in lokale Biogasanlagen in Ghana einzubauen. Die Ausgaben des Systems in Echtzeit würden den Nutzern der Biogasanlage wichtige Informationen über die kritischen Parameter liefern, unter denen die Biogasanlage läuft. Wenn die kritischen Parameter nicht eingehalten werden, wird ein Alarm ausgelöst, der mögliche Gründe für die Ursache angibt, damit der Biogasnutzer das Problem beheben kann.

Darüber hinaus beabsichtigt das Forschungsprojekt, durch Echtzeitüberwachung, Datenanalyse und Optimierung die Technologie des Internets der Dinge (IoT) in eine Biogasanlage zu integrieren und deren Betrieb zu revolutionieren. Das Projekt hat ein enormes Potenzial, die Produktion, Nachhaltigkeit und Gesamteffizienz der Anlage zu steigern. Die Schüler können durch die IoT-Integration neue Möglichkeiten zur Maximierung der Ressourcennutzung, zur Minimierung von Abfällen und zur Verbesserung der Energieerzeugung erschließen. Ihre Initiative zielt darauf ab, ein grüneres, nachhaltigeres Biogasproduktionssystem zu entwickeln, das im Einklang mit ihrem globalen Engagement für Umweltschutz und Energieeffizienz steht, indem sie die Möglichkeiten datengesteuerter Erkenntnisse und intelligenter Automatisierung nutzen.

Das erste Quartal konzentrierte sich auf die Literaturrecherche, die Beschaffung von Komponenten für den Bau des intelligenten Systems und auf Exkursionen, die auch Gespräche mit Biogasbesitzern beinhalteten.

Bei der Literaturrecherche untersuchten die Schüler die Ursprünge der Biogastechnologie in Ghana und die Fortschritte, die bis heute gemacht wurden. Sie lasen Forschungsarbeiten und Artikel von angesehenen Organisationen und staatlichen Einrichtungen. Dies half ihnen zu erkennen, wie hoch entwickelt alle digitalen Werkzeuge sind, um einen erfolgreichen Betrieb der Anlagen zu gewährleisten, und sie erkannten auch die Herausforderungen, mit denen die Biogasindustrie in Ghana konfrontiert ist.

Sie beschafften auch einige notwendige IoT-Komponenten und -Geräte, die für die IoT-Implementierung von Biogasanlagen erforderlich sind. Dazu gehören Sensoren, Kommunikationsgeräte und Datenerfassungssysteme. Die Beschaffung dieser Komponenten war entscheidend, um Kompatibilität, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit im Rahmen des Projekts zu gewährleisten. Nicht alle Komponenten wurden im Laufe des Quartals beschafft, aber die, die beschafft wurden, reichten aus, damit das Team mit dem Aufbau des Systems beginnen konnte, während die anderen notwendigen Komponenten im zweiten Quartal beschafft werden.

Das Team begab sich auch auf Exkursionen. Es erstellte drei Fragebögen für Biogasanlagen-Installateure, -Eigentümer und -Betreiber und nahm Kontakt zu Biogasanlagen-Installateuren auf, von denen einer ein Vorstandsmitglied der Biogas Association of Ghana (BAG) war. Sie konnten 5 Standorte in der Ashanti-Region besuchen. Die Durchführung des ersten Quartals war insgesamt sehr erfolgreich. Abgesehen von einigen kleineren Schwierigkeiten wurde das Quartal gut abgeschlossen. Im zweiten Quartal werden sich die Studenten auf eine umfassende Datenanalyse und Systemoptimierung konzentrieren.

Wir stehen in ständigem Kontakt mit ihnen, um ihnen die notwendige Unterstützung zukommen zu lassen. Im nächsten Quartal werden sie in diesem Bereich weitere Fortschritte machen. Die Schüler sind voller Begeisterung und Vorfreude auf die bemerkenswerten Fortschritte, die vor ihnen liegen.

Zweites Quartal

Quartal 2 des Smart Biogas System Projekts begann am 11. August. Im ersten Quartal konzentrierten sich die Studenten auf die Literaturrecherche, die Beschaffung von Komponenten für den Bau des intelligenten Systems und auf Exkursionen, bei denen sie sich mit Biogasbesitzern unterhielten. All dies, um ihr Projekt weiter zu verbessern, das darauf abzielt, ein IoT (Internet der Dinge) und Sensoren, die auf einem Computerprogramm laufen, in lokale Biogasanlagen in Ghana einzubauen.

Das erste Quartal konzentrierte sich auf die Literaturrecherche, die Beschaffung von Komponenten für den Bau des intelligenten Systems und auf Exkursionen, die auch Gespräche mit Biogasbesitzern beinhalteten. Im zweiten Quartal waren die Bemühungen, die IoT-Technologie in Biogasanlagen zu integrieren, sehr erfolgreich. Sie haben die Sammlung von Schlüsseldaten effektiv umgesetzt, einen lokalen Server für die Datenpräsentation eingerichtet und finanzielle Ausgaben getätigt.

Die nahtlose Integration von IoT-Sensoren zur Überwachung kritischer Umweltfaktoren war eine der wichtigsten Errungenschaften des Quartals: Im Prototyp wurden Temperatursensoren zur kontinuierlichen Überwachung und Aufzeichnung der Temperaturdaten installiert. Außerdem wurden Feuchtigkeitssensoren zur Überwachung der Luftfeuchtigkeit in der Anlage und Gassensoren zur Messung und Aufzeichnung von Daten über die Gasabgabe installiert. Die von diesen Sensoren gesammelten Informationen werden für künftige Analysen und Berichte sicher in einer Datenbank gespeichert. Dank dieser bedeutenden Errungenschaft können sie die Umgebung der Anlage genau überwachen, was für eine effiziente Biogasproduktion wichtig ist. Es ist ihnen gelungen, die erfassten Daten zu visualisieren und zu analysieren, indem sie Dashboards zur Datenvisualisierung entwickelt haben. Dies wird ihnen helfen, Einblicke in die Leistung der Biogasanlage zu gewinnen und fundierte Entscheidungen zu treffen.

Im zweiten Quartal wurden erhebliche Fortschritte bei der Integration der IoT-Technologie in die Biogasanlage erzielt. Die Datenerfassung und -visualisierung ist nun aktiv und liefert wichtige Erkenntnisse über die Leistung der Anlage. Obwohl die Studenten auf Herausforderungen stießen, haben sie diese gelöst und sind bereit für weitere Entwicklungen im nächsten Quartal. Die Hinzufügung von LED-Anzeigen, 3D-Gehäusen und PCB-Design wird ihren Prototyp stärken und die Effizienz der Biogasanlage verbessern.

They remain committed to the project’s success and believe that the integration of IoT technology will have a positive impact on biogas production and management.

SDGs

Primäre SDGs

Sekundäre SDGs

Wir danken der Leopold Bachmann Stiftung und der Cordes & Graefe Stiftung für ihre Förderung!

Team

Portia

Nimo Ossei-Anto

Sampson

Owusu Bempah

Wendy

Gold Binnu

Akwasi

Adu-Poku

Lemuel

Buabeng Siaw

Shelynna Banawe

Adjana

Mentor

Frank

Adjei-Kyeremeh

Förderer

Leopold Bachmann Stiftung

Cordes & Graefe Stiftung