Demand-oriented biogas production and biogas storage in digestate by flexibly feeding a full-scale biogas plant

3.3. Time to reach maximum biogas production rate 
Discontinuous digester feeding leads to a dynamic biogas production 
rate (
Fig. 2
). After the substrates are added to the reactor, a continuous 
increase of the biogas production can be registered after some time due 
to the start of biological decomposition. After going through an opti-
mum, the biogas production rate starts decreasing again. The time t
max 
after which the optimum is reached can be used to evaluate the influence 
of the stirring regime and of the viscosity on the biogas production. 
Generally, low values for t
max 
are favorable since they indicate a stable 
process and make the flexible biogas production more predictable 
(
Mauky et al., 2017; Dittmer et al., 2021
). 
The time needed to reach the maximum biogas production, t
max
, was 
determined from the measurement data to characterize the kinetics of 
the flexible biogas production (
Fig. 5
). No difference in t
max 
was found 
between the two viscosity blocks: Maize silage as well as grain grist 
showed similar values when the mixing time was constant but the vis-
cosity varied. This is in accordance with our previous investigations 
(
Ohnmacht et al., 2020
), where it was observed that no significant effect 
of a varying viscosity on the biogas kinetics could be derived. 
It may be possible that the achieved changes in viscosity were just 
not sufficient to obtain significant changes in the biogas production. 
According to 
Kolano and Kraume (2019)
, a more suitable parameter to 
describe the mixing process inside a digester is the elasticity number, El, 
rather than the digestate’s viscosity. According to this research, it is 
likely that the mixing behaviour differs vastly when changes in El occur. 
Thus, it can be assumed that the digester’s performance also strongly 
depends on El, which should be investigated in future experiments in 
laboratory and in full scale. 
A significant difference was observed, however, between the two 
mixing settings: For both substrates, t
max 
increased when the mixing 
times were reduced. When the stirrers were operated continuously, it 
took around 4.5 h to reach the maximum gas production in the case of 
grain grist and around 5.5 h for maize silage. At 10% active mixing time, 
t
max 
was around 11 h for grain grist and around 6.5 h for maize silage. 
Surprisingly, t
max 
was quite similar for the two substrate types when the 
mixing time was higher than 33%. Moreover, when the active stirring 
times was reduced to 10%, maize silage was degradated faster than the 
added grain grist. This was probably caused by a critial behaviour of 
grain which is opposed to its faster kinetics: Due to its relatively high