Final-biogas report2 2008

Significant Challenges: 
•
Local regulations for application of digestate on farmland need to be determined 
•
The acceptance of the digestate as a fertilizer needs to be assured 

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II. 
UPEI Department of Engineering 





 550 University Avenue





 Charlottetown 





 PEI C1A 4P3 
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Process Monitoring, Control and Safety Systems 
Control of the biogas system can be divided into five sections: influent, digester, heating, 
generator and electrical hookup. Each of these systems will need some form of monitoring and 
control. 
The existing method for controlling the manure collection should suffice to control the influent 
entering the digester. The scrape chains are turned on and off by the farmer before milking and 
the manure pump will be activated until the manure in the milking barn pit is emptied. The 
existing systems tend to collect and transport the manure twice daily, which should be fine for 
the digester. Potential difficulty could arise if the digester was full, and unable to handle the full 
manure load, or if co-substrates are added separately from this main manure supply. Aside from 
some indicator of the level of the manure in the digester, the pre-existing standard manure 
collection system would require no modification. 
Control of the digester will be an important system. When manure is pumped from the barn to 
the digester, it could, in the simplest system, go directly into the digester. Unfortunately, this 
new manure will be too cold to digest, so it will need to be heated. This would be ideally 
accomplished by including the maximum number of heating coils at the inlet stage of the 
digester. A temperature sensor would be necessary at this inlet stage of the digester, as would 
some form of level indication, either electronic or mechanical. 
In order to operate effectively, the digester temperature needs to be held at the desired 
temperature with as little variability as possible (ideally, within a few degrees C). The main body 
of the digester will need temperature sensors at several points to operate efficiently. It will have 
heating coils that these temperature sensors can activate through either solenoid valves in the 
waste heat line of the generator, or, in the case of system startup, relays to activate electrical 
water heaters. While there are many other factors than temperature that impact the biogas 
digestion process (See Appendix A), none of the factors are practical to include in a 
measurement/control system for a small scale plant. 
The heating control system will be crucial. It serves two functions: maintaining the digester 
temperature, and regulating the engine/generator temperature. For the cooling jacket heating 
loop, the engine water pump will circulate the cooling jacket fluid continuously. The control 
system will operate a thermo-valve to regulate the flow through the digester heater, or a radiator 
connected in parallel to augment the engine cooling. A similar system would be used for the 
exhaust gas heating loop. If the digester required more heat than could be provided by both 
loops combined, the backup systems in either or both loops would be engaged.
The generator system would manage the power output of the generator and the rate of biogas 
use. The main goal would be to run the genset at peak efficiency given the limits of the biogas 
supply. A pressure sensor would indicate the amount of biogas in the system and the system 

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II.