Sichere und nachhaltige Energieversorgung mit Biogas
Mit der steuerungstechnischen Ausstattung von drei neuen Greenfinch-Biogasanlagen landet Rockwell Automation einen lupenreinen Hattrick.
| Zusammenfassung Greenfinch hat mit seinen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten den Nachweis geliefert, dass sich die anaerobe Vergärung und Biogastechnologie ur Erzeugung von sicherer, nachhaltiger und umweltfreundlicher Energie eignet. Positives Resultat der Aktivitäten war ein Vertrag zur Lieferung von ‚Grüner Energie’ an ein großes Einzelhandelsunternehmen. Die Energie dafür wird in einer Greenfinch-Anlage in Ludlow, South Shropshire, England, erzeugt. Die Entwicklung der Anlage erforderte eine moderne Steuerungslösung zur Sammlung und Steuerung von Prozessdaten. Lösung Die entwickelte Steuerungslösung beinhaltet Allen-Bradley ControlLogix-PACs, SCADA, HMI, intelligente Allen-Bradley E1 Motorstarter, Schütze und Taster von Rockwell Automation. Rockwell Automation half mit seiner Design- und Praxiserfahrung bei der Implementierung des SCADA-Systems für die Datensammlung. Zudem lieferte das Unternehmen technische Expertise für die Integration von DeviceNet ls Netzwerklösung mit dezentralen I/Os und Ethernet-Programmierung für die SCADA und HMISchnittstelle bei. Ergebnis Die Vorteile der Lösung von Rockwell Automation liegen in der kürzeren Produktionszeit, dem reduzierten Verdrahtungsaufwand, der kleineren Bedientafel sowie der verbesserten Erfassung von Daten aus der Anlage. Somit verfügt Greenfinch über bessere Informationen zum Steuern des Prozesses. Aufgrund der positiven Erfahrungen hat Greenfinch beschlossen, zwei weitere Anlagen, die demnächst in Irland und Gloucestershire errichtet werden sollen, ebenfalls mit Lösungen von Rockwell Automation auszurüsten. |
Hintergrund
Küchen- und Gartenabfälle aus dem gesamten Bezirk South Shropshire in den West Midlands von England landen ab sofort in der Biogasanlage von Greenfinch. Als Teil eines gemeinsam mit der Bezirksregierung durchgeführten Projekts verarbeitet die anaerobe Vergärungsanlage jährlich 5.000 Tonnen an getrennten Küchen- und Gartenabfällen, die sonst auf einer Deponie verrottet wären. Nach einem erfolgreichen Pilotprojekt, das einen Vertrag zur Lieferung umweltfreundlicher Energie an eine große Einzelhandelskette einbrachte, spezifizierte Greenfinch die Lösung aus Allen-Bradley ControlLogix- Steuerungen, zusammen mit SCADA, HMI und intelligenten Motorstartern von Rockwell Automation auch für künftige zwei Anlagen in Irland und Gloucestershire. Ein lupenreiner Hattrick für Rockwell Automation also.
Verderbende Lebensmittelabfälle riechen unangenehm und stellen schlimmstenfalls sogar eine Gefahr für die Umwelt dar. Werden verderbliche Abfälle nicht ordnungsgemäß wiederaufbereitet, kann es zur Entstehung von krankheitserregenden Keimen und zu einer Verunreinigung trockener, recyclingfähiger Abfälle kommen. Lösungen für das umweltverträgliche Recycling von verderblichen Haushaltsabfällen sowie Rückständen aus Gaststätten und der Nahrungsmittelverarbeitung stehen deshalb hoch im Kurs. Greenfinch, ein auf die anaerobe Vergärung und Biogastechnologie spezialisiertes Unternehmen, liefert in diesem Bereich sichere, nachhaltige und umweltfreundliche Lösungen. Vorangetrieben wird die Pionierarbeit des Unternehmens durch bereits bestehende oder kurz vor der Einführung stehende Gesetze. Zum Beispiel bietet die Biomüll-Direktive der EU in ihrer gegenwärtigen Fassung Anreize für die Wiederverwertung von Nahrungsmittelabfällen auf landwirtschaftlichen Flächen mit dem Ziel, die organische Qualität des Bodens und seinen Gehalt an Makro- und Mikronährstoffen zu erhöhen. Die Politik der EU und ihrer Mitgliedsstaaten sieht zudem dringende Schritte zur Senkung der Treibhausgas- Emissionen vor. Hierzu leistet die kontrollierte anaerobe Vergärung von Biomüll auf zweierlei Weise einen Beitrag:
– Sie verhindert, dass durch unkontrollierte Zersetzung Methan und Kohlendioxid in die Umwelt gelangen.
– Durch die Erzeugung erneuerbarer Energie ersetzen die Kohlendioxidemissionen der Anlagen jene, die sonst durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstanden wären.
Eine Biogasanlage nutzt im Prinzip einen ähnlichen biologischen Fermentierungsprozess, wie er auch auf einer Mülldeponie stattfindet. Der entscheidende Unterschied ist jedoch, dass dieser Vorgang kontrolliert abläuft und binnen eines Monats abgeschlossen ist, während er in einer Deponie Jahre dauert. Die kontrollierte anaerobe Vergärung findet in einem abgedichteten Behälter statt und vollzieht sich im mesophilen Bereich bei 37°C. Das dabei entstehende, zu den erneuerbaren Energiequellen zählende Biogas besteht zu 60 % aus Methan (CH4) und zu 40 % aus Kohlendioxid (CO2). Hinzu kommen noch Spuren von Schwefelwasserstoff (H2S). Biogas wird in einem kontinuierlichen Prozess erzeugt und sofort in eine andere Energieform umgewandelt, da eine Lagerung zu kostspielig wäre. Für diese Aufgabe eignet sich ein Blockheizkraftwerk, das mit einem Ottomotor ausgerüstet ist. Ein Teil der Wärme, die neben dem elektrischen Strom entsteht, wird wieder für den Prozess verwendet.
In der Biogasanlage gibt es eine Reihe von Instrumenten, die wichtige Prozessparameter der Anlage messen. Diese sind z. B. Temperatur, Gasfüllstand, Gasdurchflussrate oder ankfüllstände. In Form von analogen 4-20-mA-Signalen werden diese Daten an einen Allen-Bradley ControlLogix Programmable Automation Controller (PAC) von Rockwell Automation gesendet. Dieser regelt die anaerobe Vergärung und dient als Steuerungsinstanz für das Blockheizkraftwerk. Auf dieses ausgereifte Prozesssteuerungssystem legt Greenfinch einen großen Wert, schließlich sind viele unnötige Probleme bei Faulbehältern auf die Steuerungstechnik zurückzuführen. Greenfinch dagegen ist dafür bekannt, die Anforderungen aus der Sicht des Anlagenbetreibers genau zu analysieren und anschließend die Prozesssteuerungsspezifikationen so umzugestalten, dass der Anlagenbetrieb einfacher und sicherer wird.
“ Wir hatten es hier mit einer neuen Anwendung zu tun. Diese benötigte eine moderne Steuerungslösung für das Einholen und Steuern von Daten aus dem Prozess” Russell Mulliner, Operations Director, Greenfinch |
„Wir entschieden uns für die Verwendung eines Kontaktplans (LD) zur Programmierung der ControlLogix-Steuerung, anstatt andere IEC 1131- konforme Programmiersprachen zu nutzen. Unsere Ingenieure können so die Systemlogik leichter verfolgen“, erläutert Russell Mulliner, Operations Director bei Greenfinch.
Der Kontakplan ist die gebräuchlichste Architektur für programmierbare Steuerungen bei Rockwell Automation und brachte es in der Industrie bereits vor der Veröffentlichung der IEC-Spezifikation 61131-3 zu großer Verbreitung. Darin ist das LD als einer von fünf internationalen Programmiersprachenstandards für Logik- und Automatisierungssteuerungen aufgeführt. Hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit bietet das LD nach wie vor einen Vorteil für alle, die sich mit Relaissteuerungen auskennen. Dazu führt Mulliner aus: „Wir hatten es hier mit einer neuen Anwendung zu un. Diese benötigte eine moderne Steuerungslösung für das Einholen und Steuern von Daten aus dem Prozess. Abgesehen vom Programmieren der Logik per LD mussten wir die verschiedenen Sensoren und Steuerungen verdrahten, die für die Eingangs- und Ausgangsgrößen der Anlage erforderlich sind.“
Mulliner weiter: „Während wir die Bedientafel selbst herstellten, half Rockwell Automation mit Designund Praxiserfahrung bei der Implementierung einer dezentralisierten Netzwerklösung. Bestandteil der Lösung ist ein SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)-System für die Datenerfassung. Rockwell Automation steuerte darüber hinaus die technische Expertise für die Integration von DeviceNet als Netzwerklösung mit dezentralen I/Os und Ethernet- Programmierung für die SCADA und HMI-Schnittstelle bei.“ Weitere Produkte von Rockwell Automation, die in der Greenfinch-Anlage implementiert wurden, sind intelligente Allen-Bradley E1 Motorstarter sowie Schütze und Taster. Zu den Herausforderungen dieses Projekts zählte das Programmieren der Verbindungen zwischen ControlLogix und den Motorstartern mithilfe des DeviceNet-Kommunikationsmoduls 193-EDN für E1 Plus Motorschutzrelais via DeviceNet, Ethernet und SCADA.
„Die Vorteile der Lösung liegen in der kürzeren Produktionszeit, dem reduzierten Verdrahtungsaufwand, der kleineren Bedientafel sowie der verbesserten Erfassung von Daten aus der Anlage. Somit verfügen wir über bessere Informationen zum Steuern des Prozesses. Wir haben deshalb entschieden, zwei weitere Anlagen, die wir demnächst in Irland und Gloucestershire errichten werden, ebenfalls mit Lösungen von Rockwell Automation auszurüsten.“
Ein weiteres positives Resultat des gemeinsamen Projekts ist, dass sich Greenfinch jüngst einen auf fünf Jahre befristeten Auftrag zur Energieversorgung eines Einzelhandelsunternehmens sichern konnte. Greenfinch erhält die Vergütung für 1,3 GWh Energie aus Biomasse, die es in das nationale Stromnetz einspeist. Diese Menge entspricht dem Energiebedarf zweier Ladengeschäfte während dieser Zeit.
Bei Interesse an weiteren Informationen senden Sie eine E-Mail an folgende Adresse: info_at@ra.rockwell.com Betreff: Greenfinch
Instrumente, die wichtige Prozessparameter der Anlage messen, wie z. B. Temperatur, Gasfüllstand, Gasdurchflussrate oder Tankfüllstände, senden ihre Daten in Form von analogen 4-20-mA-Signalen an einen Allen-Bradley ControlLogix Programmable Automation Controller (PAC) von Rockwell Automation. Dieser steuert die anaerobe Vergärung und dient als Steuerungsinstanz für das Blockheizkraftwerk. | Greenfinch entschied sich für die Verwendung eines Kontaktplans zur Programmierung der ControlLogix-Steuerung, anstatt andere IEC 1131-konforme Programmiersprachen zu nutzen. Ingenieure können so die Systemlogik leichter verfolgen. | Greenfinch hat die Bedientafel selbst hergestellt. Rockwell Automation half mit seiner Design- und Praxiserfahrung bei der Implementierung einer dezentralisierten Netzwerklösung inklusive SCADA-System für die Datenerfassung. | Greenfinch macht die Technik der Biogasherstellung zukunftssicher, indem das Unternehmen erfolgreiche Lösungen für die sichere, umweltfreundliche Verwertung organischer Abfälle zu nützlichen Bodennährstoffen und erneuerbarer Energie entwickelt. | Greenfinch konnte die Anlage aus der Bedienperspektive analysieren und darauf aufbauend die Prozesssteuerungsspezifikationen entwerfen. Der Betrieb der Anlage wurde so sicherer und einfacher. |
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