Nadzór i monitorowanie biogazowni

Wymagania gospodarki zrównoważonego rozwoju wymagają poszukiwania źródeł energii elektrycznej o charakterze odnawialnym, których wdrożenie ma spowodować realne oszczędności naturalnych zasobów energetycznych takich jak : węgiel, ropa naftowa, gaz i inne kopaliny.
Poza elektrowniami wiatrowymi, wodnymi i słonecznymi ważnym źródłem energii elektrycznej są instalacje przetwarzania biomasy popularnie nazywane biogazowniami.

Uogólniony schemat instalacji wytwarzania biogazu, przedstawiono na rysunku:

W tego typu obiektach następuje przetwarzanie substancji odpadowych m.in. gnojowicy, odpadów biologicznych, łączonych z substancjami o charakterze pożywki, tzw. biomasy (np. ziarno zbóż, kiszonki roślin przemysłowych itp.) w tzw. biogaz, będący mieszaniną metanu, siarkowodoru, dwutlenku węgla i zanieczyszczeń o charakterze biologicznym.

Uzyskany w ten sposób biogaz jest następnie spalany w silnikach spalinowych, a wytworzona w ten sposób energia mechaniczna zamieniana jest w generatorach w energię elektryczną i przekazywana do sieci energetycznej. Poza energią elektryczną uzyskiwana jest energia cieplna, wykorzystywana do celów technologicznych m.in. do podgrzewania substratów w fermentatorach oraz jako czynnik grzewczy w układach C.O. i CWU w domach mieszkalnych, znajdujących się w otoczeniu biogazowni.

Podstawowymi problemami, z którymi muszą mierzyć się właściciele biogazowni to ilość i jakość wytwarzanego biogazu, ponieważ te parametry mają główny wpływ na efektywność wytwarzania energii elektrycznej. Podstawowym celem jest wytworzenie określonej ilości biogazu, tak aby wykorzystać maksymalnie wydajność generatorów prądu elektrycznego. Na ilość wytwarzanego biogazu mają wpływ m.in. temperatura otoczenia oraz biomasy i gnojowicy, kaloryczność biomasy, stopień homogeniczności wymieszanej biomasy i gnojowicy oraz współczynnik pH biomieszaniny. W praktyce mogą wystąpić dwie sytuacje, powodujące straty: niedostateczna produkcja biogazu, co powoduje nieoptymalne wykorzystanie generatorów energii elektrycznej oraz nadprodukcja biogazu, powodują konieczność spalania go w pochodniach gazu.

Przedsiębiorca z branży biogazowniczej, chcąc uzyskać możliwie stabilną produkcję energii elektrycznej powinien stosować nowoczesne rozwiązania, umożliwiające :

• automatyzację procesu np. z wykorzystaniem sterowników programowalnych PLC
• monitorowanie, wizualizację i gromadzenie danych historycznych za pomocą systemów takich jak HMI/SCADA iFIX oraz przemysłowa baza danych Historian.

Wdrożenie wymienionych systemów przynosi konkretne korzyści w postaci:

• Stopniowego doskonalenia procesu wytwarzania biogazu – wzrost ilości i jakości wytwarzanego biogazu i zmniejszenie zużycia biomasy – poprzez analizę zarejestrowanych wielkości procesowych:
  – biogaz – monitorowanie ilości wytwarzanego biogazu i jego parametrów,
  – biomasa – monitorowanie ilości podawanej biomasy i jej parametrów,
  – energia elektryczna – monitorowanie ilości wytwarzanej energii elektrycznej);
• Poprawy warunków bezpieczeństwa, wynikającej z bieżącego śledzenia i nadzorowania pracy biogazowni z jednego miejsca;
• Możliwości szybkiej diagnostyki procesu wytwarzania biogazu wraz z precyzyjną lokalizacją występowania problemów.

dr inż. Sławomir Jaszczak
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Informatyki

Dowiedz się więcej o możliwości zastosowania oprogramowania GE Digital  w branży biogazowniczej, skontaktuj się z nami.