Automatisierung und Energiemanagement von Biogasanlagen

Biogas ist ein Energieträger mit Zukunft. Zur Erzeugung können unterschiedlichste Rohstoffe eingesetzt werden – zum Beispiel Gülle, Maissilage, Klärschlamm, Bioabfall, Stroh oder Abwasser. Biogas besitzt im Vergleich zu vielen anderen alternativen Energieformen eine sehr gute Umweltbilanz und ist zudem vielseitig einsetzbar. Es wird als Brennstoff für Blockheizkraftwerke (BHKW) zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt, kann aber auch in aufbereiteter Form in das Erdgasnetz eingespeist werden. Bei Anlagenbauern und -betreibern haben Aspekte der Wirtschaftlichkeit höchste Priorität. Mit einer modernen Automatisierung können Biogasanlagen effizient und zuverlässig arbeiten. Voraussetzung ist jedoch, dass sich die Automatisierungslösung optimal an die unterschiedlichen Anforderungen und Anlagenarten anpassen lässt: Sie muss skalierbar sein, um spätere Erweiterungen leicht integrieren zu können. Sie muss ein schnelles und einfaches Engineering ermöglichen, da Biogasanlagen häufig unter extremem Kosten- und Zeitdruck errichtet werden. Schließlich muss sie alle geforderten Funktionalitäten inklusive Instrumentierung und Antriebstechnik, Sicherheitstechnik und Energiemanagement in einer einheitlichen Umgebung zur Verfügung stellen.

Integriert, skalierbar, flexibel

Mit Totally Integrated Automation (TIA) bietet Siemens eine ideale Lösung. Das automatisierungstechnische Konzept kann hinsichtlich Mengengerüst und Funktionalität an die Anlagengröße und die Verfahrenstechnik angepasst werden. Die Automatisierung basiert auf Hard- und Softwarekomponenten aus dem breiten und vielseitigen SIMATIC-Produktspektrum. Herzstück ist dabei das modulare, skalierbare Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7. Das Spektrum reicht von einfachen Controller- und SCADA-Lösungen für die rein lokale Prozesssteuerung bis hin zu Client-Server-Architekturen für die zentrale Steuerung mehrerer Biogasanlagen im Verbund. Dies könnte eine Kläranlage oder Abfallaufbereitungsanlage in Kombination mit einer Biogasanlage sein oder auch ein Gemeindeverband, der mehrere Biogasanlagen betreibt. Alle Lösungen nutzen grafische Konfigurationstools, eine einheitliche Engineering-Plattform, integrierte Sicherheitstechnik und Zusatzfunktionen wie Alarm und Asset Management. Da einzelne Anlagenbereiche auch explosionsgefährdet sein können, gehören zum Siemens Portfolio für Biogasanlagen auch Produkte und Lösungen für den Einsatz in Ex-Bereichen und Tools für die einfache Projektierung von sicherheitsrelevanten Funktionen.

Optimieren hilft sparen

Siemens Automatisierungslösungen sind flexibel und skalierbar aufgebaut, sodass Neuanlagen von einer kurzen Inbetriebnahmezeit profitieren und bestehende Anlagen sich leicht erweitern oder modernisieren lassen. Das optimale Zusammenspiel aller eingesetzten Komponenten ermöglicht eine schnelle Inbetriebnahme und einen reibungslosen, ökonomischen Betrieb. Hard- und Software aus einer Hand sowie vorkonfigurierte und getestete Komponenten sorgen für überschaubare Investitionskosten und langfristigen wirtschaftlichen Erfolg. Alle Prozessinstrumente, Automatisierungs- und Antriebskomponenten sind in die systemweite Diagnose eingebunden und werden kontinuierlich überwacht. Funktionen wie Online-Monitoring sowie vorausschauende Wartung erhöhen die Verfügbarkeit und verringern die Betriebskosten über den gesamten Lebenszyklus der Anlage. Durch automatische Archivierung und Reporting werden die Betriebsanalyse und die Dokumentation deutlich vereinfacht.

Erfolgreich in der Praxis

Mittlerweile profitiert eine Vielzahl verschiedenster Anlagen von TIA. Das Spektrum reicht von kleineren landwirtschaftlichen Biogasanlagen bis hin zu großen industriellen Biogasanlagen. Seit 2008 werden in einer der größten Biogasanlagen Europas in Jessen aus Silage und Getreide Strom und Wärme sowie als Nebenprodukt organischer Dünger erzeugt. Nach der Erweiterung im zweiten Bauabschnitt werden dann in vier BHKW 5,3 MW Strom und 5,1 MW Wärme erzeugt. Ausgestattet wird die Anlage mit Siemens Antriebs- und Schalttechnik und dem Automatisierungssystem SIMATIC PCS 7. In der mechanisch-biologischen Abfallaufbereitungsanlage in Lübeck wird aus organischen Abfällen und Klärschlamm Biogas. Die Gastechnik der Anlage besteht aus einem Gasspeicher, einer Verdichteranlage und zwei BHKW mit 1,9 MW Strom und 2,3 MW Wärme. Siemens rüstete die Anlagen gemeinsam mit der Haase Energietechnik AG mit Antriebs- und Steuerungstechnik aus. Die Biogasanlage im Industriepark Höchst nutzt ebenfalls Klärschlamm und organische Abfälle zur Biogaserzeugung. Pro Tag werden durchschnittlich 30.000 m3 Biogas produziert und etwa 4 MW Strom und 2 MW Wärme ins Verbundnetz eingespeist. Gesteuert wird die Anlage mit SIMATIC PCS 7 und mit Pumpenantrieben von Siemens.