I sistemi di controllo avanzati aiutano a fornire energia sostenibile e sicura
Rockwell Automation fa centro con Greenfinch per la produzione di biogas.
| Il problema Le attività di ricerca e sviluppo di Greenfinch hanno dimostrato la validità della digestione anaerobica e della tecnologia del biogas nel fornire una fonte di energia sicura, sostenibile e rispettosa dell’ambiente. Ciò ha portato ad un contratto di fornitura di energia “verde” a un’azienda dall’impianto di Greenfinch a Ludlow. Lo sviluppo dell’impianto richiedeva una moderna soluzione di controllo per controllare e raccogliere i dati del processo. La soluzione La soluzione di controllo è stata costruita utilizzando ControlLogix Allen-Bradley , SCADA, interfaccia operatore, avviatori intelligenti Allen-Bradley E1, contattori e pulsanti di Rockwell Automation. Rockwell Automation ha aiutato a implementare il sistema SCADA per la raccolta dei dati. La società ha fornito anche le conoscenze tecniche per l’integrazione di DeviceNet come soluzione di rete, con moduli I/O remoti e programmazione Ethernet per SCADA e interfaccia operatore.” Risultati La soluzione Rockwell Automation ha fornito una serie di vantaggi tra cui la riduzione dei tempi di costruzione, del cablaggio e delle dimensioni del pannello, oltre che una migliore raccolta dei dati dall’impianto per una migliore informazione sull’esecuzione del processo. Il risultato è che Greenfinch ha deciso di usare le apparecchiature di Rockwell Automation anche nei nuovi impianti in costruzione in Irlanda e nel Gloucestershire. |
Premessa
Il South Shropshire Biowaste Digester di Greenfinch raccoglie gli scarti di cucina e giardino dalle case di tutto il Distretto del South Shropshire. Rientrante nell’ambito del progetto di digestione anaerobica realizzato in collaborazione con il consiglio del distretto del South Shropshire, altrimenti conosciuto come impianto di biogas, tratta 5.000 tonnellate all’anno di rifiuti di cucina e giardino separati alla fonte. In seguito a questa implementazione, culminata in un contratto per fornire energia “verde” a un’azienda, Greenfinch ha ordinato la stessa soluzione, costituita da controllori Allen-Bradley ControlLogix di Rockwell Automation, sistemi SCADA, interfacce operatore e avviatori intelligenti, per i futuri impianti in Irlanda e nel Gloucestershire.
L’odore dei rifiuti in decomposizione non è piacevole e nel peggiore dei casi rappresenta un rischio ambientale. Sappiamo tutti che occorre trovare soluzioni efficaci per il riciclaggio dei rifiuti domestici deperibili, dei ristoranti e del settore alimentare. Questo perché i rifiuti deperibili, quando non correttamente riciclati, provocano danni ambientali, contengono organismi patogeni e contaminano i rifiuti riciclabili secchi.
Le attività di ricerca e sviluppo di Greenfinch, una delle principali aziende inglesi in questo campo, hanno dimostrato che il processo di digestione anaerobica e la tecnologia del biogas rappresentano una soluzione sicura, sostenibile e rispettosa dell’ambiente.
Il lavoro pionieristico della società ha fatto riferimento alla legislazione vigente e in fase di approvazione. Ad esempio, nella sua bozza attuale, la direttiva UE sui rifiuti biologici incoraggia il riciclaggio di scarti alimentari per le terre coltivate, per migliorare la qualità organica del suolo e i suoi macro e micro-nutrienti. Se questa direttiva sarà applicata, le autorità locali saranno tenute ad adottare schemi di raccolta differenziata per i rifiuti alimentari.
La politica della UE e dei suoi stati membri va verso l’adozione di misure urgenti per ridurre significativamente le emissioni di gas a effetto serra. La digestione anaerobica controllata di scarti alimentari contribuisce in due modi:
1. Previene l’emissione in atmosfera di metano e anidride carbonica provenienti dalla decomposizione incontrollata.
2. Producendo energia rinnovabile, le emissioni di anidride carbonica sostituiscono le emissioni che altrimenti sarebbero state generate dalla combustione di combustibili fossili.
Greenfinch ha recentemente firmato con un importante commerciante, un contratto di cinque anni per la fornitura di energia generata dalla digestione anaerobica. Le saranno pagati 1,3 GWh di energia generata per la rete nazionale pari all’equivalente del fabbisogno di energia di due punti vendita.
Ciò rientra nell’ambito del progetto Biocycle, realizzato in collaborazione con il consiglio del distretto di South Shropshire, che raccoglie circa 5.000 tonnellate di rifiuti alimentari domestici all’anno. Il commerciante era interessato a usare la digestione anaerobica per qualche tempo, al fine di fornire energia rinnovabile ai suoi negozi e ridurre lo smaltimento in discarica. Ha scelto l’impianto di Ludlow (Regno Unito) come impianto pilota.
Un impianto di biogas usa un processo biologico (fermentazione) simile a quello che avviene in una discarica, con la differenza che il primo è contenuto, controllato e richiede solo un mese di tempo, rispetto ai molti anni di una discarica. Il processo di digestione anaerobica controllata avviene in un serbatoio sigillato dall’aria esterna e, nell’impianto di Greenfinch, a 37°C o nel campo mesofilo.
“ Questa era una nuova applicazione che richiedeva una moderna soluzione di controllo per controllare e raccogliere i dati dal processo” Russell Mulliner, Operations Director, Greenfinch |
Il biogas, una fonte di energia rinnovabile costituita per il 60% da metano (CH4) e per il 40% da anidride carbonica (CO2), con tracce di acido solfidrico (H2S), viene prodotto continuamente e convertito quasi subito in un’altra forma di energia, dati i costi di stoccaggio. Un motore a gas con accensione a scintilla, combinato a un’unità di produzione di calore ed energia (CHP), è il sistema ideale per sfruttare l’energia del biogas, producendo elettricità e calore, che vengono in parte riutilizzati nel processo.
Una serie di segnali analogici 4 – 20 mA provenienti dagli strumenti che misurano i principali parametri del processo dell’impianto (temperatura, livello del gas, portata del gas, livelli dei serbatoi), sono inviati a un controllore di automazione programmabile (PAC) Allen-Bradley ControlLogix, di Rockwell Automation, che supervisiona il processo di digestione anaerobica ed è utilizzato anche come strumento di controllo dell’impianto CHP.
Molti impianti esistenti per la digestione di fanghi danno origine a vari problemi, dovuti alla inadeguatezza del sistema di controllo del processo. Greenfinch è nota per essere in grado di analizzare i requisiti di controllo dal punto di vista dell’operatore dell’impianto, per poi riconcepire le specifiche di controllo in modo da rendere il funzionamento dell’impianto più semplice e più sicuro. Questo compito spetta a Russell Mulliner, Operations Director di Greenfinch.
“Per programmare il controllore Allen-Bradley ControlLogix di Rockwell Automation, abbiamo preferito il linguaggio ladder (LD) agli altri linguaggi di programmazione IEC 1131 perché aiuta i nostri tecnici a seguire più facilmente la logica del sistema,” spiega Mulliner.
Il linguaggio ladder è l’architettura più famosa dei controllori programmabili Rockwell Automation ed è stata ampiamente utilizzato nell’industria prima che venisse pubblicata la specifica IEC 61131-3, che riporta il ladder come uno dei cinque standard internazionali per i linguaggi di programmazione dei controllori logici e di automazione. Per chi conosce i controlli a relè, il linguaggio ladder continua ad avere un vantaggio in termini di facilità di utilizzo.
“Questa era una nuova applicazione che richiedeva una moderna soluzione di controllo per controllare e raccogliere i dati di processo. Oltre che realizzare la programmazione logica in linguaggio ladder, abbiamo anche dovuto cablare i vari sensori e controllori utilizzati per gli ingressi e le uscite dell’impianto,” aggiunge Mulliner.
“Abbiamo costruito da soli il nostro pannello di controllo, mentre Rockwell Automation ci ha aiutato a implementare una soluzione di rete decentralizzata che integra un sistema di supervisione e di acquisizione dei dati (SCADA). La società ci ha fornito il supporto tecnico per l’integrazione di DeviceNet come soluzione di rete, con moduli I/O remoti e programmazione Ethernet per SCADA e interfaccia operatore.”
Tra i prodotti e i servizi di Rockwell Automation implementati nell’applicazione ci sono ControlLogix, SCADA, interfaccia operatore, avviatori intelligenti Allen-Bradley E1, contattori e pulsanti. Le sfide poste dal progetto hanno riguardato la programmazione dei collegamenti tra ControlLogix e gli avviatori E1 utilizzando i moduli di comunicazione 193 EDN DeviceNet per i relè di protezione E1 Plus su DeviceNet, Ethernet e SCADA.
“I vantaggi che abbiamo potuto constatare grazie alle soluzioni Rockwell Automation includono la riduzione dei tempi di costruzione, del cablaggio e delle dimensioni del pannello, oltre che una migliore raccolta dei dati dall’impianto per una migliore informazione sull’esecuzione del processo. In Irlanda e nel Gloucestershire stiamo costruendo nuovi impianti e, anche per quelli, abbiamo deciso di rivolgerci a Rockwell Automation.”
Con la collaborazione di Rockwell Automation, Greenfinch è all’avanguardia nelle tecnologie di produzione di biogas, avendo sviluppato soluzioni di successo per la trasformazione, sicura e sostenibile dal punto di vista ambientale, dei rifiuti organici in utili nutrienti per il suolo e in energia rinnovabile.
Per ulteriori informazioni, inviare una e-mail al seguente indirizzo: info_at@ra.rockwell.com con rif: Greenfinch
I segnali che misurano i principali parametri del processo (temperatura, livello e portata del gas, livelli dei serbatoi) vengono inviati a un controllore di automazione programmabile ControlLogix di Rockwell Automation, che supervisiona il processo di digestione anaerobica e viene utilizzato anche come strumento di controllo dell’impianto CHP | Per programmare il controllore ControlLogix, Greenfinch ha preferito il linguaggio ladder rispetto agli altri linguaggi di programmazione IEC 1131, perché ha aiutato i suoi ingegneri a seguire più facilmente la logica del sistema. Per chi conosce i controlli a relè, il linguaggio ladder continua ad avere un vantaggio in termini di facilità d’uso | I tecnici di Greenfinch hanno costruito il pannello di controllo da soli, mentre Rockwell Automation li ha aiutati a implementare una soluzione di rete decentralizzata che integra un sistema SCADA per la raccolta dei dati | Greenfinch è all’avanguardia nelle tecnologie di produzione di biogas, avendo sviluppato soluzioni di successo per la trasformazione, sicura e sostenibile dal punto di vista ambientale, dei rifiuti organici in utili nutrienti per il suolo e in energia rinnovabile | Greenfinch è stata in grado di analizzare l’impianto dal punto di vista dell’operatore, per poi concepire le specifiche di controllo in modo da rendere il funzionamento dell’impianto più semplice e più sicuro |
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