Trendy v řízení provozu bioplynové stanice

Standardní součástí bioplynových stanic jsou řídicí systémy. Téměř každý dodavatel technologie přitom dodává svůj vlastní systém. Je to pochopitelné i z marketingového hlediska, ale zejména pro zajištění vzdálené komunikace s monitorovacím centrem dodavatele. I když řídicí systémy sledují obvykle stejné parametry, provedení a úroveň bývají různé.

Většina řídicích systémů bioplynových stanic (BPS) funguje na některé standardní technologické platformě a liší se více méně jen zobrazovací částí a možnostmi ovládání obsluhou. Je to dáno tím, že řízení chodu jednotlivých částí BPS je zajištěno tzv. průmyslovým počítačem, zatímco zobrazovací program běží na standartním PC. Největší rozdíl však nebývá v úrovni zobrazení, ale ve vybavenosti technologie pro analýzu a následné řízení provozu.

Inovace systémů

Ty nejjednodušší řídicí systémy v podstatě umí „jen“ v časovém intervalu spínat čerpadla, míchadla, dávkovače a další mechanické prvky. Na monitoru pak najdeme jen záznam o době činnosti jednotlivých prvků.

Starší systémy jsou sice jednoduché, spolehlivé a nenáročné na údržbu, na druhé straně však od nich nelze očekávat reálnou informaci o provozu stanice. Pokud je v provozu BPS vše „v pořádku“, většinou stačí. Jestliže však do BPS například vstupují jiné substráty, než jsou v projektu, nebo obsluha požaduje maximální výkon, jsou zpravidla nedostatečné a měly by být rozšířeny.

V prvé fázi se řídicí systém musí rozšířit o monitorovací zařízení, které dodává přesnou informaci o dávkování a toku surovin a dalších substancí v technologickém procesu. Z těchto dat už je možné lépe analyzovat a optimalizovat provozní stavy, je možné sledovat reakci na změnu a lépe tak vyhodnocovat celý provoz BPS.

Dalším krokem k dokonalejšímu řízení je zpětné zjišťování provozních parametrů jednotlivých klíčových prvků. Je například možné zpětně sledovat průběh zatížení elektromotorů u různých pohonů. Z těchto informací lze pak vyčíst například zvýšené zahuštění substrátu ve fermentoru, opotřebení čerpadel a míchadel či jiné změny oproti běžnému chování. Právě změna parametrů je pro řízení a analytiku provozu nebo procesu základní informací. Často totiž nejde ani tak o výši parametrů stanovenou měřením či rozborem. Důležitější je trend sledovaného parametru a jeho skoková změna.

Provozní analýza

U každé BPS čas od času – i přes relativně stabilní chování obsluhy a bez změny dávkování surovin – dojde k poklesu produkce plynu nebo k rozkolísání výkonu. Pokud řídicí systém nemá dostatečné analytické a servisní funkce, jsou tyto provozní abnormality těžko zvládatelné nebo je jejich náprava zdlouhavá. Proces pracuje nestabilně, neefektivně a část vstupního materiálu se nevyužije. Některé systémy se snaží takové servisní úkony provádět a umí například podle výkonu přidávat nebo ubírat dávku vstupních substrátů. Některé systémy jsou dovybaveny základní analýzou procesu a měří obsah volného metanu, pH, FOS/TAC, atd. Podle výsledků analýz se pak snaží udržet provoz v kondici.

Stabilita fermentačního procesu je ale multikriteriální a najít správnou reakci na vybočení jednoho parametru je obtížné. Dodavatelé analytických technologií to řeší a vyvinuli již několik generací automatických analytických systémů, které mají napravit chyby provozovatelů a stanovit optimální podmínky pro tvorbu a využití bioplynu. Cílem je získat co nejvíce informací o substrátu, a to jak vstupním, tak ve fermentoru, případně v nádrži na digestát. Čím více informací je k dispozici, tím je reakce řídicího systému lepší a provoz tak může být skutečně automatický. Stačí nainstalovat automatické dávkovací zařízení pro vstupní substrát – a kromě kontroly a servisu nebude nutná další obsluha.

Nové metody

Největší problém analytických systémů bývá v kvalitě a objektivitě vstupních informací. Výsledky rozboru substrátů z různých laboratoří se totiž mohou významně lišit, zejména pole použité analytické metody, případně pracovního postupu. Podobně rozdílná data však skýtají i různé automatické systémy. Filtrace planých poplachů je pak obtížná. Vývojoví pracovníci proto intenzivně pracují na nových metodách analýzy.

Jednou z perspektivních je metoda spektrofotometrická, která pracuje na základě analýzy odrazu záření blízkého infračervené oblasti (NIRS). Vhodnou interpretací zjištěných hodnot je pak možné definovat modely chování BPS a dosáhnout automatizace provozu. Jaké výstupy je možné z takového měření získat, zobrazuje graf. Data sice mají nevyrovnaný průběh a v některých časových pásmech chybí, ale z dlouhodobého hlediska již vytvářejí zjistitelný trend, což umožňuje více méně správné rozhodování. V praxi jde zatím o ojedinělé instalace, ale rozvoj technologií je překotný, a tak můžeme očekávat další pokrok.

Článek byl publikován v časopisu Energie 21 5/2015.

 Autor úvodní fotografie: Jiří Trnavský

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost