Alternative Energien wie Biogas sind auf dem Vormarsch. Insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich wächst die Bedeutung dieser Form der Energiegewinnung. Eine wirtschaftliche Nutzung dieser Energie ist eng verbunden mit dem Automatisierungsgrad der Anlage, wie das Beispiel eines Bioheizkraftwerks in Norddeutschland zeigt. Biogas ist ein Gemisch aus Methan, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und Stickstoff. Es entsteht beim natürlichen Abbau organischer Substanzen unter anaeroben Bedingungen (Luftabschluss) in einem sogenannten Fermenter. Das Gas wird in Blockheizkraftwerken mit Verbrennungsmotoren verbrannt und in elektrische Energie umgewandelt. Strom und Wärme werden im Betrieb genutzt und/oder gewinnbringend in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Zurück bleibt hochwertiger Dünger. Diese Form der Energiegewinnung wird auch vom Hof Obdrup in Satrup genutzt. Der Schweinezuchtbetrieb ist gleichzeitig Betreiber einer Biogasanlage mit Blockheizkraftwerk (kurz BHKW). Hier werden Tonnen von Gülle, die als Nebenprodukt der Schweinezucht entstehen, zusammen mit einem Kosubstrat, wie z.B. Maissilage, in der Anlage verwertet. Aus diesem Gemisch entsteht das Biogas, das der Hof für die Energieversorgung des eigenen Betriebs nutzt und an das öffentliche Netz weitergibt. Aufbau der Biogasanlage Die Biogasanlage besteht aus einer Vorgrube, in der die Gülle gesammelt wird. Von hier aus wird diese in einen der drei Fermenter geleitet und das Kosubstrat über eine Eintragsschnecke beigemischt, um ein optimales Gemisch für die Vergärung zu gewährleisten. Das Gemisch wird mithilfe eines Mischers kontrolliert bewegt, damit es im Fermenter optimal gärt und dieses Gas zur Versorgung der zwei Blockheizkraftwerke genutzt werden kann. Die zwei Blockheizkraftwerke leisten zusammen 600KW. Ein Ausbau der Anlage auf 1.000KW ist in Planung. Die Automatisierung erfolgte durch die Firma Energietechnik Satrup GmbH, die auch das Konzept für Betrieb und Wartung der Anlage erstellt hat. Hier muss nur noch einmal am Tag ein Mitarbeiter das Kosubstrat nachfüllen. Die restliche Zeit läuft die Anlage völlig autark. Moderne Automatisierungstechnik Bei der Umsetzung entschied sich das Unternehmen für eine Komplettlösung mit Steuerungs- und Antriebstechnik von Mitsubishi Electric. Die Antriebe für die Eintragsschnecken und die Mischer werden über Frequenzumrichter des Typs FR-A 540 betrieben. Sie sorgen dafür, dass die Antriebe jederzeit mit optimalen Drehzahlen arbeiten, damit eine hohe Effizienz gewährleistet ist. Die gesamte Steuerung der Anlage übernimmt eine Kompaktsteuerung des Typs Melsec FX3U als Master-System im Zusammenspiel mit zwei Melsec FX2N Steuerungen als Slaves, die über Profibus-DP miteinander kommunizieren. Diese Kombination konnte nur gewählt werden, weil die Melsec FX3U als Kompaktsteuerung die Möglichkeit bietet, einen Profibus-DP-Master anzuschalten. Dieser Profibus-DP-Master unterstützt die Profibusprofile V0 und V1. Über Ethernet lässt sich die Steuerung zudem über einen PC programmieren. Die Steuerung kommuniziert über drei serielle Schnittstellen mit den Frequenzumrichtern (RS485), dem PC (RS422/RS232) und einem Industrie-Modem (RS422), um Alarmmeldungen zu versenden. Durch die einfache Kommunikation mit den Frequenzumrichtern über die serielle RS485-Verbindung entfällt ein großer Verdrahtungsaufwand. Alle Parameter der Frequenzumrichter können zu jeder Zeit gelesen oder geschrieben werden. Auch spart sich der Anwender das Schreiben langer SPS-Codes, da das Umrichterprotokoll direkt in die Melsec FX3U integriert ist. Mit nur fünf integrierten Befehlen können alle Informationen des Frequenzumrichters gesteuert und gelesen werden. So lässt sich kostengünstig und schnell ein Umrichternetzwerk mit bis zu 16 Geräten mit der Steuerungstechnik verbinden und in das Gesamtkonzept integrieren. Visualisierung des Kraftwerks Zur Darstellung des gesamten Bioheizkraftwerks wird die Visualisierungssoftware SoftGOT genutzt. Sie ist auf einem PC im Überwachungsraum installiert und seriell mit der Melsec FX3U Steuerung verbunden. Die Visualisierungssoftware wird wie ein Bediengerät programmiert und nutzt als Laufzeitplattform den PC. Für die Bedienoberfläche hat die Energietechnik Satrup GmbH eine genau auf die Anforderungen des Betreibers zugeschnittene grafische Oberfläche entwickelt. Alle Funktionen und Verfahrenswerte können hier eingesehen und analysiert werden. Für einen täglichen Bericht sorgt die Software MX Sheet, die die Daten in Form einer Tabelle an Microsoft Excel weitergibt. Mit einer PC-Fernsteuerungssoftware, wie z.B. PC Anywhere oder VNC, wird ein Abbild des Applikationsrechners auf der Remote-Seite angezeigt. Der Applikationsrechner kann so jederzeit von jedem Standort gesteuert werden – der Bediener muss noch nicht einmal vor Ort sein. Kasten: Sicher investiert Kompakte speicherprogrammierbare Steuerungen sind eine kostengünstige Lösung für viele Automatisierungsaufgaben. Sie entwickeln sich durch immer größere Leistungsfähigkeit und steigende Funktionalität zunehmend zur Universalsteuerung, die als zentrale oder dezentrale Komponente neben klassischen SPS-Funktionen auch vielfältige Antriebs- und Positionieraufgaben übernimmt. Die Melsec FX-Serien von Mitsubishi Electric zählen mittlerweile über 9Mio. verkaufte Geräte seit der Markteinführung im Jahr 1981 und damit zu den weltweit erfolgreichsten Kompakt-SPS-Familien. Fünf unabhängige, aber voll kompatible Produktreihen, denen eine gemeinsame Hardware- und Softwaretechnik zugrunde liegt, bieten heute ein fein skalierbares Automatisierungssystem. An der Spitze steht die im Jahr 2005 eingeführte Baureihe Melsec FX3U, die den Leistungsbereich modularer Steuerungen erreicht. Jüngstes Mitglied dieser aktuellen, dritten Technologiegeneration ist die kürzlich eingeführte Kompaktsteuerung Melsec FX3G, mit der Mitsubishi Electric den Weg einer kontinuierlichen Weiterentwicklung ohne Systembruch fortsetzt. Die Entwickler haben die Funktionalitäten der vorherigen Generation weiter ausgebaut und technische Merkmale neu integriert. Als robuste Standardsteuerung für kleinere Automatisierungen bietet sie bereits genügend Leistungsreserven. Die Steuerung ist kompatibel zu älteren Versionen – bis hin zur Programm- und Klemmenkompatibilität. Eine Kompakt-SPS der bewährten Melsec FX1N-Serie lässt sich somit ohne Neuverdrahtung ersetzen. Damit bleiben nicht nur bisherige Investitionen in die Maschinen- und Anlagentechnik geschützt, auch ein Aufstieg in die nächsthöhere Leistungsklasse ist mit geringem Aufwand für Änderungen möglich.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
