Das Unternehmen Renu Energy mit Sitz in Houghton, Johannesburg, verfügte bei seinem Markteinstieg bereits über mehrere Jahre Erfahrung und konnte sich auf die Kompetenz von internationalen Beratern verlassen. Der Fokus des Unternehmens liegt auf allen Formen erneuerbarer, nachhaltiger und umweltfreundlicher Energien, darunter Energiespeicherung, -transport und -erzeugung. In Zusammenarbeit mit internationalen Experten bietet Renu Energy eine breite Palette an Leistungen, angefangen beim Bau von Biokraftstoffanlagen bis hin zur Errichtung von Kraftwerken zur Erzeugung von Biobrennstoff für Haushalte und den Gewerbesektor. Die 1,5Mio. ha große Nutzholz-Plantage des Unternehmens in Südafrika erbringt jährlich 18Mio. m3 Nutzholz aus schnell wachsenden Pflanzenarten. Dies bietet Raum für ein einfaches, aber hocheffizientes Verwaltungssystem – zudem ist Südafrika ein im Vergleich zu anderen Ländern extrem kostengünstiger Standort. In der Holzgewinnung werden etwa 30% zu Stämmen und 60% zu Schnittholz verarbeitet, der Rest gilt als Abfall. Sägemehl und andere Holzabfälle wurden früher als wertlos angesehen, weshalb Sägewerke diese auf Deponien entsorgen oder sie auf dem eigenen Gelände einlagern mussten. Damit verbunden waren Sicherheits- und Umweltrisiken, verursacht durch ein hohes Brandrisiko sowie die Freisetzung von Methan und Tanninen. Pelletierung Im Wesentlichen werden bei der Produktion von Pellets oder Briketts Holzabfälle verpresst und somit zu transport- und lagerfähigen Energieträgern verarbeitet. Diese Briketts oder Pellets finden in unterschiedlichsten Bereichen Anwendung: von der Verbrennung in Industriekraftwerken zusammen mit Kohle über die Energie- und Wärmeerzeugung in Heizkraftwerken für kleinere Ortschaften bis hin zum Gebrauch in privaten Haushalten. Die \’Verdichtung\‘ ist nur ein Verarbeitungsschritt bei der Herstellung von Pellets, bei der das Material vermahlen, gesiebt, gereinigt und getrocknet wird. Zur Entfernung von Fremdkörpern wie Metall, Glas, Steinchen und Quarz sind weitere Verfahren notwendig. Zur Gewährleistung gleichbleibender Zusammensetzung und Feuchtigkeitsgehalt findet das eigentliche Verpressen erst statt, nachdem die Holzabfälle die restlichen Verarbeitungsschritte durchlaufen haben. Eine holzeigene Bindekraft entsteht durch die thermoplastischen Eigenschaften der zu etwa 50% im Holz enthaltenen Polymere Lignin und Hemizellulose. Diese Materialien werden unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnissen formbar und fließfähig und dienen somit als eine Art \’Klebstoff\‘ – aufgrund der elastischen Eigenschaft der Holzfasern ist für den Pressvorgang jedoch ein erheblicher Kraftaufwand erforderlich. In einer Pelletieranlage sorgt diese Presskraft in Verbindung mit der Bindekraft der holzeigenen Polymere für die Verkittung der Fasermatrix nach dem Abkühlen. Die Anlage in Kwambonambi In der Anlage in Kwambonambi, Kwazulu Natal wird Biomasse aus Rohmaterialien wie Sägemehl und Schneideresten gewonnen, die aus Sägewerken der Region stammt. Diese aus Abfällen gewonnene Biomasse dient zur Pelletherstellung für großtechnische Anlagen. Aufgrund hoher Transportkosten ist es erforderlich, die Pellet-, Brikett- und Holzkohle-Produktion in größtmöglicher Nähe zu den entsprechenden Rohstoffquellen anzusiedeln. Die Holzreste werden sorgfältig zerkleinert und anschließend in Trommeltrocknern getrocknet. Renu hat als Teil seiner Investitionen in die Anlage in Kwambonambi einen neuartigen, hocheffizienten Drehtrommeltrockner entwickelt. Der Trockenvorgang stellt einen der wichtigsten Arbeitsschritte bei der Pelletherstellung dar, da der erforderliche Restfeuchtegehalt zur Erzielung des optimalen Brennwertes exakt eingehalten werden muss. Nach der Trocknung wird das Sägemehl erhitzt und gelangt in eine der drei Schlagmühlen, in der es durch unterschiedlich große Matrizen gepresst und so zu einer einheitlichen Körnung vermahlen wird. Aufgrund der freigesetzten Wärme werden die im Holz enthaltenen polymerischen Materialien formbar, und das Sägemehl kann zu Pellets verpresst werden. Beim Pressvorgang wird die Pelletgröße durch die Bohrungen der Matrize festgelegt. Anschließend werden die Pellets gekühlt und erlangen ihre endgültige Festigkeit. Vor dem Abfüllen in Säcke filtert eine Siebanlage Staubrückstände aus dem Produkt. In Kwambonambi werden jährlich rund 36.000t Holzpellets für den industriellen Einsatz produziert, von denen ein Großteil zur kommerziellen Verwendung nach Italien exportiert wird. Bis vor Kurzem befand sich hier die einzige Anlage in Afrika, die Holzpellets in exportierfähiger Qualität herstellen konnte. Gegenwärtig prüft Renu in Subsahara-Afrika jedoch weitere zur Errichtung von Pelletieranlagen geeignete Standorte. Das Unternehmen exportiert nachhaltige Produkte aus Biomasse in weitere Länder Europas und beabsichtigt außerdem die Erschließung des asiatischen Marktes. Das Steuersystem Im ursprünglichen Altsystem wurden die Vermahlungs- und Trockenanlagen durch eine SPS gesteuert, während eine zweite SPS für die restlichen Bereiche zuständig war. Jedoch war weder eine Kommunikation zwischen den SPSen noch ein Netzwerkzugang möglich. Des Weiteren verfügte die Anlage über zu wenig E/A, und es bestanden keinerlei Erweiterungsmöglichkeiten. Renu Energy vertraut in seiner Anlage heute auf GE Fanuc Intelligent Platforms Proficy Process Systems, ein voll integriertes Prozesssteuerungssystem, das mehr Qualität und Zuverlässigkeit, erhöhten Durchsatz, verbesserte Leistung und Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitig niedrigeren Betriebskosten bietet. Mit Proficy Process Systems wurde eine moderne Hardware- und Softwareinfrastruktur geschaffen, die die Vorteile herkömmlicher DCS- und PLC/HMI-Systeme bietet, jedoch die bisherigen Einschränkungen dieser Ansätze überwindet. Die PACSystems-Controller von GE Fanuc eignen sich für Prozess-, Einzel- und Bewegungssteuerungsanwendungen und verleihen dem Steuerungssystem Flexibilität. Aufgrund der leistungsfähigen Proficy-Software verfügt der Anwender über Visibilität, Analyse und Konnektivität im gesamten Betrieb. In Kwambonambi stellt Proficy HMI/Scada-Cimplicity in Kombination mit den Technologien von Batch Execution und Historian eine umfassende Automatisierung und Information sicher. Des Weiteren steht ein unabhängiges Feldbus-System zur Verfügung, das alle wichtigen Feldbusse unterstützt. Heute kann die Anlage in Kwambonambi von einer einzigen Person gesteuert werden. In der Leitwarte werden über zwei Bedienerkonsolen mit Bildschirm in Kombination mit einer Videoüberwachungsanlage (CCTW) die Kernbereiche der Anlage überwacht. An weiteren Knotenpunkten findet die technische Instandhaltung statt, anhand derer Upgrades des Systems während des Betriebs ermöglicht und Change Management-Informationen zur Verfügung gestellt werden. Das Management-Team der Anlage kann zu Überwachungs-, Steuer- und Berichterstattungszwecken von verschiedenen Standorten aus online auf das System zugreifen und Berichte an Vorgesetzte übertragen. Der Zugriff erfolgt per Passworteingabe, wobei dem Benutzer je nach seiner Position innerhalb des Unternehmens unterschiedliche Zugriffsrechte erteilt werden. Das System wurde unter der Leitung von Brian Nel, Produktionsleiter bei Renu Energy, von System-Integratoren der Firma Protemp Automation (Durban) entwickelt. Nel lobt die Zusammenarbeit: \“Nachdem die Mitarbeiter sich mit dem System vertraut gemacht hatten, ging die Entwicklung schnell voran und die Installation verlief reibungslos. Außerdem konnten wir uns stets auf die Unterstützung und Beratung von GE Fanuc verlassen.\“ Bei der umfassenden, acht Monate dauernden Generalüberholung der Anlage wurden die neu entwickelten Drehtrommeltrockner sowie das neue Überwachungs- und Steuerungssystem installiert. Dieses verfügt über rund 700 E/A-Punkte, darunter Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Füllstand, Ein/Aus, Feuchtigkeit und Position. \“Heute kontrolliert ein einziger GE Fanuc PACSystems RX3i die gesamte Anlage und eine Erweiterung ist kein Problem\“, fährt Nel fort. \“Die Fehlerbehebung gestaltet sich sehr unkompliziert: Sie erfolgt durch Pop-up-Fenster für den Bediener sowie weitere Hilfefunktionen, die dem jeweiligen Fachpersonal zur Verfügung stehen.\“ Vorteile Die Stabilität wurde mithilfe des neuen Steuerungssystems deutlich verbessert. Dadurch konnte die Betriebszeit um 30% und so die Produktivität der Anlage, erheblich gesteigert werden. Die Mitarbeiterzahl wurde um 35% reduziert. Die heute hier arbeitenden Bediener erhalten mithilfe der Bildschirme einen umfassenden Überblick und Kontrollmöglichkeiten über die gesamte Anlage. Zur Ermöglichung einer schnellen Fehlerbehebung werden bei auftretenden Problemen eindeutige Alarmsignale (basierend auf Temperatur, Bewegung, Geschwindigkeit, Feuchtigkeitsgrad, Druck) frühzeitig ausgelöst. Dadurch fällt eine ständige Überwachung zum Schutz vor Bränden weg und Mitarbeiter können ihre Arbeitszeit für produktive Tätigkeiten nutzen. Ein positiver Nebeneffekt ist außerdem die Senkung der Versicherungskosten für die Anlage aufgrund der sorgfältigen Überwachung und Steuerung des Systems. Akustische und optische Alarme informieren die Bediener sowie die Anlagenleitung früh über auftretende Fehler, sodass diese rechtzeitig behoben werden können. Eine Abschaltung oder Dampfreinigung der Anlage kann somit sicher und auf geregelte Weise erfolgen. Dieses in die Anlage integrierte Sicherheitssystem wurde von den Versicherungsgesellschaften anerkannt. Nel freut sich: \“Ich möchte die Technologie von GE Fanuc nicht mehr missen. Das Unternehmen hat uns die Vereinfachung eines komplexen Prozesses erheblich erleichtert.\“ (Kasten)Ergebnisse auf einen Blick – Steigerung der Produktivität um mehr als 30% – Reduzierung der Mitarbeiteranzahl um 35% – Deutliche Senkung der Versicherungskosten für die Anlage – Einführung eines integrierten Steuersystems für die gesamte Anlage – Schnellere Reaktion auf optischen und akusti- schen Alarm – Systemzugriff online – Einfacher Anschluss fremder Hardware – Leistungsfähige Abfragefunktion von Datenbankeinträgen (Kasten Ende) www.geenterprisesolutions.com
GE Intelligent Platforms GmbH
