Verlässlichkeit von Messtechnik in Biogasanlagen und Maßnahmen zur Gewährleistung einer hohen Datenqualität

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1 Verlässlichkeit von Messtechnik in Biogasanlagen und Maßnahmen zur Gewährleistung einer hohen Datenqualität Dipl.-Ing.agr. Hendrik Keitlinghaus, Keitlinghaus Umweltservice Jahrestagung 2011 des Fachverbandes Biogas e.v.

2 In den bestehenden Anlagen war so gut wie keine Messtechnik vorhanden! Rückblick auf das Jahr 2006

3 Stand heute In den meisten Anlagen ist Messtechnik vorhanden Deren Verlässlichkeit könnte jedoch besser sein Der Schwerpunkt liegt aber auf der Automation Automation Dokumentation Messtechnik

4 Eine Biogasanlage ohne Dokumentation ist wie ein Sportwagen mit schwarzen Scheiben - man sieht zwar, wie schnell man fährt, aber man weiß nicht wohin! Toni Baumann

5 Messtechnik für die Automation Das Ziel der störungsfreien und automatisierten technischen Abläufe auf den Anlagen ist weitestgehend erreicht. Es wirkt sich direkt positiv auf die Arbeitsqualität und die Arbeitszeit des Betriebsleiters aus. Beispiele: - Umpumpvorgänge, - Intervallrühren, - Intervallfüttern

6 Messtechnik für Dokumentation / Reporting In der Zielerreichung besteht ein deutlicher Rückstand gegenüber der Automatisierung. Die Dokumentation und die dazu zusätzlich erforderliche Messtechnik spielt in der Planungsphase und bei der Erstellung der Messstellenliste nur eine Nebenrolle! Kein direkter Nutzen für den einfachen Mitarbeiter. Transparenz wird subjektiv als Nachteil empfunden. Entgegenwirken durch erfolgsabhängiges Entlohnungssystem

7 Der richtige Messwert Folgende Fragen sollten schon bei der Anlagenplanung beachtet werden: Was soll wozu gemessen werden? (Pferd von hinten aufzäumen!) Wo ist der Sensor optimal platziert? Welcher Sensortyp ist passend? Wie baue ich ihn ein?

8 Was messen? - Bereich Inputlager Gewicht, Qualität und Herkunft je Lieferung TS, ots, Futterwert und Lagerbestand Lagerabgang und Silierverluste

9 Was messen? - Bereich Fütterung Inputlager Gewicht und Qualität je Mischungskomponente Handaufzeichnungen sind kritisch, da die Fütterungsanweisungen vom Laderfahrer umzusetzen sind, und danach die Ist-Situation zu dokumentieren ist. Höhere Verlässlichkeit durch Automation - z.b. über unser ZEUS-Modul TARA.

10 Temperatur, TS, ots, FOS/TAC Rühr- und Pumpzeiten (h/t) Rühr- und Pumpleistung (kw) Rühr- und Pumparbeit (kwh) Säuren Spurenelemente CH4-Anteil (%) Gasqualität Normgasmenge (Nm³) Gasfüllstand (m³) Was messen? - Bereich Fermenter

11 Was messen? - Bereich BHKW Inputparameter: - Gasmenge, - Gasqualität, - ggf. Hilfsstoffe (Zündöl) - Strombedarf Betriebsparameter: - Temperaturen, Zählerstände etc. Outputparameter: - Strom (-leistung, -arbeit) - Wärme (-leistung, -arbeit)

12 Was messen? - Bereich Energieeinspeisung Eingespeiste Energie als Arbeit (kwh) Bezogener Strom als Leistungskurve und als Arbeit 2 Möglichkeiten: Direkter Anschluss der Zähler: zeitnahe Information über Leistung und Arbeit Via Information vom EVU: Tagesgenaue Information über die Arbeit.

13 Beispiel Temperatursensor: Richtige Platzierung Repräsentative Position Nicht zwischen den Heizungsrohren Min. 2 besser 3 Sensoren einsetzen (Plausibilität)

14 Beispiel Füllstand Feststoffe im Börger-SSR-Trichter: Keine optischen Sensoren (Nebel!, Regentropfen!) Besser Ultraschalltechnik Richtiger Sensortyp

15 Beispiel Füllstand Fermenter über Druckmessung: Richtiger Einbau Vermeidung einer Gasblase direkt vor dem Sensor Einfache Wartung (Spülmöglichkeit) Redundanz nicht erforderlich, da optische Kontrolle möglich.

16 Daten-Verlässlichkeit durch Redundanz Abhängig vom Preis des jeweiligen Sensors und alternativen Möglichkeiten der Messwertkontrolle. Redundante Messtechnik muss nicht zwingend automatisiert sein! Fallbeispiele: - Temperatur: ok ggf. manuell, - Füllstände über Druck: ok, aber nicht nötig, da optische Kontrolle - Gewichte: teuer. Besser: gelegentliche Referenzwiegung.

17 Daten-Verlässlichkeit durch Korrekturen im Datenmodell Datenberuhigung durch Aggregation (Grafik) Datensicherheit durch autom. Plausibilitätsprüfung -> Alarm Datenqualität durch Ausreißer Bereinigung. Aber Ursache für Ausreißer ist oft ein defekter Sensor.

18 Daten-Verlässlichkeit durch Kennzahlen im Datenmodell Plausibilitätsprüfung über Kennzahlen Wirkungsgrad = erzeugte Strommenge InputGasmenge CH 4 10 Inner- oder überbetriebliche Plausibilitätsprüfungen Futtereffektivität = Strommenge in kw Fütterungsmenge kgfs TS% ots%

19 Daten-Verlässlichkeit durch Prüfung von Kausalitäten

20 Lohn der Mühe: Kompaktes automatisches Reporting!