Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Digitalization in the operation, monitoring and control of large-scale biogas plants

Alternativ tittel: Digitalisering av drift, overvåking og kontroll av storskala biogass anlegg.

Tildelt: kr 9,0 mill.

Biokraft er eier og operatør av verdens største anlegg for flytende biogass, lokalisert på Skogn i Trøndelag. Skogn anlegget startet opp sommer 2018 og nådde planlagt produksjonskapasitet i løpet av få måneder. Biokraft arbeider for tiden med utvidelser for å øke anleggets produksjon basert på biprodukt fra havbruksnæring, landbruk og biobasert industri. Den grunnleggende ideen for prosjektet er å utnytte nyutviklet sensorteknologi, nye analysemetoder og datamodeller for å forbedre drift, overvåking og kontroll av storskala biogassanlegg. Framdriften i 2021 har fortsatt vært påvirket av covid19 pandemien, spesielt i første halvdel av året. Til tross for dette har følgende resultater oppnådd: - Installasjon on-line analyse av flyktige fettsyrer (VFA) og total organisk karbon (TOC) er gjennomført i tilknytning til bioreaktor (ECSB) som prosesserer vann fra Norske Skog. Anasense analysatoren (utlånt fra prosjektpartner USN) har vært i drift siden september måned og leverer on-line analyse av flyktige fettsyrer (VFA) hver andre time. Hyppige målinger gjør det mulig å kontrollere belastningen på ECSB raskere enn via manuell måling og lab analyse. Dette redusere risiko for driftsforstyrrelser. - Arbeid med prøvetakingskampanje rundt sammenheng mellom TOC og kjemisk oksygen behov (COD) er gjenopptatt etter COVID og er nå 70% ferdig. Arbeidet fortsetter i 2022. - Arbeid med et tidligvarslingssystem basert på prosessdata og prosessmodellering har vært satt på hold i påvente av uttak av lengre dataserier høsten 2021. Denne beslutningen er basert på resultater fra initiell analyse av data gjennomført i 2020. Analyse av prosessdata fra 2021 vil gjennomføres i 2022. - Arbeidet med modellering av multifuel reaktorene har fokusert på å utvide og forbedre dagens state-of-the-art modell "Anaerobic Digestion Model No. 1" (ADM1) for å bedre beskrive de nitrogenholdige råstoffet som prosesseres ved Biokraft Skogn. Modellmodifikasjon er gjennomført og inkluderer nå alternative reaksjonsveier som forventes å forbedre modellens prediksjon. . Modelltuning og verifikasjon mot driftsdata gjenstår og vil ha hovedfokus i siste del av prosjektet. - Et nytt optisk sensorsystem er utviklet for VFA deteksjon. Testing i laboratorium på reell føde viser tilfredsstillende deteksjon både av individuelle VFA komponenter og blandinger av VFA'er, men arbeid er påkrevd før testing i industrielt miljø er mulig. Det er besluttet å endre fokus i prosjektet mot sensorer og analysemetoder som kan gi rask vurdering av råvarekvalitet til multifuel reaktorene. Dette forventes å ha stor nytteverdi for å øke og stabilisere biogassproduksjonen på anlegget som er et av prosjektets mål. - Arbeidet med å forstå hvordan mikrobemiljøene i de anaerobiske fermentorene utvikler seg over tid ("Microbial community management") har startet opp etter ca 9 måneder forsinkelse som følge av covid19 pandemien. Innhenting av månedlige prøver fra multifuel reaktorene er gjennomført fra juli 2020 til juni 2021. Prøvesettet inneholder også en prøveserie tatt hvert 30 minutt gjennom en åttetimers driftsperiode. DNA fra totalt 36 prøver er hentet ut fra prøver og vil analyseres gjennom siste år av prosjektet. Målet er å gi informasjon "microbial community analysis" kan gi økt forståelse av hvordan driftsbetingelsene i reaktorene endrer seg over tid. - Det tas sikte på å arrangere en workshop våren 2022 hvor resultater fra prosjektet formidles til aktuelle deltakere i næringen.

Biokraft is the owner and operator of the worlds largest plant for liquefied biogas (LBG), located at Skogn in Trøndelag. The Skogn plant started operations in summer of 2018 and has reached the planned capacity within a few months. Biokraft is currently working on expansions multiplying the plant's output based on byproducts from marine, agricultural and bio-based industries. The underlying idea of the project is to use emerging new sensor technology, new analysis methods and computer models to improve the operation, monitoring, supervision, and control of large biogas plants. This is a daunting task that needs to be addressed stepwise, over time. The following research challenges will be addressed: * Instrumentation and control of Upflow reactors, major feed disturbances will be identified by means of innovative instrumentation, and these disturbances will be counteracted by appropriate control measures. Challenges are related to whether the selected solutions will be fast and accurate enough to yield enough disturbance compensation. * Early warnings - sensor data and models, critical assessment of available process information will lead to the identification of a set of crucial process states that need to be monitored closely. How to monitor these crucial states (i.e. the mixture of physical sensors, soft sensors, and model-based predictions), as well as how to get sufficient information out of the available data, will be a key challenge * Utilization of opportunities brought by novel optical sensors and spectroscopy. The challenges are related to whether these new sensors, which are potentially fast and inexpensive, can be made robust and sensitive enough for successful field testing under real conditions in a biogas reactor. * Microbial community analysis will focus on the slow microbial shifts that will inevitably occur in a biogas reactor over time, and whether these can be predicted, and, ultimately, controlled.

Aktivitet:

ENERGIX-Stort program energi