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 arbeidet det første året av prosjektet har naturlig nok blitt sterkt påvirket av covid19 pandemien. Til tross for dette har følgende resultater oppnådd: - Planlegging av installasjon on-line analyse av flyktige fettsyrer (VFA) og total organisk karbon (TOC) er startet i tilknytning til bioreaktor som prosesserer vann fra Norske Skog. Målet er å undersøke om on-line instrumentering kan redusere risiko for overbelastning av reaktorene som følge av driftsforstyrrelser i føden. - En prøvetakingskampanje rundt sammenheng mellom TOC og kjemisk oksygen behov (COD). Arbeidet ble avbrutt i forbindelse med nedstengning av samfunnet i mars 2020 og vil tas opp igjen når tilgang til anlegget tillater det. - Arbeid med et tidligvarslingssystem basert på prosessdata og prosessmodellering startet opp som planlagt. Prosessdata fra en 2 ukers driftsperiode i januar/februar 2020 ble hentet ut og er analysert med hjelp av ulike statistiske metoder, bl.a prinsipalkomponent analyse (PCA) for å se om man kan identifisere endring i driftsmønster på anlegget. Foreløpige resultater indikerer at PCA kan være et nyttig verktøy for tidligfasevarsling, men lengre tidsserier er nødvendig for å trekke konklusjoner. Videre uthenting av data vil koordineres med testing av økt on-line instrumentering. - Arbeidet med modellering av multifuel reaktorene har tatt 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. Videre arbeid og modeller som utvikles vil kobles opp arbeid med tidligvarslingssystem. - Utvikling av nye sensorer har bestått av en litteraturgjennomgang av teknologi for VFA og H2 sensorikk for anaerobisk fermentering. Et nytt "colourimetrisk" sensorsystem er utviklet for VFA deteksjon. Felttesting har vært forhindret av covid19 pandemien, men vil tas opp når dette er mulig og vil koordineres med uthenting av nye prosessdata. Eksperimentell analyser av råvarer ved hjelp av optiske målemetoder er gjennomført i samarbeid med instrumentleverandører. Videre bruk av metodene vil vurderes i prosjektet. - Arbeidet med å forstå hvordan mikrobemiljøene i de anaerobiske fermentorene utvikler seg over tid ("Microbial community management") har blitt ca 9 måneder forsinket som følge av covid19 pandemien. Prøvetakingsarbeidet ble avbrutt i mars 2020 men er nå tatt opp igjen og planlagt aktivitet forventes å kunne gjennomføres som planlagt dersom sluttdato for prosjektet endres. Som følge av covid19 pandemien søkes det om en ni måneders utsettelse av prosjektet fra planlagt avslutning i Q3 2021 til avslutning i Q2-2022. Samlet prosjektlengde vil da øke fra 24 til 33 måneder.

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