Die Energiegewinnung in Biogasanlagen per Remote überwachen

Finsterwalder Umwelttechnik nutzt Digitalisierung zur Prozessoptimierung

Der Zugriff auf die Maschinen- bzw. Anlagensteuerung bei der Inbetriebnahme oder im Wartungsfall gehört inzwischen zum Standard – so auch bei der Finsterwalder Umwelttechnik GmbH & Co. KG. Das Unternehmen aus Bernau am Chiemsee konstruiert und produziert Sondermaschinen für Biogasanlagen, die weltweit eingesetzt und per Remote in Betrieb genommen werden. Doch Finsterwalder Umwelttechnik geht noch einen Schritt weiter und überwacht mithilfe der Fernwartungs- und IOT-Applikation von MB connect line während des laufenden Betriebs Messwerte, die auf den Anlagen- und Prozesszustand rückschließen lassen und das Fundament für eine stabile Abfallverwertung und Energiegewinnung legen.

Auf den ersten Blick scheinen Biogasanlagen eine ziemlich einfache Sache zu sein: Bioabfälle kommen in die Anlage hinein und unter einer großen Dunstglocke aus moosgrüner PVC-Membran wird daraus Biogas produziert.

Doch wie es so häufig der Fall ist, steckt auch hier der Teufel im Detail. Eine effektive, effiziente und optimierte Biogasgewinnung aus organischen Abfällen ist nur mit Know-how, sehr viel Erfahrung und erheblichem prozesstechnischen Aufwand möglich. Nur wenn alle Maschinen innerhalb der Biogasanlage perfekt eingestellt sind, läuft der Prozess reibungslos und ist auch die Biogasgewinnung optimal. Um sowohl Anlagen- als auch Maschinen- und Prozessdaten jederzeit auf Anforderung übertragen zu können, ist ein entsprechender Fernwartungsrouter notwendig. Der Industrierouter mbNET in Kombination mit der IOT-Erweiterung mbEDGE, in dieser Kombination als EDGE-Gateway, bietet die optimale Grundlage für diese Umsetzung.

Schaltschrank mit eingebautem mbNET Router MDH816 und IOT Erweiterung mbEDGE

Mehr Prozess-Sicherheit durch höchste Konnektivität

Mitte 2019 begannen die Verantwortlichen bei Finsterwalder Umwelttechnik damit, sich mit dem Thema Remote Zugriff und Fernwartung zu beschäftigen. Bei der Auswahl des Herstellers stand für Johannes Fischer, Leiter Entwicklung bei der Finsterwalder Umwelttechnik, insbesondere die Expertise des Herstellers und dessen Fokus auf Fernwartungslösungen im Vordergrund. Deshalb fiel seine Wahl auf das etablierte deutsche Unternehmen MB connect line. Dass dies die richtige Wahl war, zeigte sich auch bereits im Vorfeld, als im Rahmen umfangreicher und differenzierter Beratung die beste Lösung für die Finsterwalder Umwelttechnik ausgearbeitet wurde. Dieser direkte Kontakt zu technischen Experten und die Unterstützung im Support sind schlagende Argumente für MB connect line. „Wenn mal was ist, können wir anrufen und werden sofort, schnell und kompetent unterstützt“, beschreibt Johannes Fischer die Zusammenarbeit mit den Spezialisten für Fernwartungssysteme. Seitdem wird jede Maschine mit einem mbNET Router MDH816 und optional mit der IOT Erweiterung mbEDGE ausgeliefert.

Mit der Corona-Pandemie wurde die Wirksamkeit des Fernzugriffs gleich auf die Probe gestellt. Doch auch im Ausland, wo die Netzverbindung instabil und sehr langsam sein kann, war die Zuverlässigkeit des Fernzugriffs jederzeit sicher gegeben.

„Wenn der Zugriff auf die Maschinen- und Anlagenparameter so reibungslos funktioniert, kann man ihn ja auch zur Übertragung der Prozessdaten nutzen und so die Anlage kontinuierlich während des laufenden Betriebs überwachen und optimieren“, erinnert sich Geschäftsführer Tobias Finsterwalder an die ersten Ideen zur Anlagenüberwachung per Remote.

„Mit der Überwachung des Bicarbonatgehaltes können wir die Produktionssicherheit von Biogasanlagen deutlich erhöhen und transparent machen.

Geschäftsführer Tobias Finsterwalder über den Vorteil der kontinuierlichen Kontrolle

Mehr Einfachheit durch zentrales Know-how

Dass sich der Maschinenbauer auch nach der Inbetriebnahme um den Prozess in der Anlage kümmert, ist eine für den Sondermaschinenbau untypische Herangehensweise. Normalerweise liegt das Know-how für den Anlagenbetrieb beim Betreiber selbst oder bei einem Anlagenbauer.

Anders in diesem Fall. Hier liegt das komplette Prozess-Know-how beim Maschinenbauer Finsterwalder Umwelttechnik. Die mit patentierten Maschinen ausgerüsteten Anlagen werden an unterschiedlichsten Standorten von unterschiedlichsten Betreibern errichtet. Abfallerzeugung und Abfallverwertung befinden sich üblicherweise in räumlicher Nähe. Mit dieser dezentralen Anordnung von Anlagen kann ein wirtschaftliches Optimum zwischen Transportentfernungen und Abfallverwertung erreicht werden.

Um eine Biogasanlage stets unter optimalen Bedingungen zu betreiben und Probleme schnell zu lösen, müssen die Experten die Möglichkeit haben, die Anlagen-, Maschinen- und Prozessparameter kontinuierlich zu überwachen.

Ein individuell gestaltetes Dashboard stellt die wesentlichen Parameter und deren Verläufe dar

Messgerät zur Ermittlung des Bicarbonatgehaltes mit zugehörigem Schaltschrank

Mehr Energie durch kontinuierliche Überwachung der Prozessparameter

Es gibt einen sehr wesentlichen Parameter für die Beurteilung einer Biogasanlage: den Bicarbonatgehalt des Faulschlamms. Je höher dieser Gehalt, desto geringer ist die Störanfälligkeit des biologischen Prozesses und damit der Biogasproduktion. Ein Absinken des Bicarbonatgehaltes kann über mehrere Wochen erfolgen. Doch wird dieses nicht erkannt, kann es dauerhaft zu einer Verminderung oder gar einem Ausfall der Biogasproduktion kommen.

Um von regelmäßigen und aufwändigen Laboruntersuchungen unabhängig zu werden und eine höhere Datendichte zu erreichen, hat Finsterwalder Umwelttechnik ein Messgerät entwickelt, das den Bicarbonatgehalt aus dem Faulschlamm ermittelt. Es wird in das Leitungssystem der Biogasanlage eingebaut und zieht regelmäßig ein- oder zweimal täglich Proben. So entsteht eine hohe Datendichte zum biologischen Zustand innerhalb der Anlage. Dieser für die Biogasproduktion so wesentliche Parameter sollte nicht nur auf dem Steuerstand der Anlagensteuerung angezeigt werden, sondern möglichst für alle Verantwortlichen jederzeit einsehbar sein. Dank der umfangreichen Funktionalität von mbEDGE lassen sich diese Daten über Node-RED visualisieren und damit Trends feststellen. Per Fernzugriff kann sich ein Anlagenbetreiber von überall über den Zustand seiner Anlage auf dem Laufenden halten und bei Bedarf Maßnahmen zum Gegensteuern einleiten.

Mehr Funktionalität durch individuelle Darstellungsmöglichkeiten

„Die Schwierigkeit bestand vor allem in der Konzeptfindung, welche Werte wie dargestellt werden sollen. Die anschließende Programmierung war dann nicht mehr das Problem“, fasst Johannes Fischer die einfache Umsetzung mit mbEDGE zusammen. Der Datenaustausch zwischen Messgerät und dem MB connect line Router erfolgt per OPC UA. Dabei werden die Messwerte mittels dem in mbEDGE integrierten Node-RED in einem Dashboard dargestellt. Die Bibliothek mit vorgefertigten Funktionen ermöglicht die individuelle Darstellung sowohl was Funktionalität als auch was beispielsweise Farbgebung und Layout angeht. Parallel werden Randbedingungen definiert, die eine Alarmierung auf dem Dashboard und sogar zusätzlich per E-Mail an die Verantwortlichen auslöst. Bei Unterschreitung eines Grenzwertes oder bei zu starker Abnahme des Bicarbonatgehaltes werden die entsprechenden Meldungen dargestellt und die entsprechenden Stellen automatisch benachrichtigt. Somit können alle relevanten Informationsempfänger die notwendigen Schritte einleiten, um die Optimierung der Energieerwirtschaftung umzusetzen.

„Mit der Überwachung des Bicarbonatgehaltes können wir die Produktionssicherheit von Biogasanlagen deutlich erhöhen und transparent machen“, beschreibt Tobias Finsterwalder den Vorteil der kontinuierlichen Kontrolle.

Über einen Chatbot können sich die Verantwortlichen jederzeit über den aktuellen Anlagenzustand informieren

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