Des commandes avancées pour un approvisionnement énergétique sûr et durable
Rockwell Automation marque des points avec le trio de production de biogaz de Greenfinch.
| Résumé L’unité de recherche et développement de Greenfinch a démontré la viabilité de la digestion anaérobie et des biogaz pour fournir une source d’énergie sûre, durable et respectueuse de l’environnement. Les résultats ont débouché sur un contrat de fourniture d’énergie « verte » à une grande enseigne de commerce à partir de l’usine de Greenfinch à Ludlow (UK). Le développement de l’usine exigeait une solution de contrôle commande moderne pour contrôler et collecter les données du processus. Solution La solution de contrôle commande est construite autour du ControlLogix Allen-Bradley, d’un système SCADA, d’une IHM et de démarreurs de moteur intelligents Allen-Bradley E1, contacteurs et boutons-poussoirs de Rockwell Automation. L’excellente conception et l’expérience pratique de Rockwell Automation ont facilité la mise en oeuvre du système SCADA pour la collecte des données. La société a également apporté ses connaissances techniques pour l’intégration de DeviceNet comme solution de réseau avec les E/S distantes et pour la programmation Ethernet du système SCADA et de l’IHM. Résultat La solution de Rockwell Automation a apporté de nombreux avantages, notamment la réduction du temps de mise en oeuvre, du câblage et des dimensions du panneau. La collecte des données de l’usine a été améliorée et le procédé peut maintenant être exécuté avec des informations de meilleure qualité. Greenfinch a donc décidé d’utiliser à nouveau les équipements de Rockwell Automation dans de nouvelles usines en construction en Irlande et dans le comté du Gloucestershire. |
Contexte
Le digesteur de biodéchets de Greenfinch installé dans la région du South Shropshire traite les déchets de cuisine et les déchets verts de l’ensemble des foyers du district. Faisant partie du projet Biocycle, mené en partenariat avec le conseil de district du South Shropshire, le digesteur anaérobie, également appelé usine de biogaz, traite annuellement 5000 tonnes de déchets de cuisine et de déchets verts, triés à la source, provenant de décharges. Suite au succès de sa mise en oeuvre, dont le point d’orgue a été la signature d’un contrat de fourniture d’énergie « verte » avec une grande enseigne de commerce, Greenfinch a inclus dans le cahier des charges de ses prochaines usines en Irlande et dans le comté du Gloucestershire les mêmes automates Allen-Bradley ControlLogix, systèmes SCADA, IHM et démarreurs de moteur Intelligents de Rockwell Automation.
L’odeur des déchets alimentaires en décomposition est au mieux désagréable ; au pire, elle constitue un risque environnemental. Nous savons tous qu’il convient de trouver des solutions pour le recyclage inoffensif des déchets ménagers périssables, ainsi que des déchets des restaurants et de l’agroalimentaire. La raison en est simple : lorsqu’ils ne sont pas recyclés correctement, les déchets périssables nuisent à l’environnement, contiennent des organismes pathogènes et contaminent les déchets recyclables secs.
L’unité de recherche et développement de Greenfinch, l’un des spécialistes britanniques de la digestion anaérobie et du biogaz, a démontré que la digestion anaérobie et les biogaz constituaient une solution sûre, durable et sans danger pour l’environnement.
Les travaux novateurs de la société ont été motivés tant par la réglementation existante que par celles à venir. Par exemple, dans sa version actuelle, la directive européenne sur les biodéchets encourage le recyclage des déchets alimentaires en terre agricole afin d’améliorer la qualité organique des sols et de les enrichir en macro- et oligo-éléments. En cas d’application de cette directive, les autorités locales seront contraintes de mettre en place des services de ramassage séparés pour les déchets alimentaires.
L’UE et ses Etats membres ont pour politique d’appliquer des mesures urgentes afin de réduire sensiblement les émissions de gaz à effet de serre. La digestion anaérobie maîtrisée des déchets alimentaires y contribue de deux façons :
1. Elle empêche l’émission dans l’atmosphère de méthane et de dioxyde de carbone provenant d’une décomposition non maîtrisée.
2. Grâce à la production d’énergie renouvelable, les émissions de dioxyde de carbone remplacent celles qu’auraient émises autrement les énergies fossiles brûlées.
Greenfinch s’est récemment vu attribuer un contrat de cinq ans pour la fourniture d’énergie issue de la digestion anaérobie à une enseigne de commerce leader. Ce contrat porte sur 1,3 GWh d’énergie générée pour le réseau national, soit l’équivalent des besoins énergétiques de deux magasins.
Il s’agit d’une partie du projet baptisé Biocycle, mené en partenariat avec le conseil du district du South Shropshire, traitant près de 5000 tonnes de déchets alimentaires ménagers chaque année. L’enseigne de commerce était intéressée depuis un certain temps par l’utilisation de digesteurs anaérobies pour alimenter ses magasins en énergie renouvelable et réduire les déchets envoyés à la décharge. Son choix s’est porté sur Ludlow, car il s’agit d’un site pionnier.
““Il s’agissait d’une nouvelle application qui exigeait une solution de contrôle commande moderne pour contrôler et collecter les données du processus” Russell Mulliner, Directeur d’exploitation, Greenfinch |
Comme dans une décharge, le procédé biologique utilisé par une usine de biogaz est la fermentation. La principale différence toutefois est que, dans ce cas, ce procédé est contenu, maîtrisé et nettement plus rapide (un mois contre de nombreuses années dans une décharge). La digestion anaérobie maîtrisée a lieu dans une cuve hermétique. A Greenfinch, ce processus s’opère à une température mésophilique de 37°C.
Le biogaz est une source d’énergie renouvelable composée à 60 % de méthane (CH4) et à 40 % de dioxyde de carbone (CO2), avec des traces de sulfure d’hydrogène (H2S) ; il est produit en continu et est converti presque immédiatement en une autre forme d’énergie, compte tenu du coût élevé de son stockage. Un cogénérateur avec moteur à gaz à allumage par étincelle constitue le système idéal pour exploiter au mieux l’énergie du biogaz. La chaleur et l’électricité produites sont en partie réutilisées dans le processus.
Des signaux analogiques 4-20mA provenant des instruments mesurant les principaux paramètres process de l’installation (température, niveau du gaz, débit du gaz, niveaux des cuves) sont renvoyés à un contrôleur d’automatisme programmable (PAC) Allen-Bradley ControlLogix de Rockwell Automation, qui pilote le processus de digestion anaérobie et sert également d’entrée de commande pour le cogénérateur.
De nombreux digesteurs de boue causent des problèmes inutiles à cause d’anomalies dans le système de contrôle commande du processus. Greenfinch est réputé pour sa capacité à analyser les exigences de commande du point de vue de l’opérateur puis à revoir ces spécifications afin de rendre le fonctionnement de l’installation plus simple et plus sûr. Cette tâche incombe à Russell Mulliner, Directeur d’exploitation de Greenfinch.
« Pour la programmation du contrôleur Allen-Bradley ControlLogix de Rockwell Automation, nous avons préféré la logique à relais aux autres langages IEC 1131 car elle permet à nos ingénieurs de suivre plus facilement la logique du système, » explique M. Mulliner.
La logique à relais est le langage de programmation des automates le plus apprécié de Rockwell Automation. Son utilisation s’est répandue dans l’industrie avant que la spécification IEC 61131-3 n’apparaisse. La logique à relais compte parmi les cinq normes internationales de langages de programmation pour la logique et l’automatisation. Pour ceux qui comprennent les commandes à relais, la logique à relais conserve un avantage en termes de facilité d’utilisation.
« Il s’agissait d’une nouvelle application qui exigeait une solution de contrôle commande moderne pour contrôler et collecter les données du processus. Outre la programmation en logique à relais, nous avons également dû câbler les différents capteurs et contrôleurs utilisés pour les entrées et les sorties de l’installation, » ajouter M. Mulliner.
« Nous avons fabriqué nous-mêmes le panneau de commande. L’excellente conception et l’expérience pratique de Rockwell Automation ont facilité la mise en oeuvre d’une solution décentralisée intégrant un système SCADA (supervision et acquisition de données) pour la collecte des données. La société a apporté ses connaissances techniques pour l’intégration de DeviceNet comme solution de réseau avec des E/S distantes et pour la programmation Ethernet du système SCADA et de l’IHM. »
Les produits et services Rockwell Automation déployés dans cette application comprennent un automate ControlLogix, un système SCADA, une IHM et des démarreurs de moteur intelligents Allen- Bradley E1, des contacteurs et des boutons-poussoirs. Parmi les défis uniques à relever dans ce projet : la programmation des liaisons entre l’automate ControlLogix, et les démarreurs de moteur intelligents E1 à l’aide d’un module de communication 193-EDN DeviceNet pour les relais de surcharge E1 Plus sur DeviceNet, Ethernet et SCADA.
« Parmi les avantages procurés par les solutions de Rockwell Automation, nous avons notamment apprécié la réduction du temps de mise en oeuvre, du câblage et des dimensions du panneau. La collecte des données de l’usine a été améliorée et le procédé peut maintenant être exécuté avec des informations de meilleure qualité. Nous projetons de construire de nouvelles usines en Irlande et dans le comté du Gloucestershire et avons décidé d’y utiliser de nouveau les équipements de Rockwell Automation. »
Avec un partenaire tel que Rockwell Automation, Greenfinch fait de la production de biogaz une technologie d’avenir. Les solutions développées ont en effet parfaitement réussi à recycler les déchets organiques en éléments nutritifs pour le sol et en énergie renouvelable, en toute sécurité et sans danger pour l’environnement.
Pour de plus amples informations, contactez-nous par courrier électronique à l’adresse : info_at@ra.rockwell.com ref: Greenfinch
Les signaux mesurant les principaux paramètres du processus (température, niveau du gaz, débit du gaz, niveaux des cuves) sont renvoyés à un contrôleur d’automatisme programmable ControlLogix de Rockwell Automation qui commande le processus de digestion anaérobie et sert également d’entrée de commande pour le cogénérateur | Pour la programmation du contrôleur ControlLogix, Greenfinch a préféré la logique à relais aux autres langages IEC 1131 car elle permet à ses ingénieurs de suivre plus facilement la logique du système. Pour ceux qui comprennent les commandes relais, la logique à relais conserve l’avantage en terme de facilité d’utilisation | Les ingénieurs de Greenfinch ont fabriqué eux-mêmes le panneau de commande. L’expérience de Rockwell Automation en matière de conception les a aidés à mettre en oeuvre une solution décentralisée intégrant un système SCADA pour la collecte des données | Greenfinch fait de la production de biogaz une technologie d’avenir. Les solutions développées ont en effet parfaitement réussi à recycler les déchets organiques en éléments nutritifs pour le sol et en énergie renouvelable, en toute sécurité et sans danger pour l’environnement | Greenfinch a été capable d’analyser l’installation du point de vue de l’opérateur, puis de concevoir les spécifications de commande du processus rendant le fonctionnement de l’installation plus simple et sûr |
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