Reverion 公司通過(guò)創(chuàng )新的沼氣發(fā)電機組輕松實(shí)現氣候友好型能源供應，真正做到“手到擒來(lái)”。如果說(shuō)安裝在移動(dòng)式集裝箱內的緊湊型設計還不足以簡(jiǎn)化這種能源技術(shù)的使用，那么高達 80% 的發(fā)電效率、可逆利用選項以及通過(guò)倍?；?PC 的控制進(jìn)行的無(wú)縫數據監測都是實(shí)現高度自動(dòng)化的先決條件。

Reverion 公司成立于 2022 年，總部位于埃雷辛，由 Stephan Herrmann 博士與慕尼黑工業(yè)大學(xué)的工程師和科學(xué)家組成的團隊共同創(chuàng )立，如今已經(jīng)擁有 80 多名員工。據 Reverion 公司的應用工程師 Sven Bettendorf 介紹，公司的目標是解決當今人類(lèi)面臨的兩大問(wèn)題，即建立真正可持續發(fā)展的能源體系和從大氣中去除數十億噸的二氧化碳。新一代沼氣發(fā)電廠(chǎng)不僅能夠最大限度地發(fā)揮沼氣能源的潛力，同時(shí)還可以利用多余的太陽(yáng)能和風(fēng)能，否則這些能源會(huì )被浪費。

高效、可逆的利用

Reverion 沼氣發(fā)電機組的技術(shù)亮點(diǎn)包括高效率和可逆利用，它們不僅能用于發(fā)電，還能用來(lái)在電網(wǎng)飽和時(shí)儲存沼氣或綠色氫氣。關(guān)于系統效率，Sven Bettendorf 解釋道：“目前，沼氣主要用于熱電聯(lián)產(chǎn)電廠(chǎng)，但其發(fā)電效率只能達到 40% 左右?；谌剂想姵丶夹g(shù)的替代系統（如我們的沼氣發(fā)電機組）發(fā)電效率可以達到 60% 左右，而我們系統的發(fā)電效率則高達 80%?！毙蚀蠓嵘闹饕蚴窍到y的高度集成以及由此充分利用了優(yōu)化潛力，再加上很多不同的工藝流程之間的交互作用。Reverion 公司高級軟件開(kāi)發(fā)人員 Julian Schauseil 強調了能源供應的潛在重要性：“這涉及到相當大的能源量。如果德國的所有沼氣發(fā)電廠(chǎng)都改用我們的技術(shù)，就可以取代目前所有的火力發(fā)電廠(chǎng)?！?/p>

Reverion 的沼氣發(fā)電機組具有可逆運行能力，為實(shí)現靈活儲能提供了巨大潛力?！袄?，當太陽(yáng)能和風(fēng)能達到最佳條件，使得能源供給網(wǎng)絡(luò )飽和時(shí)，可用的電力可用于沼氣生產(chǎn)和儲存?！盝ulian Schauseil 解釋道。德國目前可用的天然氣管網(wǎng)的儲氣量相當于電力儲存設施存儲能力的約 10 萬(wàn)倍。因此，沼氣發(fā)電廠(chǎng)不僅可以作為本地發(fā)電廠(chǎng)，將沼氣電并入電網(wǎng)，而且還可以反向運行，起到緩沖作用。例如在電價(jià)較低或風(fēng)能或太陽(yáng)能豐富時(shí)生產(chǎn)沼氣或綠色氫氣，然后在電網(wǎng)需求較高或電價(jià)較高時(shí)再次將電并入電網(wǎng)。因此，發(fā)電廠(chǎng)能夠實(shí)現二氧化碳負排放。因為在熱電聯(lián)產(chǎn)電廠(chǎng)中，沼氣中的二氧化碳通過(guò)廢氣無(wú)控制地釋放到環(huán)境中，而通過(guò)這個(gè)方法則可以將二氧化碳儲存在系統中，在達到食品級后裝瓶，用于某些特定應用。

Reverion 沼氣發(fā)電機組安裝在一個(gè)高度緊湊的集裝箱內，發(fā)電效率高達 80%，并且支持可逆運行

基于 PC 的控制技術(shù)助力實(shí)現復雜流程的自動(dòng)化

考慮到高度集成和可逆利用，底層工藝技術(shù)被分為多個(gè)子過(guò)程，并需要使用大量傳感器。因此，高性能的自動(dòng)化技術(shù)是可靠、優(yōu)化控制所有不同的過(guò)程以及實(shí)現無(wú)縫數據監測的有力保障。Reverion 公司在成立之前就已經(jīng)在慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究工作中使用了倍?；?PC 的控制技術(shù)，并延續使用至今。Sven Bettendorf 解釋道：“在一開(kāi)始，TwinCAT 軟件的易用性對我們來(lái)說(shuō)非常重要，這樣我們就可以在不購買(mǎi)軟件的情況下進(jìn)行全面測試。此外，TwinCAT 可視化軟件的易擴展性以及倍福專(zhuān)家提供的出色的技術(shù)支持也具有重要意義。對于像我們的沼氣發(fā)電機組這樣的新開(kāi)發(fā)項目，基于 PC 的控制技術(shù)的靈活性和可擴展性是項目成功實(shí)施的決定性因素。畢竟，在從樣機到量產(chǎn)的過(guò)程中，結構和工藝都會(huì )發(fā)生很大的變化?！?/p>

Julian Schauseil 補充道：“另外值得一提的是，我們認為倍福全面的硬件產(chǎn)品系列具有出色的性?xún)r(jià)比?！?/span>

除了確?？煽亢桶踩南到y運行之外，自動(dòng)化技術(shù)的主要目標是從操作人員的角度實(shí)現即插即用功能。簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)操作不僅為最終用戶(hù)提供了極大的靈活性，而且還能夠用最小的工作量更換現有的能源供應系統。集裝箱式設計簡(jiǎn)化了尋找合適安裝地點(diǎn)的過(guò)程，只需要一根合適的電源線(xiàn)以及與天然氣管網(wǎng)連接，而熱電聯(lián)產(chǎn)電廠(chǎng)的運營(yíng)商已經(jīng)具備了這兩個(gè)條件。

在硬件方面，自動(dòng)化技術(shù)是通過(guò)兩臺計算機實(shí)現的：

一臺 CX2043 嵌入式控制器（主控計算機）和一臺 C6930 控制柜式工業(yè) PC，未來(lái)可能會(huì )使用 C6030 超緊湊型工業(yè) PC。Sven Bettendorf 解釋了這樣做的原因：“在系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于復雜性不斷增加，我們決定使用兩臺相互通信的工業(yè) PC。這樣可以輕松提升將控制技術(shù)的性能并根據各種平臺進(jìn)行調整。由此產(chǎn)生的冗余還可以提高系統運行的可靠性?！庇布矫娴呐渲眠€包括 450 多個(gè) EtherCAT 端子模塊，用于連接約 1200 個(gè)傳感器和 300 個(gè)執行器。其中包括 220 多個(gè)模擬量端子模塊，如 EL3024（4...20 mA）、EL3064（0...10 V）、EL3208（Pt100）、EL3255（電位計）和 EL3318（熱電偶）模擬量輸入端子模塊。

所有這些 I/O 數據都通過(guò)倍福 TwinCAT 軟件進(jìn)行分析評估。據 Julian Schauseil 介紹，該軟件還可用于映射此類(lèi)復雜系統：“TwinCAT 支持的面向對象的編程、自動(dòng)單化元測試和模塊化軟件架構在處理復雜且持續開(kāi)發(fā)的控制程序時(shí)非常有優(yōu)勢，可以簡(jiǎn)化修改，并且不會(huì )在程序的其余部分產(chǎn)生錯誤。這樣也可以很好地實(shí)現必要的抽象化，通過(guò)封裝控制器和模擬量值處理等功能簡(jiǎn)化結構?！贝送?，TwinCAT 中的通信功能是另一個(gè)重要因素。使用 TwinCAT 3 IoT Communication (TF6701) 和 MQTT 協(xié)議可以輕松、靈活地將大量傳感器數據傳輸給上一級數據庫。

高效、集成的可視化

這種全面的數據監測不僅可用于過(guò)程控制，還可作為技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展以及生成所需的證據和與計費相關(guān)的指標的基礎。為此，Reverion 基于 TwinCAT 開(kāi)發(fā)了自己的用于數據監測的 HMI 擴展，Sven Bettendorf 表示道：“TwinCAT 3 HMI Engineering（TF2000）總體上實(shí)現了應用的快速開(kāi)發(fā)，并且提供了一個(gè)易于擴展的 HMI。此外，TwinCAT PLC 的開(kāi)放性和倍福專(zhuān)家提供的培訓也非常有幫助?！?/p>

TwinCAT 內部強大的通信機制對于提高可視化性能至關(guān)重要。Sven Bettendorf 認為，高效的數據處理對于該應用來(lái)說(shuō)尤為重要，特別是由于數據種類(lèi)繁多、數量龐大，并且需要大量的 HMI 控件。HMI 和 HMI 擴展的另一個(gè)要求是操作簡(jiǎn)易性，無(wú)論是短期還是長(cháng)期記錄。倍福工業(yè) PC 提供了足夠的計算能力和主內存來(lái)處理和顯示大量數據，并可根據需要在不同的 HMI 屏幕（四分屏）之間快速切換。

控制架構采用了兩臺計算機：一臺 CX2043 嵌入式控制器（底部）和一臺 C6930 控制柜式工業(yè) PC（頂部，未來(lái)將由一臺 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 取代）

持續推動(dòng)公司的高質(zhì)量發(fā)展

這種全面的數據監測不僅可用于過(guò)程控制，還可作為技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展以及生成所需的證據和與計費相關(guān)的指標的基礎。為此，Reverion 基于 TwinCAT 開(kāi)發(fā)了自己的用于數據監測的 HMI 擴展，Sven Bettendorf 表示道：“TwinCAT 3 HMI Engineering（TF2000）總體上實(shí)現了應用的快速開(kāi)發(fā)，并且提供了一個(gè)易于擴展的 HMI。此外，TwinCAT PLC 的開(kāi)放性和倍福專(zhuān)家提供的培訓也非常有幫助?！?/p>

TwinCAT 內部強大的通信機制對于提高可視化性能至關(guān)重要。Sven Bettendorf 認為，高效的數據處理對于該應用來(lái)說(shuō)尤為重要，特別是由于數據種類(lèi)繁多、數量龐大，并且需要大量的 HMI 控件。HMI 和 HMI 擴展的另一個(gè)要求是操作簡(jiǎn)易性，無(wú)論是短期還是長(cháng)期記錄。倍福工業(yè) PC 提供了足夠的計算能力和主內存來(lái)處理和顯示大量數據，并可根據需要在不同的 HMI 屏幕（四分屏）之間快速切換。