Har man installeret direkte motorstartere på styringen til især omrøring på anlægget, så kan man med stor sandsynlighed spare en stor del af elregningen ved at konvertere til frekvensstyring.
Et biogasanlæg indeholder mange elektriske komponenter i varierende størrelser, som f.eks. pumper, motorer til omrørere og ventilatorer eller gas blæsere, afhængigt af anlægstype og design. Især behovet for omrøring er kendt som en af de store forbrugere af el på et biogasanlæg.
Med flere tanke og omrørere pr. tank er tiltag til optimal omrøring essentielt for at sænke elforbruget så meget som mulig, uden at gå på kompromis med optimal drift.
Ofte kan mixeropgaven faktisk løftes ved blot at bruge 85-90% af motorens ydeevne.
Det gælder både for centeromrører i ståltanke, og neddykkede propelomrørere i betontanke.
I komponenter hvor momentbehovet falder kvadratisk med omdrejningstallet, som f.eks ventilatorer, pumper og motorer, vil der være store besparelser hvis opgaven kan løftes optimalt ved reduceret effekt.
Et anlæg bør altid prioritere at udføre opgaven optimalt før der overvejes en reduceret effekt. En frekvensomformer øger fleksibiliteten på anlægget, da den kan programmeres til intervaldrift, rampeindstillinger i forbindelse med start og stop samt direkte reducering af effektforbrug.
Med en pris på ca. 1.000-1.200 kr./kW vil der være en forholdsvis kort tilbagebetalingstid på en investering.
Case story
En konkret sag er et biogasanlæg, som i 2014 udskiftede direkte motorstartere med frekvensomformere på anlæggets fem neddykkede propel omrørere til omrøring i råvare lagertanke. Anlægget har siden haft et væsentligt lavere elforbrug til omrøring.
I Tabel 1 er vist testresultater både for elforbrug ved normal drift uden frekvensomformer, samt tilsvarende drift ved reduceret effekt med frekvensomformer.
Dansk Energi har desuden i ”Den store blå om Systemoptimering” fra 2015 estimeret, at der kan spares op til 15 % på elforbruget i industrien, hvis der konverteres til frekvensomformere.
Der er et par faldgruber ved konvertering til frekvensstyring, man bør være opmærksom på.
Det gælder især bestemmelse af den optimale belastning samt højfrekvent støj, common-mode spændinger og evt. harmoniske forstyrrelser. Højfrekvent støj er stråling som udsendes af f.eks strømførende kabler eller andre elektriske komponenter som påvirker signaler, hvorimod common-mode spændinger er støj der opstår mellem motoren og frekvensomformeren, der kan give lejestrøm.
Ift. belastning, kan den enkelte anlægsdel eller komponent afvige fra det anlæg, der er blevet testet på i denne oversigt (Tabel 1).
En reduktion i hastighed kan resultere i utilstrækkelig omrøring, hvorved anlægget ikke driftes optimalt. Omrøringshastigheden og belastningen vil desuden være afhængig af biomassesammensætningen, hvor et større fiberindhold kan medføre en øget belastning. Overvågning af parametre som tørstofindhold og viskositet i reaktoren eller tanken kan hjælpe med til at optimere den korrekte omrøringshastighed hvis biomassesammensætning og hermed viskositeten og flydeevne ændres.
Ift. støj og forstyrrelser på elektriske komponenter bør der overvejes at benytte en leverandør af frekvensomformere, som har erfaring med installation af og fejlsøgning på frekvensomformere, f.eks ABB, Danfoss eller Siemens.
Elektrisk støj og forstyrrelser i forbindelse med drift af frekvensstyrede motorer er et velkendt fænomen, som alle tre firmaer har erfaring med. Der er risiko for, at komponenter som f.eks. temperaturtransmittere, trykfølere etc. kan påvirkes af elektrisk støj, og resultere i fejlmålinger. Dette gælder især sensorer, hvor signalet forstærkes for at kunne bruges til en måling. Ved elektrisk støj kan sensorer blive påvirket så meget, at alarmer på anlægget kan blive aktiveret, fx ved forstyrrelse på en niveautransmitter.
Støjreduktion er vigtig
Det er derfor vigtigt, at den elektriske støj reduceres ved brug af aktive- eller passive støjfiltre som f.eks. sinusfiltre eller ferritkerner. Der er store forskelle på typerne af forstyrrelser og løsningen dertil, hvorfor fejlsøgningen er nødvendig.
F.eks anvendes ferritkerner imod højfrekvens støj og common mode spændinger. Modsat anvendes sinusfiltre typisk hvor der er lange kabler eller utilstrækkelig afskærmning ved komponenter. Hverken sinusfiltre eller ferritkerner virker imod harmoniske strømme, som opstår mellem motoren og elnettet.
Her er typen af frekvensomformerdrev derimod vigtig for at begrænse støjen. Modsat vil drevet ikke have indflydelse på højfrekvens elektrisk støj eller common mode spændinger.
Fejlsøgningen ved installering af frekvensomformere er derfor meget komplekst og kræver meget erfaring samt erfaring fra flere forskellige brancher, da konfigurationerne på anlæg kan være vidt forskellige, og af forskellige størrelser, som også har indflydelse på den løsning der vælges.
Beregningerne ift. installering af frekvensomformere på biogasanlæg er udarbejdet som del af arbejdspakke 5 i projektet ”Energi- og Omkostningsoptimering af Bionaturgasproduktion” journal nr. 64018-0512, støttet af EUDP. Projektet blev afsluttet 30. november 2020. Deltagere i projektet var Dansk Gasteknisk Center (Projektleder), PlanEnergi, Aarhus Universitet, Biogas Danmark, Dansk Fagcenter for Biogas og Evida (Tidligere HMN Naturgas og Dansk Gasdistribution).
