Une centrale de gazéification du bois à haute capacité

Avec la vaste gamme de produits et solutions de Rockwell Automation, les clients de l’industrie du gaz peuvent bénéficier d’une offre groupée cohérente qui répond à leurs besoins, le tout à partir d’une source unique. C’est ce qui a séduit l’agriculteur autrichien Erwin Schiefer dans le cadre de son projet de gazéification du bois. Il a commencé la construction d’une usine aidant à l’exploitation de sa ferme et vend maintenant des usines à d’autres entreprises. Ceci en s’appuyant sur une solution Allen-Bradley CompactLogix de Rockwell Automation.

 

Le défi

La production de gaz issu de la combustion du bois est un processus complexe au cours duquel un certain nombre de problèmes peuvent survenir. Il met fortement à contribution le système de contrôle de l’usine, qui a besoin de détecter et de compenser les écarts liés au processus dès le début. La présence d’équipements intelligents intégrés est également nécessaire dans les autres éléments déployés dans le système.

Une facture d’électricité trop élevée, c’est ce qui a poussé Erwin Schiefer à vouloir devenir son propre fournisseur d’énergie. Il était déjà au courant que certaines sources d’énergie naturelle pointaient doucement, mais sûrement, le bout de leur nez, alors qu’il existe encore un fort potentiel inexploité dans d’autres sources, comme le bois, par exemple.

Bien que la production d’énergie par gazéification du bois ait été découverte il y a 200 ans, cette technologie n’a jamais été vraiment exploitée, car il existait en parallèle des alternatives moins compliquées et bien plus rentables. Erwin Schiefer pense que la technologie de gazéification du bois est encore difficile à maîtriser. La production de gaz est en soi relativement facile, mais c’est assurer la stabilité du système qui représente un vrai défi.

 

 

La solution

En collaboration avec Rockwell Automation, Erwin Schiefer a construit entièrement une usine de gazéification du bois qui, en plus de produire de l’énergie, a beaucoup fait parler d’elle à l’étranger. Avec 8300 heures de production par an, un chiffre hors du commun dans ce domaine, ce n’est pas une surprise. C’est presque 95 % de la capacité totale de l’usine, un pourcentage que la plupart des autres exploitants rêveraient d’égaler. Cette réussite a incité Erwin Schiefer à réfléchir au développement des usines de gazéification du bois pour d’autres compagnies.

«Nous avons développé nous-mêmes l’ensemble du système, du réacteur jusqu’au filtre d’épuration des gaz», explique Erwin Schiefer quand il parle de son système qui produit jusqu’à 200 kW d’énergie électrique et jusqu’à 400 kW d’énergie thermique par heure. Il peut plus ou moins laisser la centrale électrique et thermique faire son travail grâce au système CompactLogix d’Allen-Bradley, qui gère l’automatisation, y compris le chauffage, le séchage du bois et du maïs, ainsi que l’approvisionnement du réseau de distribution électrique.

D’après Erwin Schiefer, la clé pour atteindre un bon niveau de production dans une usine de gazéification du bois, c’est le contrôle précis des zones au sein du réacteur. «La ventilation du réacteur est située dans la zone d’oxydation», précise-t-il. «C’est là que le système CompactLogix permet de s’assurer que la température de cette zone, qui se trouve être la plus chaude, n’augmente pas à cause de variations dans les matériaux ou dans le taux d’humidité. Il y parvient en ajustant les niveaux de ventilation en conséquence».

Erwin Schiefer estime que tant qu’il y a une bonne ventilation et une parfaite coordination entre les quatre zones du réacteur, c’est-à-dire le séchage, la pyrolyse (carbonisation), l’oxydation et la réduction, on atteint le niveau de stabilité voulu.

 

La précision du réglage fait la différence

Le système requiert un réglage précis, géré par le système de commande Allen-Bradley et par la technique de séchage développée par Erwin Schiefer. «Plus le bois coupé est humide, plus il y aura d’évaporation et la sécheuse sera donc réglée pour avancer plus lentement». Cette procédure permet d’instaurer un niveau de sécurité et de fiabilité plus élevé.

Par exemple, la société allemande BioPower Development GmbH, qui cherchait de l’aide pour gérer son usine de gazéification du bois, a évalué tous les fournisseurs sur le marché et a conclu que l’usine d’Erwin Schiefer était la plus viable en raison de sa haute productivité.

Solution Une solution Rockwell Automation a été mise en place. Elle incluait: un CompactLogix 1768 Allen-Bradley; des variateurs PowerFlex 40 et 70 Allen-Bradley; des E/S Point I/O Série 1734 Allen-Bradley; un terminal PanelView 600 Allen-Bradley; le logiciel FactoryTalk View Studio; un réseau EtherNet/IP.   Résultats Une usine de gazéification du bois efficace, qui produit actuellement 220 kW d’énergie électrique (la société table sur un chiffre de 500 kW dans une deuxième phase), ainsi que 800 kW d’énergie thermique. Grande disponibilité de la centrale, d’au moins 7800 heures par an. De février 2010 à février 2011, elle a été opérationnelle 8300 heures, soit 95 % de sa capacité. Augmentation de la sécurité et de la fiabilité grâce à des ajustements constants, ainsi que des possibilités de télédiagnostics et télémaintenance. Après avoir réussi à construire une usine de gazéification du bois pour sa ferme, Erwin Schiefer bénéficie aujourd’hui d’une renommée internationale et vend des usines à d’autres sociétés.

 

Le résultat: un rêve devenu réalité

En remportant le contrat de développement avec BioPower Development GmbH, le rêve d’Erwin Schiefer de développer une seconde activité, à savoir la construction et la vente d’usines de gazéification du bois à d’autres entreprises, est enfin devenu réalité.

Après l’achèvement des travaux, l’usine de BioPower Development GmbH est arrivée au résultat suivant: 450 à 500 kW d’énergie électrique devraient être proposés au réseau électrique public en Allemagne, et 800 kW d’énergie thermique à une entreprise locale.

Dans l’usine de BioPower, un automate CompactLogix Allen-Bradley gère le flux de matières du silo au réacteur, ainsi que la filtration des particules et les systèmes de séchage. Il contrôle également l’épuration des gaz ainsi que les étapes de production importantes.

Des variateurs PowerFlex 40 et 70 gèrent plusieurs types de pompes et de compresseurs, grâce au système de visualisation FactoryTalk View Studio. Erwin Schieferet son équipe peuvent aussi avoir un aperçu plus précis du système via une connexion VPN, sécurisée si nécessaire, pour effectuer des télédiagnostics et des opérations de maintenance via EtherNet/IP.

 

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