Czujniki w produkcji biopaliw

Nie tylko elektrownie wiatrowe i słoneczne stanowią nagromadzenie różnego typu czujników. Są one wykorzystywane także w innych gałęziach energetyki odnawialnej. Jednymi z powszechniej spotykanych są sensory poziomu oraz przepływu.

Są one popularne m.in. w produkcji biopaliw. W procesie tym z biomasy wytwarzane są paliwa płynne, takie jak etanol, metanol oraz biodiesel lub paliwa gazowe, takie jak wodór oraz metan.

Na przykład etanol powstaje przez przetworzenie węglowodanów z biomasy w cukier. Ten jest potem przekształcany w to biopaliwo w szeregu reakcji chemicznych, zachodzących w czasie fermentacji – etanol (i dwutlenek węgla) jest produkowany, kiedy cukier jest "zjadany" przez drożdże i bakterie.

Kontrola poziomu w zbiorniku fermentacyjnym może się okazać szczególnie trudna – na używane w tym celu sensory nie powinno energetyka odnawialna wpływać mieszanie, napowietrzanie ani obecność zapienienia. W związku z tym w przypadku ciągłej kontroli tej wielkości w tym zastosowaniu najodpowiedniejsze będą sondy radarowe z falowodem lub wyporowe czujniki poziomu, a w pomiarach punktowych sprawdzi się przełącznik pływakowy.

Biodiesel jest wytwarzany w procesie, w którym oleje pochodzenia organicznego łączy się z alkoholem (etanolem albo metanolem) w obecności katalizatora, tworząc ester etylowy albo metylowy. Biodiesel może być wytwarzany z olejów roślinnych lub tłuszczów zwierzęcych. Najczęściej stosuje się oleje sojowy i rzepakowy.

Biodiesel produkowany jest w reaktorach, w których składniki są dodawane i z sobą mieszane. W tym zastosowaniu w pomiarach ciągłych korzysta się najczęściej z radarów z falowodem, radarów TAR (Thru-Air) oraz wyporowych przetworników poziomu, zaś w pomiarach punktowych również z przełączników pływakowych.

Radary z falowodem oraz radary TAR sprawdzą się również w ciągłym pomiarze poziomu, zaś przełączniki pływakowe w jego kontroli punktowej w monitorowaniu zbiorników, w których przechowuje się m.in. wodę, biodiesel, metanol, etylen, katalizatory oraz ścieki pod kątem przepełnienia i niedopełnienia, które powoduje kawitację pomp. W ramce przedstawiamy przykładowe aplikacje i czujniki wykorzystywane w produkcji biogazu.

Czujniki w produkcji biogazu

Biogaz powstaje przykładowo w wyniku biologicznego rozkładu materii organicznej przy braku tlenu w procesie fermentacji beztlenowej. W ten sposób przetwarzane są biomasa, obornik, ścieki, rośliny, odpady roślinne oraz odpady komunalne. Tak wyprodukowany biogaz składa się z metanu i dwutlenku węgla. Inny typ biogazu, gaz syntezowy (syngaz), jest wytwarzany z biomasy w procesie zgazowania – gazyfikatory to reaktory ogrzewające biomasę w środowisku o małej zawartości tlenu. Syngaz składa się głównie z wodoru, azotu, tlenku węgla ze śladowymi ilościami metanu.

Odzysk gazu ze składowisk to trzeci sposób produkcji biogazu. Na przykład z wysypisk można odzyskać metan, powstający podczas rozkładu odpadów w warunkach niskotlenowych. W tym przypadku w składowisku wykonuje się odwierty łączone systemem rur zbierających biogaz. We wszystkich metodach produkcji biogazu niezbędny jest bezpieczny i niezawodny pomiar przepływu gazu. Generalnie od przetworników tej wielkości wymaga się czułości i małego spadku ciśnienia, jak również tolerancji dla zmian temperatury oraz ciśnienia.

W produkcji biogazu w procesie gazyfikacji można podać kilka przykładowych aplikacji przetworników poziomu. Pierwszą z nich jest monitoring zapełnienia zasobnika biomasy, z którego jest podawana do gazyfikatora. W ciągłym pomiarze tej wielkości sprawdzają się radary falowodowe, natomiast w pomiarach punktowych – sygnalizatory wibracyjne.

Kolejną aplikacją jest pomiar poziomu płynu chłodniczego w chłodnicy syngazu, którego temperatura na wyjściu gazyfikatora powinna zostać obniżona. W tym przypadku w pomiarze ciągłym zalecane są radary falowodowe, zaś w pomiarze punktowym – sygnalizatory pływakowe albo ultradźwiękowe. Tego samego typu przyrządy pomiarowe są polecane w pomiarach poziomu wody uzupełniającej płuczki gazowe, które są wykorzystywane do oczyszczania sygnazu m.in. z cząstek stałych, siarki, rtęci i nieprzetworzonego węgla.

Biogaz na wyjściu komory fermentacyjnej lub odzyskany ze składowiska jest nasycony wodą. Generalnie powoduje ona korozję w razie kondensacji, a poza tym niektóre zastosowania, jak paliwo kotłowe, wymagają bardzo suchego gazu. W związku z tym biogaz jest poddawany odwadnianiu. Częścią takich systemów są zbiorniki na wodę usuniętą z gazu. Te z kolei są wyposażane w regulator poziomu zapobiegający przepełnieniu – w razie wykrycia takiego stanu, przeważnie za pomocą radaru falowodowego albo sygnalizatora pływakowego – jest uruchamiany zawór opróżniający ten zasobnik.