19-02-2018 12:53:01

Rent vand på grøn strøm

Snedig software sætter operatørerne i stand til at flytte de mest energislugende processer i spildevandssystemet til tidspunkter, hvor der er rigeligt af billig vedvarende energi. På den måde hjælper anlæggene med at stabilisere energisystemet.
15. mar. 2016 Af DTU
Krüger indførte allerede i 1990’erne styringssoftware, som minimerer anlæggenes energiforbrug.
Krüger indførte allerede i 1990’erne styringssoftware, som minimerer anlæggenes energiforbrug.

Renseanlæggene skaber bedre vandmiljø, men hvorfor ikke samtidig lade dem give klimaet en håndsrækning? Nærmere bestemt kan anlæggene understøtte vedvarende energi ved at lægge strømforbruget på tidspunkter, hvor der er rigeligt af især vindenergi.

Sådan lyder udgangspunktet for et erhvervsforskningsprojekt, som forener DTU’s viden om styringsmetoder med Krügers erfaring inden for styring af renseanlæg. Virksomheden med hovedkontor i Søborg var blandt pionererne, da Danmark begyndte at rense spildevand for næringssalte i 1980’erne, og har siden leveret en lang række renseanlæg.

”Stadig flere af vores kunder blandt kommuner og forsyningsselskaber har en målsætning om, at anlæggene skal være CO2-neutrale. Et nyt skridt i den retning er at tune anlæggets eget forbrug, så det foregår på tidspunkter, hvor strømmen er billig. På den måde mindsker man samtidig anlæggets CO2-fodspor, fordi man er med til at understøtte vedvarende energi,” siger innovationschef Morten Grum, Krüger.

Elregningen bliver mindre

I Kolding styrer Krügers software både Kolding Centralrenseanlæg og afløbssystemet. I forskningsprojektet benytter virksomheden såkaldt Model Predictive Control (MPC) til at styre dele af systemet. Metoden kombinerer en matematisk procesmodel med løbende målinger af spildevandsflowet samt prognoser for prisen på el. Den matematiske model benyttes til at forudse, hvad der vil ske fremadrettet. Derved bliver softwaren i stand til at styre anlægget, så det især bruger meget strøm på tidspunkter, hvor elprisen er lav – f.eks. om natten, eller når der er rigeligt med strøm fra vindmøller.

”Vi har vist, at det kan lade sig gøre at styre processerne ved hjælp af MPC,” siger erhvervspostdoc Rasmus Halvgaard, som deler sin tid mellem Krüger og DTU Compute.

”Hvor meget der præcis kan spares på anlæggets elregning, er ikke helt klart endnu. Men besparelsesprocenten er i hvert fald tocifret.”

Projektet er finansieret af Danmarks Innovationsfond, Krüger samt DTU. DTU’s bidrag stammer fra universitetets andel af forskningsprogrammet CITIES om smarte teknologier til fremtidens bysamfund. Erhvervsforskerprojektet er koblet til et demonstrationsprojekt, der også foregår på Kolding Centralrenseanlæg. Dette projekt støttes af Energistyrelsen.

Rensningsanlæggene kan fungere som en slags energilagre, hvis deres processer styres intelligent i forhold til elprisen.   
Foto: Panther Media 

Understøtter dansk eksport

Krüger indførte allerede i 1990’erne styringssoftware, som minimerer anlæggenes energiforbrug. Det nye projekt ligger i naturlig forlængelse af det arbejde, siger innovationschef Morten Grum:

”Det er en del af vores differentiering i forhold til konkurrenterne på det internationale marked, at vi indarbejder den nyeste viden om processtyring i vores produkter. På den måde er projektet med til at understøtte vores eksport og skabe flere danske arbejdspladser.”

I de senere år er der forsket meget i MPC. Virksomheder i den kemiske industri var de første til at styre deres processer på denne måde. Men også renseanlæggene kan se et stort potentiale, siger Rasmus Halvgaard:

”Vand flyder med en relativt rolig hastighed. Det betyder, at der er tid nok til at udføre de beregninger, vi har brug for, undervejs.”

Erhvervsforskeren har selv skrevet de algoritmer, som styrer anlægget, i open source-programmeringssproget og analyseværktøjet R.

”Krüger benytter bl.a. fleksibelt styringssoftware, der kan kommunikere med R. På den måde kan jeg anvende mange avancerede R-funktioner, så jeg slipper for at opfinde den dybe tallerken. Samtidig nyder jeg godt af, at Krüger har fjernadgang til anlægget. Det er en stor fordel, at jeg kan afprøve nye styringsalgoritmer online og med det samme få testet, om de virker efter hensigten.”

Vil styre ud fra vejrudsigten

Projektet er begunstiget af den måde, elsystemet er indrettet på. Store elforbrugere som renseanlæg får fuldt udbytte af at bruge strøm på tidspunkter, hvor den er billig. ”Derfor er der en nem gevinst at høste ved at flytte elforbruget i forhold til timeprisen på el,” siger Rasmus Halvgaard. Hver dag klokken 12 melder den europæiske elmarkedsbørs Nord Pool Spot, hvad prisen vil være time for time i det kommende døgn.

”Allerede ved at flytte de tidspunkter, hvor vandet pumpes i afløbssystemet, har vi en god besparelse,” forklarer Rasmus Halvgaard.

Denne ret simple ændring har indbragt hovedparten af besparelsen på elforbruget i projektet.

I samarbejdet mellem Krüger, DTU og Innovationsfonden indgår også et erhvervs-ph.d.-projekt, som udføres af Vianney Courdent, DTU Miljø.

”Vianney Courdent ser bl.a. på, hvordan man kan forudsige flowet af vand til anlægget ved hjælp af vejrprognoser,” forklarer innovationschef Morten Grum. ”Vi er meget interesserede i at kunne flytte især beluftningen af spildevandet, som vejer tungt i elforbrug, til billigere tidspunkter. På selve anlægget er der ikke kapacitet til at opbevare store mængder spildevand, men når man inddrager afløbssystemet, bliver det muligt. Det kræver imidlertid, at man har styr på sin vejrudsigt. Der skulle meget nødig ske forurening eller oversvømmelser ude i systemet, fordi vi skubber beluftningen.”

Spildevand bliver en ressource

Det er endnu for tidligt at sige, hvor meget der kan vindes ved at optimere styringen af de meget strømslugende processer på anlæggene, understreger innovationschefen:

”Desværre er der meget stor forskel på, hvordan tarifsystemerne er indrettet i forskellige lande. Det betyder, at der er forskel på, hvordan anlæggene skal styres, så man opnår den bedst mulige driftsøkonomi. Derfor er det også svært at give et fast tal for, hvor meget MPC kan spare på elregningen. Til gengæld er det sikkert, at denne form for styring er med til at understøtte vedvarende energi og bringe rensningen tættere på at blive CO2-neutral.”

På længere sigt er Morten Grum ikke i tvivl om målet:

”Man er på vej væk fra kun at se anlæggene som energiforbrugere. Det organiske stof, som trækkes ud af spildevandet, er en ressource, der kan omsættes til energi. Ved at bruge strøm på tidspunkter, hvor der er rigeligt vedvarende energi, og omvendt producere energi på tidspunkter, hvor der er mangel på energi i systemet, kan renseanlæggene give et positivt bidrag til energisystemet.”

Artiklen er oprindeligt bragt på DTU. 


Deltag i debatten

Nyheder og arrangementer

Nyeste energi- og miljøjob

luk
close