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Reverion 公司通過創(chuàng)新的沼氣發(fā)電機組輕松實現(xiàn)氣候友好型能源供應，真正做到“手到擒來”。如果說安裝在移動式集裝箱內的緊湊型設計還不足以簡化這種能源技術的使用，那么高達 80% 的發(fā)電效率、可逆利用選項以及通過倍福基于 PC 的控制進行的無縫數(shù)據(jù)監(jiān)測都是實現(xiàn)高度自動化的先決條件。

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)大學的工程師和科學家組成的團隊共同創(chuàng)立，如今已經(jīng)擁有 80 多名員工。據(jù) 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面臨的兩大問題，即建立真正可持續(xù)發(fā)展的能源體系和從大氣中去除數(shù)十億噸的二氧化碳。新一代沼氣發(fā)電廠不僅能夠最大限度地發(fā)揮沼氣能源的潛力，同時還可以利用多余的太陽能和風能，否則這些能源會被浪費。

高效、可逆的利用

Reverion 沼氣發(fā)電機組的技術亮點包括高效率和可逆利用，它們不僅能用于發(fā)電，還能用來在電網(wǎng)飽和時儲存沼氣或綠色氫氣。關于系統(tǒng)效率，Sven Bettendorf 解釋道：“目前，沼氣主要用于熱電聯(lián)產(chǎn)電廠，但其發(fā)電效率只能達到 40% 左右。基于燃料電池技術的替代系統(tǒng)（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(tǒng)的發(fā)電效率則高達 80%。”效率大幅提升的主要原因是系統(tǒng)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)電廠都改用我們的技術，就可以取代目前所有的火力發(fā)電廠。”

Reverion 的沼氣發(fā)電機組具有可逆運行能力，為實現(xiàn)靈活儲能提供了巨大潛力。“例如，當太陽能和風能達到最佳條件，使得能源供給網(wǎng)絡飽和時，可用的電力可用于沼氣生產(chǎn)和儲存。”Julian 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 萬倍。因此，沼氣發(fā)電廠不僅可以作為本地發(fā)電廠，將沼氣電并入電網(wǎng)，而且還可以反向運行，起到緩沖作用。例如在電價較低或風能或太陽能豐富時生產(chǎn)沼氣或綠色氫氣，然后在電網(wǎng)需求較高或電價較高時再次將電并入電網(wǎng)。因此，發(fā)電廠能夠實現(xiàn)二氧化碳負排放。因為在熱電聯(lián)產(chǎn)電廠中，沼氣中的二氧化碳通過廢氣無控制地釋放到環(huán)境中，而通過這個方法則可以將二氧化碳儲存在系統(tǒng)中，在達到食品級后裝瓶，用于某些特定應用。

基于 PC 的控制技術助力實現(xiàn)復雜流程的自動化

考慮到高度集成和可逆利用，底層工藝技術被分為多個子過程，并需要使用大量傳感器。因此，高性能的自動化技術是可靠、優(yōu)化控制所有不同的過程以及實現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)監(jiān)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)大學的研究工作中使用了倍福基于 PC 的控制技術，并延續(xù)使用至今。Sven Bettendorf 解釋道：“在一開始，TwinCAT 軟件的易用性對我們來說非常重要，這樣我們就可以在不購買軟件的情況下進行全面測試。此外，TwinCAT 可視化軟件的易擴展性以及倍福專家提供的出色的技術支持也具有重要意義。對于像我們的沼氣發(fā)電機組這樣的新開發(fā)項目，基于 PC 的控制技術的靈活性和可擴展性是項目成功實施的決定性因素。畢竟，在從樣機到量產(chǎn)的過程中，結構和工藝都會發(fā)生很大的變化。”

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價比。”

除了確保可靠和安全的系統(tǒng)運行之外，自動化技術的主要目標是從操作人員的角度實現(xiàn)即插即用功能。簡化為簡單的開/關操作不僅為最終用戶提供了極大的靈活性，而且還能夠用最小的工作量更換現(xiàn)有的能源供應系統(tǒng)。集裝箱式設計簡化了尋找合適安裝地點的過程，只需要一根合適的電源線以及與天然氣管網(wǎng)連接，而熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的運營商已經(jīng)具備了這兩個條件。

在硬件方面，自動化技術是通過兩臺計算機實現(xiàn)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，未來可能會使用 C6030 超緊湊型工業(yè) PC。Sven Bettendorf 解釋了這樣做的原因：“在系統(tǒng)開發(fā)過程中，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的性能并根據(jù)各種平臺進行調整。由此產(chǎn)生的冗余還可以提高系統(tǒng)運行的可靠性。”硬件方面的配置還包括 450 多個 EtherCAT 端子模塊，用于連接約 1200 個傳感器和 300 個執(zhí)行器。其中包括 220 多個模擬量端子模塊，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(shù)據(jù)都通過倍福 TwinCAT 軟件進行分析評估。據(jù) Julian Schauseil 介紹，該軟件還可用于映射此類復雜系統(tǒng)：“TwinCAT 支持的面向對象的編程、自動單化元測試和模塊化軟件架構在處理復雜且持續(xù)開發(fā)的控制程序時非常有優(yōu)勢，可以簡化修改，并且不會在程序的其余部分產(chǎn)生錯誤。這樣也可以很好地實現(xiàn)必要的抽象化，通過封裝控制器和模擬量值處理等功能簡化結構。”此外，TwinCAT 中的通信功能是另一個重要因素。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(shù)據(jù)傳輸給上一級數(shù)據(jù)庫。

高效、集成的可視化

這種全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測不僅可用于過程控制，還可作為技術進一步發(fā)展以及生成所需的證據(jù)和與計費相關的指標的基礎。為此，Reverion 基于 TwinCAT 開發(fā)了自己的用于數(shù)據(jù)監(jiān)測的 HMI 擴展，Sven Bettendorf 表示道：“TwinCAT 3 HMI Engineering（TF2000）總體上實現(xiàn)了應用的快速開發(fā)，并且提供了一個易于擴展的 HMI。此外，TwinCAT PLC 的開放性和倍福專家提供的培訓也非常有幫助。”

TwinCAT 內部強大的通信機制對于提高可視化性能至關重要。Sven Bettendorf 認為，高效的數(shù)據(jù)處理對于該應用來說尤為重要，特別是由于數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)量龐大，并且需要大量的 HMI 控件。HMI 和 HMI 擴展的另一個要求是操作簡易性，無論是短期還是長期記錄。倍福工業(yè) PC 提供了足夠的計算能力和主內存來處理和顯示大量數(shù)據(jù)，并可根據(jù)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，未來將由一臺 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 取代）

持續(xù)推動公司的高質量發(fā)展

這種全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測不僅可用于過程控制，還可作為技術進一步發(fā)展以及生成所需的證據(jù)和與計費相關的指標的基礎。為此，Reverion 基于 TwinCAT 開發(fā)了自己的用于數(shù)據(jù)監(jiān)測的 HMI 擴展，Sven Bettendorf 表示道：“TwinCAT 3 HMI Engineering（TF2000）總體上實現(xiàn)了應用的快速開發(fā)，并且提供了一個易于擴展的 HMI。此外，TwinCAT PLC 的開放性和倍福專家提供的培訓也非常有幫助。”

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