Das Algenhaus ist ein kubisches, fünfgeschossiges Passivhaus mit 15 Wohneinheiten.Es ging aus einem IBA-Architekturwettbewerb hervor, bei dem sich das Team Splitterwerk aus Graz mit seinem Entwurf durchgesetzt hat.Das Fassadensystem wurde gemeinsam von den Firmen SSC Strategic Science Consult GmbH, Arup Deutschland GmbH und Colt International GmbH entwickelt.Die dabei eingesetzte Mess- und Prozesstechnik kam von Endress+Hauser, die bei der Automatisierung auf die Produkte und Lösungen des strategischen Allianzpartners Rockwell Automation zurückgriffen.
Herausforderung
Kernstück des Energiesystems ist die 200 Quadratmeter große Bioreaktor-Fassade.Sie besteht aus 2,6 Meter hohen, 70 Zentimeter breiten und etwa 2 Zentimeter dicken Glastanks, die ein Fassungsvermögen von rund 24 Liter haben.Sie werden mit einem mit Nährsalzen angereichertem Kulturmedium befüllt und bieten so den Mikroalgen optimale Wachstumsbedingungen.Druckluft hält die Algen ständig in Bewegung, zudem wird kontinuierlich CO2 in den Reaktor eingebracht, um das Wachstum der Mikroalgen weiter zu fördern.Das CO2 stammt dabei aus einer Gastherme.Das nicht von den Algen verbrauchte Sonnenlicht erwärmt zusätzlich die Reaktorflüssigkeitund wird wie in einer solarthermischen Anlage in einer Energiezentrale ausgekoppelt und zu Heizzwecken genutzt.
Dr. Martin Kerner, Managing Director der SSC Strategic Science Consult GmbH:„Die Herausforderung bei diesem Pionierprojekt besteht darin, innovative Technologie zur Kultivierung von Mikroalgen mit moderner Haustechnik zu verbinden.Nur so wird es möglich, die verschiedenen Funktionen einer Mikroalgenfassade wie Wärme- und Biomasseproduktion, aber auch Schall- und Lichtschutz für das Gebäude nutzbar zu machen.Im Algenhaus ist uns dies weltweit zum ersten Mal gelungen.“
Lösung
Eine wesentliche Rolle dabei spielt die Automatisierungstechnik, mit der die Anlage über das gesamte Jahr vollautomatisch betrieben werden kann.Eine Allen‑Bradley CompactLogix™-Steuerung von Rockwell Automation stellt das Kernstück des Automatisierungssystems dar. Sie ermöglicht eine nahtlose Integration von Programmiersoftware, Steuerung und E/A-Module, wodurch die Entwicklungszeit und die Kosten für Inbetriebnahme und Betrieb reduziert werden.
Zum anderen sind auch die Geräte der Haustechnik wie Wärmetauscher, Algenabscheider oder die Konversionsanlage, die die abgeschiedene Biomasse in Biogas umwandelt, an die CompactLogix-Steuerung angeschlossen.Die speicherprogrammierbare Steuerung steuert auch sämtliche Pumpen, mit denen die Reaktormodule der Sonne nachgeführt werden. Die dezentralen E/A-Module werden über EtherNet/IP an die Steuerung angeschlossen, sodass über sämtliche Etagen des Algenhauses ein dezentrales Steuerungskonzept realisiert werden konnte.Dies ermöglicht eine stabile Vernetzung in Echtzeit und eine diskrete Hochgeschwindigkeitssteuerung.Im Gegensatz zu anderen Netzwerken, bei denen kontinuierlich das Netzwerkdesign geändert wird, um den Anforderungen industrieller Anwendungen nachzukommen, gewährleistet EtherNet/IP eine hohe Nutzbarkeit und Konstanz des gesamten Systems und ermöglicht so mehr Echtzeitfunktionen.
Bedient wird das gesamte System von einem Mitarbeiter der SSC Strategic Science Consult GmbH über die Rockwell Software FactoryTalk® View-Visualisierungs-Software.Dank komfortabler Grafikfunktionen erhält der Bediener eine realistische Darstellung aller Prozesse. So kann die gesamte Anlage leicht überwacht und Abläufe analysiert werden.Die Software ermöglicht zudem eine schnelle Reaktion auf Störmeldungen und Alarme.Bei Bedarf kann über die Visualisierungs-Software auch direkt in die Prozesse eingegriffen werden, indem vorher definierte Steuerungs- und Regelparameter geändert werden.FactoryTalk View damit ein wesentliches Element für den störungsfreien Betrieb der Bioreaktoren.
