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Wachendorff unterstützt Energy Harvesting an entlegenen Standorte

Abwärmeverstromung mit Fernwartung
Wachendorff unterstützt Energy Harvesting an entlegenen Standorte

Gerade in Zeiten knapper werdender Ressourcen sucht man nach Möglichkeiten, um Energie, die irgendwo in Prozessen anfällt, weiter zu nutzen. Experten von Viking Heat Engines entwickelten zusammen mit der Firma AVL Schrick die Craft-Engine, einen Kolbenexpander, der die Eigenschaften eines Kältemittels nutzt, um über dessen Phasenwechsel bei unterschiedlichem Druck einen Kolben anzutreiben. Die Fernwartung erfolgt mit eWon-Geräten von Wachendorff.

Helmut Halmburger, Produktmanager Industrielle Kommunikation, Wachendorff Prozesstechnik GmbH & Co. KG in Geisenheim

Inhaltsverzeichnis

1. Partner für Fernwartung
2. VPN-Verbindung zum Serviceportal

 

Bei der norwegischen Viking Heat Engines entstand die Idee, das Thema Abwärmeverstromung neu zu beleuchten. Die bisher verwendeten Anlagen arbeiteten vornehmlich auf Turbinen- oder Scrollbasis, was in der Praxis oft wenig praktikabel ist. So ist hier der optimale Arbeitsbereich begrenzt und erlaubt eine zufriedenstellende Effizienz nur unter ganz speziellen Betriebsbedingungen.

Viking Heat Engines entwickelte zusammen mit AVL Schrick die CraftEngine, einen Kolbenexpander, der die Eigenschaften eines Kältemittels nutzt, um über dessen Phasenwechsel bei unterschiedlichem Druck einen Kolben anzutreiben. Gemeinsam brachte man am AVL-Schrick-Standort in Remscheid die CraftEngine zur Marktreife, deren Prototypen derzeit weltweit im Einsatz sind. Eine kompakte 10-kW-Einzylinderversion sorgt dafür, dass Abwärme ab 80 °C aufwärts verstromt werden kann. Die Technik ist flexibel. So kann die Abwärme flüssiger oder auch gasförmiger Medien gleichermaßen genutzt werden. Der Betrieb kann auch in Teillast erfolgen, ohne dass der Wirkungsgrad leidet. Drehzahlen zwischen 500 und 1500 Umdrehungen werden toleriert, wobei ein Umrichtersystem die benötigte Netzfrequenz herstellt.

Obwohl bei den niedrigen Energiepreisen in Deutschland die Amortisationszeiten eher hemmend wirken, ist die Technologie für abgelegene Standorte eine lang ersehnte Lösung. In wenig erschlossenen Regionen gibt es meist kein Stromnetz. Hier nutzt man üblicherweise Dieselgeneratoren, um Energie zu erzeugen. Die CraftEngine ist völlig autark – nutzt beispielsweise die Abwärme eines Verbrennungsprozesses, um Strom zu erzeugen.

Bei der Reisernte in Kolumbien etwa werden die Pflanzenabfälle verbrannt und der Reis mit der so entstehenden Wärme getrocknet. Für die Regelung dieses Prozesses braucht man aber auch elektrische Energie, die man bisher über Dieselgeneratoren erzeugte. Durch den Einsatz der CraftEngines nutzt man nun die Wärme auch zur Stromerzeugung. Ähnlich ist die Situation bei der Reststoffverbrennung von Früchten auf Plantagen in Afrika oder auch bei mobilen Müllverbrennungsanlagen, wie sie beispielsweise nach Naturkatastrophen in Zeltstädten aufgestellt werden. Hier kann der gewonnene Strom gleich für die Trinkwasseraufbereitung verwendet werden.

Partner für Fernwartung

Als Partner für Fernwartung ist Wachendorff Prozesstechnik am Projekt beteiligt. Die Fernwartungslösungen stellen eine ausgehende Verbindung über SSL her, die in allen getesteten Fällen auf Anhieb funktionierte – und das, ohne Änderungen in der IT des Kunden vorzunehmen. Andere Fabrikate nutzen andere Methoden und können mit der Firewall bei der IT des Kunden kollidieren.

Ebenfalls ausschlaggebend waren die weltweite Verfügbarkeit der Komponenten und die stabile Verbindung. Ein Hersteller kann es nicht riskieren, den Zugriff auf eine Anlage und deren ethernetfähige Kommunikationskomponenten irgendwo im Regenwald zu verlieren. Gerade in der Inbetriebnahme-Phase sind alle Anlagenparameter von Interesse. Software-Updates können aus der Ferne aufgespielt werden, um die Maschinen auch im laufenden Betrieb zu optimieren – auch Serviceintervalle werden überwacht, um die Wartung vorausschauend effizient zu gestalten. Für all diese Anwendungen wählte man den modular aufgebauten Routertyp eWon Flexy, der in Verbindung mit dem unmanaged Switch ETHSW500 die Erweiterung der verfügbaren Ports, die Verbindung zum internen LAN und auch WAN via Mobilfunk ermöglicht und so die Flexibilität der CraftEngine auch im Bereich der Fernwartung fortsetzt.

Der eWon-Router baut auf Anforderung eine sichere VPN-Verbindung zum Talk2M-Serviceportal auf und passiert so Firewall und Proxyserver. Am anderen Ende stellt der authentifizierte Benutzer eine sichere VPN-Verbindung zum Talk2M-Portal her. Die entscheidenden Mehrwerte des Online-Serviceportals Talk2M sind die vollständige Integration von IT-Sicherheitsstandards und Verschlüsselungstechniken in Form von VPN- und https-Technologie (SSL, TLS) sowie umfangreichen Möglichkeiten für ein zentrales Benutzer- und Gerätemanagement. Hierbei sind keine Änderungen der Sicherheitseinstellungen des IT-Netzwerks erforderlich, denn die Kommunikation erfolgt bei ausgehenden Verbindungen über normalerweise sowieso freigegebene Standard-Ports.

VPN-Verbindung zum Serviceportal

Mit Hilfe des eWON Flexy und des WebHMI-Dienstes M2Web von Talk2M sind die Entwickler nun in der Lage, auf die Visualisierung der Steuerung und die Daten der angeschlossenen internen Netzwerkteilnehmer mit jedem beliebigem Endgerät mit Web-Browser zuzugreifen. So können sich die Servicetechniker schnell einen Überblick verschaffen und mit Rat und Tat helfen. Mit Hilfe der Software eCatcher kann sich der Servicetechniker direkt mit der Steuerung verbinden und das Programm anpassen.

Die Umrichter werden über eine CAN-Schnittstelle angesprochen. Zur Kontrolle und Sicherheit ist jeder Umrichter zusätzlich über einen Switch von Wachendorff an das anlageninterne lokale Netzwerk angebunden. Unterschiedliche Varianten und Ausführungen von Ethernet-Media-Convertern mit zwei Ports bis zu Switches mit neun Anschlussmöglichkeiten – wahlweise als Kombination aus RJ45- und Fiber-Ports – stehen im Bereich der unmanaged Switches zur Verfügung. Die DIN-Hutschienen-Switches mit IP30 und Fast Ethernet bieten in diesem Fall die Basis für eine Kommunikation über Industrial-Ethernet.

Auch im Schaltschrank der Anlage sind ein eWon Flexy-Router und ein Switch von Wachendorff zu finden. Für die Zukunft steht sowohl eine Aufzeichnung der Anlagendaten und ein umfassendes Alarm-Management auf dem Plan, um damit weitere Anlagenoptimierungen und auch eine vorausschauende Wartungen einzurichten. In der Entwicklung befinden sich zurzeit neben den kompakten 10-kW-Maschinen auch neu entwickelte Powerpacks, die bis zu 40 kW liefern. Außerdem möchte man mit weiteren industriellen Partnern große Mehrzylindermotoren im dreistelligen kW-Bereich bauen. ge

www.wachendorff-prozesstechnik.de

Weitere Informationen zu den Routern

http://hier.pro/7qg5e



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