I sensori forniscono dati sufficienti per trovare la correlazione tra i parametri e creare modelli operativi che permettono un funzionamento predittivo e flessibile degli impianti di biogas. 

In questo modo, si prevengono i guasti e si realizza una produzione basata sulla domanda e sulle risorse disponibili. L’intelligenza artificiale (AI) e l’apprendimento automatico (ML) aiutano a ottimizzare i parametri di processo più importanti come il rapporto di miscelazione dei co-sustrati (Palma-Heredia et al., 2021), la resa del biogas (Kainthola et al., 2020), il tempo di ritenzione, la temperatura, il tempo di ritenzione idraulica (HRT), il rapporto C/N e il pH. Siemens, GE e diverse startup tecnologiche stanno già realizzando soluzioni basate sull’AI negli impianti di produzione di biogas in tutto il mondo. 

Ad esempio, la piattaforma “Mind Sphere” di Siemens consente agli operatori degli impianti di monitorare e controllare le operazioni in tempo reale utilizzando l’analisi dei dati tramite IA, il che aumenta significativamente l’efficienza e riduce i costi. 

Caratteristiche degli impianti digitali di produzione di biogas  

Ottimizzazione delle materie prime 

• I sistemi digitali analizzano la composizione e le caratteristiche delle diverse materie prime, consentendo all’impianto di utilizzare la miscela più efficiente per ottenere il massimo rendimento di produzione di biogas.
• Selezionando e combinando con attenzione le materie prime, gli impianti digitali riducono gli sprechi e fanno il miglior uso possibile delle risorse disponibili, migliorando la sostenibilità complessiva.

Controllo automatizzato del processo  

• Sulla base dei dati in tempo reale, i sistemi digitali di controllo possono effettuare regolazioni automatiche per ottimizzare il processo di fermentazione. Ciò include il controllo delle materie prime, la regolazione della temperatura e la modifica dei modelli di mescolamento del contenuto all’interno del digestore anaerobico.
• L’automazione consente all’impianto di autoregolarsi anche in condizioni dinamiche, come durante le fluttuazioni nella produzione di gas o i malfunzionamenti, senza interventi manuali.

Controllo avanzato del gas prodotto 

• Gli impianti digitali di produzione di biogas analizzano e monitorano continuamente la qualità e la composizione del gas prodotto (metano, anidride carbonica, solfuro di idrogeno) per garantire che soddisfi gli standard di qualità per l’uso o la vendita.
• Se la qualità del gas prodotto fluttua, i sistemi di controllo digitali effettuano regolazioni in tempo reale, contribuendo a mantenere una produzione di biogas costante e di alta qualità.

Efficienza energetica e gestione del consumo 

• I sistemi digitali monitorano il consumo energetico dell’impianto e identificano le aree in cui l’efficienza energetica può essere migliorata. Ad esempio, controllando il timing dei processi ad alto consumo energetico o utilizzando energia solo quando la produzione di biogas è ottimale. Alcuni impianti sono dotati di tecnologie di Smart Grid (rete intelligente), che consentono loro di contribuire alla rete durante i periodi di picco e di ottimizzare il consumo energetico durante i periodi di bassa domanda.

Manutenzione predittiva e monitoraggio dello stato dell’impianto 

• Analizzando i dati sulle prestazioni dell’impianto, gli algoritmi di Machine Learning prevedono quando i diversi componenti (es. miscelatori, agitatori, pompe, compressori, scambiatori di calore) necessitano di manutenzione. Ciò previene i tempi di inattività imprevisti e riduce i costi di riparazione.
• I sensori monitorano lo stato delle macchine, fornendo allarmi su problemi come vibrazioni, usura o surriscaldamento. I programmi di manutenzione sono ottimizzati in base all’uso effettivo dell’impianto e alle sue condizioni operative reali di esercizio.
   

Raccolta dei dati e monitoraggio in tempo reale  

• Gli impianti digitali di produzione di biogas sono dotati di dispositivi e sensori IoT che raccolgono dati in tempo reale su temperatura, livelli di pH, composizione del gas, pressione, portata e altri parametri crucial
• I dispositivi IoT trasmettono i dati a una piattaforma centralizzata, consentendo un monitoraggio e un controllo continuo. Gli operatori possono visualizzare i dati a distanza tramite una dashboard accessibile su computer o su dispositivi mobili.
   

Monitoraggio e controllo da remoto 

• Gli operatori possono monitorare e controllare l’impianto a distanza, tramite una connessione internet sicura. Ciò è particolarmente vantaggioso per gli impianti situati in aree remote o per minimizzare la presenza di personale sul sito.
• L’accesso remoto consente una risposta tempestiva a problemi operativi o a emergenze, riducendo i tempi di inattività e garantendo il buon funzionamento dell’impianto.

Conclusione 

La sinergia tra tecnologie digitali e soluzioni green sta trasformando il panorama energetico, rendendo gli impianti di produzione di biogas non solo più efficienti ma anche più sostenibili. L’integrazione di sensori avanzati, intelligenza artificiale e automazione sta ottimizzando la gestione degli impianti, riducendo i costi operativi, aumentando la produzione di energia e minimizzando gli impatti ambientali. 

Gli impianti di produzione di biogas intelligenti non solo rispondono alle sfide energetiche del presente, ma rappresentano una pietra miliare per un futuro energetico più verde, più efficiente e più resiliente. Con il continuo sviluppo delle tecnologie digitali e l’espansione delle strategie green, la produzione di biogas intelligente diventa un motore fondamentale per la transizione verso un’economia circolare e a basse emissioni di carbonio.