브리티시 컬럼비아 대학, 바이오매스 플랜트로 목표에 다가가

브리티시 컬럼비아 대학, 바이오매스 플랜트로 목표에 다가가

해결 과제

  • 브리티시 컬럼비아 대학은 온실 가스 배출 감소에 큰 노력을 기울이고 있습니다. 그 대상 중 하나는 중앙 난방 플랜트입니다.

솔루션

  • 통합 아키텍처 시스템 – 2대의 ControlLogix PAC,시스템 제어를 관리하다.
  • 지능형 모터 제어 (IMC) – 3대의 CENTERLINE 2100 모터 제어 센터(MCC)와 통합 PowerFlex 40 및 PowerFlex 700 AC 드라이브로 플랜트의 모터를 완전히 제어할 수 있습니다.
  • 비쥬얼라이제이션과 정보 솔루션 – FactoryTalk View ME 및 FactoryTalk View SE 소프트웨어는 실시간 운영 데이터를 제공합니다. FactoryTalk Historian ME 소프트웨어는 Nexterra 서버에 시설 데이터를 보고합니다.
  • 설계와 납품 – Nexterra는 로크웰 오토메이션의 모션 및 제어 기술을 사용해 열병합 발전 시설 개발을 주도했습니다.

결과

  • 연간 6,000톤의 온실 가스량 감소

배경
브리티시 컬럼비아 대학(University of British Columbia, UBC)의 밴쿠버 캠퍼스는 그 자체가 하나의 도시입니다. 5만명 이상의 학생, 교직원, 주민들이 1000 에이커 규모의 캠퍼스에서 배우고, 일하고, 살아가면서 커뮤니티를 이루고 있습니다. 2012년까지 대학은 천연 가스 연료의 중앙 난방 설비로 캠퍼스에 난방을 공급했으며 전기는 BC Hydro에서 전력망을 공급 받았습니다. 지속 가능성을 이끌어 가는 대학은 온실 가스(GHG) 배출 감소에 헌신적입니다. 2009 년에는 캠퍼스 내에서 재생 가능한 연료를 사용하는 열병합 발전(CHP) 플랜트의 설계 및 시공에 착수했습니다.

도전 과제
브리티시 컬럼비아 대학(UBC)은 GHG 배출 감소의 선두주자임을 자랑스러워 합니다. 2007 년 이 캠퍼스는 교토 의정서의 목표를 달성했습니다. 추가로 GHG 배출을 감소한다는 공격적인 목표를 세우기 위해 대학은 같은 해 기후 행동 계획을 수립했습니다. 이 계획 하에서 UBC는 2007년에서 2015년까지 현재 배출량을 3분의 1로 줄일 것을 약속했습니다. 2050년까지는 탄소 중립을 이루려고 하고 있습니다. 이런 도전과 더불어, UBC는 입학생 및 연구 활동 증가로 인해 캠퍼스 규모가 크게 확장될 것으로 기대하고 있었습니다.

이런 증가에 대응하기 위해 대학은 수백만 평방 피트의 건물을 증축할 예정이었으며, 모두 난방과 전기가 필요한 시설이었습니다. UBC는 자체 GHG 배출 감소와 함께 커뮤니티가 받아 들일 수 있는 혁신적 재생 에너지 기술의 거점이 되고자 했습니다. 브리티시 컬럼비아 주에서는 2007년 7월부터 대학 등의 공공 기관에 주정부가 탄소세를 부과하고 있습니다. 브리티시 컬럼비아 대학의 브렌트 사우더(Brent Sauder) 전략 이니셔티브 이사는 "우리는 한 커뮤니티로써 지속 가능성의 진정한 리더가 되고자 합니다. "우리가 에너지 사용과 GHG 배출을 줄이지 않으면서 어떻게 다른 사람들이 그렇게 하도록 바랄 수 있겠습니까?"라며, "우리가 세운 공격적인 GHG 약속을 통해 이 커뮤니티 내에서도 혁신과 신기술을 추진하려고 합니다."라고 말합니다.

솔루션
배출 감소의 첫 단계로 대학은 GHG를 배출하는 건물이나 기술을 파악해야 했습니다. UBC는 캠퍼스 전역에서 모든 GMG 배출 조사를 실시했습니다. 최대의 단일 배출 지점은 연구실, 강의실 건물, 주택에 난방을 공급하는 캠퍼스 중앙 난방 플랜트로 나타났습니다. 대학 지도자들은 재생 가능 바이오매스 연료를 사용해 캠퍼스 난방을 공급하는 바이오매스 시스템으로 건물 가스 연소 시스템을 강화할 필요가 있다고 판단했습니다.

캠퍼스의 독자적 에너지 요구 사항을 이해하고 도시 캠퍼스에 재생 에너지 시스템을 공급할 수 있는 에너지 시스템 공급 업체를 찾기 시작했습니다. 밴쿠버 소재의 첨단 가스화 시스템 개발 및 공급 업체인 Nexterra Systems는 캐나다와 미국에서 바이오매스 가스화 프로젝트를 성공적으로 수행한 실적을 갖추고, UBC 대학의 이러한 요청에 응했습니다. Nexterra는 상당한 기술적 전문 지식을 제공했으며, UBC와 협력하여 캐나다 및 브리티시 컬럼비아 주 정부 기관과 민간 조직으로부터 프로젝트 자금을 확보했습니다.

Nexterra는 클린 우드 폐기물(팔레트 및 건설 자재 파편 등) 및 목재 제작 잔재물 등 목질계 바이오매스를 이용하는 CHP 설비를 설계, 개발, 설치했습니다.

Nexterra 열병합 발전 시스템은 수상 경력이 있는 대형 목재구조 건물 내에 위치해 있습니다. Nexterra 바이오매스 가스화 시스템은 바이오매스를 합성 가스(syngas)로 전환합니다. 목질계 바이오매스는 하루 두세번 한 트럭씩 설비에 도착합니다. 너무 큰 자재나 비목질 재료는 통합 스크린 및 자기 시스템을 사용해 자동으로 걸러 냅니다. 가스화 장치는 바이오매스를 깨끗한 가연성 합성 가스 또는 'syngas'로 변환합니다.

UBC에 새로 들어선 바이오 에너지 연구 시범 시설(BRDF)은 Nexterra의 특허 가스화 시스템과 독자적 합성 가스 정화 기술을 통합 사용하는 북미 최초의 CHP 시스템입니다. BRDF는 내연 기관을 작동시킬 수있는 엔진용 합성 가스를 생산하며, 열과 동력을 모두 생성합니다.

이 시스템에는 상용 열 모드와 데모 CHP 모드의 두 가지 주요 작동 모드가 있습니다. 열 모드에서는 산화제가 합성 가스를 연소시키고, 고온의 연도 가스는 보일러로 통과시켜 증기를 발생시킵니다. 증기는 대학의 기존 열 분배 시스템을 통해 캠퍼스의 건물을 가열하는 데 사용됩니다.

데모 모드에서는 합성 가스를 조절해 불순물을 제거한 다음 냉각, 여과하여 열과 전기를 모두 생성합니다. 그런 다음 발전기를 가동하는 고효율 내연 기관에 합성 가스를 주입해 기존의 전력망을 통해 UBC 캠퍼스 전체에 보내는 전력을 생산합니다.

또한 이 시스템은 엔진의 열과 배기 가스를 회수하여 캠퍼스 난방에 추가 증기를 공급합니다.

프로세스의 제어는 프로세스 자체만큼 중요합니다. 2 개의 Allen-Bradley® ControlLogix® 프로그래머블 자동화 컨트롤러(PAC)가 시스템 제어를 관리합니다. 시설 운영자는 FactoryTalk® View ME(Machine Edition) 및 FactoryTalk View SE(Site Edition) HMI 소프트웨어를 사용하여 작업을 모니터링하고 시스템 및 장비 수준의 문제를 사전에 해결할 수 있습니다. 또한 FactoryTalk Historian 소프트웨어는 Nexterra 서버에 설비 데이터를 보고하며 이를 통해 Nexterra가 설비 운영을 실시간으로 지원할 수 있습니다.

컨트롤러의 통합 플랫폼과 단일 프로그래밍 환경 덕분으로, 현장 설비 운영자가 보유해야 하는 예비 부품이 감소했습니다. 플랫폼의 철저한 운영 제어를 통해, 시스템은 필요한 수준까지 정밀하게 바이오매스를 처리하면서도, 대학의 야심찬 배출 감소 목표를 달성할 수 ​​있습니다.

쿠아마 주트(Quamar Jutt) Nexterra 전기 제어 매니저는 "로크웰 오토메이션 기술의 상호 연결성과 폭넓은 수용성으로 솔루션을 아주 효과적으로 구현할 수 있었습니다."라며, "프로그램을 플랫폼에서 플랫폼으로 변환할 필요 없이, CHP 시스템 등 주요 제품 개선에 자원을 집중할 수 있습니다."라고 전합니다.

또한, 플랫폼의 개방성 덕분에 EtherNet/IP™ 네트워크를 통한 GE 엔진과의 통합이 간편해졌습니다. Allen-Bradley의 PowerFlex® 40 및 PowerFlex 700 AC 드라이브와 연결된 3대의 Allen-Bradley CENTERLINE® 2100 모터 컨트롤 센터(MCC)는 플랜트 전체의 모터 제어를 제공합니다

결과
2012년 9월 가동을 시작한 이후 BRDF는 연간 캠퍼스 증기 수요의 평균 12%를 제공하고 있습니다. 이 시스템은 증기 생산에 사용되는 화석 연료를 대체함으로써, GHG 배출을 성공적으로 줄였습니다.
또한, 대기 방출은 허용 수준보다 훨씬 낮거나 그와 같은 상태를 꾸준히 유지하고 있습니다. 가동 첫 해에, 설비는 115,000 MMBtu 이상의 천연 가스를 대체했습니다. 이로 인해 연간 6,000톤의 GHG 배출량이 감소했으며, 이는 1,250대의 차가 도로에서 사라진 양에 해당합니다. 운영자가 시스템에 익숙해질 수록, 이 숫자는 계속 증가할 것입니다.

EtherNet/IP는 ODVA의 상표입니다. 현재 BRDF는 UBC의 '캠퍼스는 살아있는 실험실' 계획의 성공적인 일부입니다. 설비 연구실에서 학생과 교수는 자신들의 대체 에너지 원 프로젝트를 완성하고 있습니다. 이 플랜트는 새로운 형태의 청정 지속 가능 발전을 배우기 위해 첫 2년간 1,000명 이상의 사람들이 방문한 가운데, 거의 쉴새 없이 관광객을 유치하는 중입니다.

UBC 대학과 Nexterra는 앞으로도 계속해서 설비의 기술을 발전시켜 나갈 것입니다. 잠재적 분야로는 청정 합성 가스를 고급 바이오연료, 재생 가능 수소 및 기타 제품으로 변환하는 것이 포함됩니다.

위 내용은 브리티시 컬럼비아 대학이 로크웰 오토메이션의 제품 및 서비스를 타사 제품과 함께 사용한 데 대한 특정한 결과입니다. 특정 결과는 고객마다 다를 수 있습니다.

고객 성공사례

고객이야말로 우리에게 가장 중요합니다. 우리는 경청하고,생각하고 그리고 고객 여러분들의 요구를 충족하기 위해 노력합니다. 다른 고객분들이 경험한 성공 사례를 공유하는 공간으로 산업군,서비스 그리고 제품별로 필터기능을 통해 원하는 사례를 열람할 수 있습니다.