As a result of the project, a general-purpose predictive optimization model was built for a biogas plant that can be adapted to any biogas plant. The model was
As a result of the project, a general-purpose predictive optimization model was built for a biogas plant that can be adapted to any biogas plant. The model was tailored to the biogas plant constructed at the Viskaali farm in Muhos, Finland, during the project, and it is based on data collected from the farm's processes. The model was used to predict biogas production with various feedstock input ratios through simulations. The results indicated that gas production could increase by as much as 20%. The cost price is projected to decrease by 7.7% according to the simulation, while an increase in gas production typically leads to a significant rise in raw material costs. In the simulation, residual methane emissions into the atmosphere dropped by up to 80%, and emissions from raw material logistics and the plant decreased by 5%. More measurement data from the process is still needed for model validation, which will be conducted in a follow-up project. In summary, with the help of predictive optimization of the biogas production process, positive economic and environmental impacts can be combined, which is still very rare in any production process. The most significant recommended follow-up measure is the validation of the predictive optimization model developed at various biogas plants using process data and other information collected over a long period of time. This means examining how closely the results simulated with the developed biogas predictive optimization model correspond to reality and how easily the model can be transferred to different biogas plants.
A further development proposal is also to study the real-time determination of the quality and quantity of feeds with image recognition using a camera and artificial intelligence.
Hankkeen tuloksena rakennettiin yleiskäyttöinen ennustava optimointimalli biokaasulaitokselle, joka voidaan sovittaa mille tahansa biokaasulaitokselle. Malli sovitettiin Muhokselle Viskaalin tilalle hankkeen aikana rakennettuun biokaasulaitokseen ja malli perustuu tilan prosessista kerättyyn tietoon. Mallilla ennustetiin simulaatioiden avulla biokaasun tuottoa erilaisilla raaka-aineen syöttösuhteilla. Simulointien tuloksena saatiin, että kaasun tuotanto voi kasvaa jopa 20 %. Omakustannushinta laskee simuloinnin mukaan 7,7 %, kun kaasuntuotannon lisäys normaalisti lisää merkittävästi raaka-ainekustannuksia. Jäännösmetaanin päästöt ilmakehän putosivat simulaatiossa jopa 80 % ja raaka-ainelogistiikan ja laitoksen päästöt 5 %. Mallin validointia varten tarvitaan vielä lisää mittausdataa prosessista ja tämä tullaan tekemään jatkohankkeessa. Yhteenvetona biokaasuntuotantoprosessin ennustavan optimoinnin avulla positiiviset taloudelliset ja ympäristövaikutukset ovat yhdistettävissä, joka on vielä erittäin harvinaista missä tahansa tuotantoprosessissa. Merkittävin suositeltava jatkotoimenpide on kehitetyn ennustavan optimointimallin validointi erilaisilla biokaasulaitoksilla pitkältä ajalta kerättyä prosessidataa ja muuta informaatiota hyödyntäen. Tämä tarkoittaa, että tarkastellaan, kuinka tarkasti kehitetyllä biokaasun ennustavalla optimointimallilla simuloidut tulokset vastaavat todellisuutta ja kuinka helposti mallin siirrettävyys eri biokaasulaitoksiin onnistuu.
Jatkokehitysehdotuksena on myös tutkia syötteiden laadun ja määrän reaaliaikaista määritystä kuvantunnistuksella hyödyntäen kameraa ja tekoälyä.
BITUPROP - Increasing the productivity of biogas reactor with process optimization
Completed | 2022-2024
- Main funding source
- Rural development 2014-2020 for Operational Groups
- Geographical location
- Finland