Methan-Emissionen dank Automatisierung gesenkt: Vom Prototyp zum Serienprodukt mit TwinCAT 3

Mit dem Emissions Recovery System von HOERBIGER wird Methan, das sonst in die Atmosphäre entweichen würde, zurückgewonnen. So lassen sich Emissionen reduzieren und steigende Umweltanforderungen erfüllen. Die Automatisierungssoftware zur optimalen Rückführung des aufgefangenen Gases stammt von HEAP Engineering.

Methanemissionen aus Kolbenverdichtern zählen zu den konzentriertesten und am besten adressierbaren Quellen von Treibhausgasemissionen in der Erdgas-Wertschöpfungskette. HOERBIGER hat das Emissions Recovery System (ERS) entwickelt, um dieses Problem direkt an der Quelle zu lösen. Es erfasst ausgetretenes Methan aus Kolbenstangendichtungen und anderen Emissionsstellen und verdichtet es zur Wiederverwendung zurück in den Prozess. Anstatt Gas in die Atmosphäre abzulassen, gewinnen Betreiber es zurück, wodurch Methan- und CO2eq-Emissionen gesenkt werden, während gleichzeitig die Effizienz gesteigert wird und zunehmende Umweltanforderungen erfüllt werden.

Das Konzept hatte sich bereits in verschiedenen Prototypen bewährt. Den Prototyp in ein marktreifes Produkt zu verwandeln, war eine neue Herausforderung: HOERBIGER benötigte eine moderne, skalierbare Automatisierungssoftware, die im Feldeinsatz zuverlässig arbeitet, sich nahtlos in bestehende DCS-Systeme (Distributed Control System) integrieren lässt und den Betreibern eine intuitive Möglichkeit bietet, das System zu überwachen und zu steuern ‒ und das alles mit Blick auf zukünftige Produktgenerationen.

HEAP Engineering hat gemeinsam mit HOERBIGER die Automatisierungssoftware und die Steuerungsarchitektur auf Basis von Beckhoff TwinCAT 3 PLC und TwinCAT TF2000 HMI entworfen und umgesetzt. Eine Herausforderung bestand darin, dass ERS-Units zu einem Verbundsystem zusammengeschlossen werden können. Die neue Softwarearchitektur stellt sicher, dass mehrere Verdichter wie ein einziges System zusammenarbeiten und dabei sowohl die Verfügbarkeit als auch den Durchsatz erhöhen. Gemeinsam mit HOERBIGER entwickelten wir eine Leader-Follower-Architektur, die mehrere Verdichter automatisch koordiniert, die Last gleichmäßig verteilt und neue Einheiten mit minimalem Konfigurationsaufwand integriert.

Rund um diesen Kern haben wir Folgendes entwickelt:

Um eine hohe Softwarequalität sicherzustellen, die Wartbarkeit der Software zu gewährleisten, und die Inbetriebnahme zu beschleunigen, haben wir die Architektur mit einer umfassenden Teststrategie abgesichert: TwinCAT Unit-Tests, Integrationstests (Python Behave) und eine virtuelle Inbetriebnahme, mit der wir kritische Funktionen validieren konnten, lange bevor eine reale Einheit im Feld in Betrieb genommen wurde.

Mit dem Projekt wurde die ERS-Software erfolgreich zur Serienreife geführt. Die Auslieferung erfolgte im Mai 2026 auf Basis einer Architektur, die für zukünftige ERS-Generationen ausgelegt ist.

Wesentliche Ergebnisse:

Steuerungssystem: Beckhoff CX5130   ·   TwinCAT 3 PLC

HMI: TwinCAT TF2000

Feldbus; Modbus TCP   ·   Modbus RTU   ·   EtherCAT

Software Qualität: Python Behave   ·   PLC Unit Tests   ·   Virtuelle Inbetriebnahme