Intelligente koue produksie: 'n voorbeeld van toegepaste AI en digitale tweeling by die Karlsruhe Stadtwerke

Karlsruhe Munisipale Nutsdienste: Intelligente stelsels vir stedelike verkoeling

Die behoefte om energie doeltreffender te gebruik, word toenemend belangrik in tye van klimaatsverandering en stygende energiekoste. Dit geld nie net vir verhitting en elektrisiteitsvoorsiening nie, maar ook vir verkoeling, wat onontbeerlik is, veral in moderne, digbevolkte stedelike gebiede en vir gespesialiseerde toepassings soos datasentrums of mediese fasiliteite. Munisipale energieverskaffers, soos Stadtwerke Karlsruhe, dra 'n spesiale verantwoordelikheid in hierdie verband. Hulle moet nie net sekuriteit van voorsiening waarborg nie, maar ook innoverende maniere vind om bedryfskoste te verminder terwyl hulle terselfdertyd tot volhoubaarheid bydra. 'n Indrukwekkende voorbeeld van hoe dit bereik kan word, is die optimalisering van verkoeling vir die GartenCarée-terrein in Karlsruhe met behulp van gevorderde digitale tegnologieë.

As 'n munisipale nutsmaatskappy met ongeveer 1 100 werknemers, voorsien Stadtwerke Karlsruhe betroubaar meer as 400 000 mense in die streek van noodsaaklike energiebronne soos elektrisiteit, natuurlike gas, distriksverwarming en drinkwater. Deel van hierdie breë reeks verantwoordelikhede sluit die bedryf en instandhouding van komplekse energiestelsels vir groot geboukomplekse in, soos die verkoelingstelsel vir die GartenCarée. Hierdie kompleks is 'n multifunksionele geboukompleks wat 'n mengsel van woonstelle, kantoorruimte, mediese praktyke, kleinhandelwinkels, restaurante en 'n kritieke datasentrum huisves. 'n Ononderbroke en vraaggedrewe verkoelingsvoorsiening is noodsaaklik vir die gladde werking van alle eenhede.

Die bestaande verkoelingstelsel by GartenCarée is geensins eenvoudig in sy ontwerp nie. Dit kombineer verskillende tegnologieë om die mees buigsame en potensieel energie-doeltreffende voorsiening moontlik te maak. Die kern daarvan is drie absorpsie-verkoelers, wat die voordeel bied dat hulle nie met duur elektrisiteit kan werk nie, maar met omgewingsvriendelike distriksverhitting of selfs afvalhitte van 'n nabygeleë raffinadery. Hierdie stelsel word aangevul deur 'n konvensionele kompressie-verkoeler met twee kompressors, wat gebruik word wanneer die verkoelingsvraag hoog is of onder spesifieke bedryfstoestande, sowel as 'n verkoeltoring wat oortollige hitte in die omgewing versprei.

Ten spyte van die fundamentele moontlikheid om buigsaam te reageer op verkoelingsvraag en buitetemperature deur verskillende energiebronne te kombineer, het die munisipale nutsmaatskappy van Karlsruhe 'n gemeenskaplike uitdaging in die gesig gestaar: 'n gebrek aan gedetailleerde deursigtigheid rakende die werklike energieverbruik van die hele stelsel en die interaksie van die individuele komponente. Voor die implementering van 'n slim oplossing was insigte in doeltreffendheid hoofsaaklik beperk tot die jaarlikse balansstaat. Terwyl dit moontlik was om aan die einde van die jaar te bepaal hoeveel megawatt-ure verkoeling geproduseer is en hoeveel elektrisiteit en distriksverwarming in totaal gebruik is, was 'n gedetailleerde analise van watter komponent hoeveel energie op watter tydstip verbruik het en of dit in optimale verhouding tot die geproduseerde verkoeling was, nie moontlik nie. Diegene wat verantwoordelik is by die munisipale nutsmaatskappy het hierdie situasie gepas beskryf as 'n soort "vlieënde blind", aangesien die potensiaal vir geteikende optimaliserings grootliks verborge gebly het.

Projekdoelwit: Groter deursigtigheid en beduidende doeltreffendheidswinste

Die duidelike doelwit van die munisipale nutsdienste van Karlsruhe was dus om hierdie gebrek aan deursigtigheid te beëindig. Hulle wou nie net potensiële besparings identifiseer nie, maar dit ook aktief en outomaties implementeer. Die oplossing lê in die implementering van 'n outomatiese energiebestuurstelsel. Hierdie stelsel, ontwikkel deur die spesialis Factor4Solutions, is gebaseer op KI-gesteunde sagteware en maak gebruik van die konsep van die digitale tweeling. Die bekendstelling van hierdie stelsel het 'n fundamenteel nuwe manier van beheer van die verkoelingstelsel sowel as hoogs gedetailleerde energiemonitering moontlik gemaak.

Die installering van die sagteware en die nodige sensors het vir die eerste keer alle energievloei binne die verkoelingstelsel sigbaar en meetbaar in detail gemaak. Parameters soos die volumevloeitempo van die verkoelde en verkoelingswater, die temperature op verskillende punte in die stelsel, en die presiese energieverbruik (elektrisiteit en distrikverwarming) van elke individuele komponent – ​​van die absorbeerders tot die kompressors en pompe, tot by die verkoelingstoring – word nou intyds aangeteken en geanaliseer. Hierdie omvattende databasis is die sleutel tot optimalisering. Die sagteware kan nou voortdurend analiseer watter bedryfstoestande die mees ekonomiese is. 'n Eenvoudige maar effektiewe voorbeeld van sulke optimaliseringspotensiaal, wat deur deursigtige data-insameling onthul word, is pompbeheer. Pompe in verkoelingstelsels loop dikwels teen 100 persent volumevloei ongeag die werklike vraag. Gedetailleerde analise toon egter dat, afhangende van die vereiste verkoelingskapasiteit en stelseltoestand, 60 persent of selfs minder dikwels voldoende sou wees. Die handmatige of ononderbroke werking van sulke eenhede lei tot beduidende, onnodige elektrisiteitsverbruik.

'n Probleem wat dikwels oor die hoof gesien word in verkoelingstelsels, wat slegs deur gedetailleerde analise duidelik word, is die kragverbruik van hulptoerusting. Pompe, waaiers in die koeltoring of ander hulpeenhede kan soms soortgelyke of selfs meer krag verbruik as die werklike verkoelingseenhede, veral as hulle nie optimaal beheer word nie. Verder is optimalisering in baie stelsels beperk tot individuele komponente of tot 'n geïdealiseerde bedryfstoestand wat selde in die werklikheid bereik word – tipies in minder as drie persent van alle bedryfsure. Dit lei daartoe dat beduidende hoeveelhede elektriese energie gedurende die grootste deel van die bedryfstyd vermors word. Die gerigte verbetering van die interaksie van alle stelselkomponente is juis die spesialiteit van die geïmplementeerde oplossing.

Na ses maande: Tasbare suksesse en hoë potensiaal

Factor4Solutions se intelligente sagteware volg 'n holistiese benadering. Dit beskou nie elke komponent in isolasie nie, maar eerder die hele verkoelingstelsel as 'n dinamiese eenheid. Die energieverbruik van alle relevante eenhede – verkoelers, pompe, waaiers, ens. – word saam geëvalueer. Dit word moontlik gemaak deur die gebruik van digitale tweelinge van die individuele komponente en die hele stelsel. 'n Digitale tweeling is in wese 'n virtuele, hoë-presisie model wat die werklike stelsel intyds weerspieël. Hierdie model laat die KI toe om verskeie bedryfscenario's te bereken en voortdurend te bepaal hoe die individuele komponente ideaal saam moet werk om maksimum stelseldoeltreffendheid te bereik.

Die stelsel word nie meer beheer volgens rigiede, voorafbepaalde skemas nie (bv. een spesifieke masjien loop altyd as basislas, 'n ander as pieklas), maar dinamies en gebaseer op aanvraag. Die keuse en beheer van die eenhede is nou gebaseer op huidige weerstoestande (buitetemperatuur), die werklike verkoelingsaanvraag en die bepaalde doeltreffendheid. Deur gebruik te maak van gestandaardiseerde kommunikasieprotokolle aktiveer en reguleer die intelligente stelselbestuurstelsel selektief die uitset van individuele verkoelers en hulpeenhede. Die resultaat is werking wat die hoogste moontlike doeltreffendheid op stelselvlak in elke denkbare lassituasie en onder alle omgewingstoestande behaal.

Die doeltreffendheid van hierdie benadering het kort na die voltooiing van die toetsfase en die volle inbedryfstelling van die stelsel by die munisipale nutsmaatskappy van Karlsruhe duidelik geword. Binne die eerste ses maande van die oorskakeling na intelligente beheer het die nutsmaatskappy 'n beduidende vermindering in jaarlikse elektrisiteitsverbruik aangeteken – 'n besparing van meer as 20 persent in vergelyking met dieselfde tydperk van die vorige jaar. Hierdie doeltreffendheidswins word direk in bedryfskoste weerspieël en het reeds binne hierdie eerste ses maande tot vyfsyfer-finansiële besparings gelei.

Maar volgens kenners is dit net die begin. Die eerste ses maande van werking onder die nuwe beheerstelsel het ook periodes ingesluit waarin die stelsel gedeeltelik of geheel en al volgens die ou, konvensionele beheermaatreëls gewerk het. Die volle potensiaal van die intelligente oplossing ontvou oor 'n volledige jaarlikse siklus, aangesien die optimale bedryfsmodus van die verskillende verkoelers (absorbeerder, kompressie, vryverkoeling) sterk afhang van die seisoen, die buitetemperatuur en die spesifieke verkoelingsvraag. Berekeninge deur Factor4Solutions, gebaseer op aanvanklike bedryfsdata en simulasies met die digitale tweeling, voorspel potensiële energiebesparings van meer as 40 persent oor 'n volle bedryfsjaar. Hierdie ambisieuse doelwit is nou stewig in die visier van die munisipale nutsmaatskappy van Karlsruhe.

Van plaaslik na globaal: KMO's verower die wêreldmark met 'n slim strategie - Beeld: Xpert.Digital

In 'n era waar 'n maatskappy se digitale teenwoordigheid sy sukses bepaal, lê die uitdaging daarin om 'n outentieke, gepersonaliseerde en verreikende teenwoordigheid te skep. Xpert.Digital bied 'n innoverende oplossing wat homself posisioneer as die kruispunt van 'n bedryfsentrum, 'n blog en 'n handelsmerkambassadeur. Dit kombineer die voordele van kommunikasie- en verkoopskanale in 'n enkele platform en maak publikasie in 18 verskillende tale moontlik. Samewerking met vennootportale en die vermoë om artikels op Google News te publiseer en 'n persverspreidingslys met ongeveer 8 000 joernaliste en lesers maksimeer die bereik en sigbaarheid van die inhoud. Dit verteenwoordig 'n deurslaggewende faktor in eksterne verkope en bemarking (SMarketing).

Meer daaroor hier:

• Outentiek. Individueel. Globaal: Die Xpert.Digital-strategie vir u maatskappy

100 persent operasionele betroubaarheid deur intelligente monitering

Behalwe vir suiwer energie-doeltreffendheid en kostevermindering, is die operasionele betroubaarheid van die stelsel van kardinale belang vir 'n nutsmaatskappy soos Stadtwerke Karlsruhe. Veral wanneer 'n datasentrum voorsien word, waar selfs kort onderbrekings ernstige gevolge kan hê, is die deurlopende beskikbaarheid van verkoeling absoluut noodsaaklik. Die intelligente oplossing bied hier nog 'n belangrike voordeel: Die stelsel word nie net een keer opgestel en dan onafhanklik bestuur nie, maar word voortdurend op afstand deur die verskaffer, Factor4Solutions, gemonitor, getoets en geoptimaliseer.

Alhoewel die munisipale nutsmaatskappy sy eie moniteringstelsels en gekwalifiseerde personeel het, verteenwoordig die bykomende, gespesialiseerde ondersteuning van Factor4Solutions se kundige span, met hul diepgaande kennis in verkoelingstegnologie en KI-gesteunde stelseloptimalisering, 'n waardevolle aanvulling. Deur middel van deurlopende afstandmonitering met behulp van KI, kan die stelsel dikwels afwykings of potensiële probleme opspoor voordat dit tot 'n wanfunksie lei. Danksy die digitale tweeling en die intydse vergelyking van huidige bedryfsdata met die model se ideale toestand, kan afwykings vroegtydig geïdentifiseer word, en kliënte kan proaktief ingelig word oor dreigende mislukkings of nodige onderhoudsmaatreëls. Dit maak voorspellende onderhoud moontlik en vermy onbeplande stilstand. Om te alle tye operasionele gereedheid te verseker, is van fundamentele belang vir die munisipale nutsmaatskappy van Karlsruhe, nie die minste nie as gevolg van sy kontraktuele verpligting om verkoeling te verskaf, veral aan die sensitiewe datasentrum in GartenCarée.

Inleiding en integrasie van die oplossing

Vanuit die munisipale nutsmaatskappy se perspektief het die bekendstelling en implementering van die slim oplossing glad en sonder komplikasies verloop. Samewerking met die eksterne diensverskaffer, wat reeds die nutsmaatskappy se meet- en beheertegnologie bestuur, was noodsaaklik in hierdie proses.

Die datapunte wat vir die sagteware-opstelling benodig is, is saam geïdentifiseer en goedgekeur. Factor4Solutions, wat die oplossing op afstand vanaf sy Berlynse ligging bestuur, het vooraf duidelik gekommunikeer watter spesifieke datapunte van die aanleg se beheerstelsel benodig word. Dit het byvoorbeeld vloeitempo's, temperature en die presiese lesings van die hitte- en kouemeters ingesluit.

Sodra hierdie data verskaf is, is die sagteware baie vinnig gekonfigureer. Binne 'n dag was die stelsel basies opgestel en kon data-insameling en aanvanklike analise begin. Na slegs vier tot ses weke was 'n eerste omvattende analise van die aanlegdata beskikbaar. Gebaseer op die insigte wat uit hierdie analise verkry is, kon die stelsel verder verfyn word. Dit het byvoorbeeld duidelik geword watter bykomende datapunte nuttig sou wees vir selfs meer akkurate optimalisering, en die stelsel is dienooreenkomstig uitgebrei en gekalibreer.

Hierdie relatief eenvoudige en vinnige integrasie maak die tegnologie fundamenteel interessant vir 'n wye verskeidenheid toepassings en nywerhede, waar komplekse verkoelingstelsels gebruik word en hul doeltreffendheid verhoog moet word.

Vinnige amortisasie as 'n sterk argument vir die uitbreiding van samewerking

Die positiewe effekte van intelligente verkoelingsoptimalisering het baie vinnig en oortuigend vir die munisipale nutsdienste van Karlsruhe duidelik geword. 'n Vergelyking van jaarlikse energieverbruik en verkoelingsproduksie met die vorige jaar, alhoewel die nuwe beheerstelsel slegs ses maande ten volle operasioneel was, het reeds 'n beduidende toename in doeltreffendheid en meetbare energiebesparing getoon.

Veral bemoedigend is die ekonomiese aspek: die stelsel se amortisasietydperk is merkwaardig kort. Die jaarlikse koste vir die gebruik van die sagteware en die voortgesette ondersteuning van Factor4Solutions se verkoelingspesialiste word geneutraliseer deur die energiebesparing wat binne die eerste vyf maande van bedryf behaal word. Dit beteken dat die stelsel vanaf die sesde maand van die jaar netto kostebesparings genereer wat die aanvanklike stelselkoste oorskry. Hierdie vinnige opbrengs op belegging (ROI) is 'n dwingende argument vir die implementering van sulke tegnologieë.

Gegewe die positiewe ervarings en bewese doeltreffendheidswinste, is dit geen verrassing dat Karlsruhe se munisipale nutsmaatskappy nie net oorweeg om sy samewerking met Factor4Solutions uit te brei nie, maar dit reeds implementeer. Nog een van die nutsmaatskappy se verkoelingstelsels word nou ook deur die intelligente stelsel bestuur en geoptimaliseer. Verder bedryf die nutsmaatskappy 'n aantal ander verkoelingstelsels van verskillende groottes en kompleksiteit wat moontlik geskik is vir optimalisering met behulp van die KI-oplossing. Aangesien die tegnologie bewys is as buigsaam en integreerbaar in feitlik alle algemene verkoelingstelsels, is daar 'n goeie kans dat beduidende ontledings, verhoogde deursigtigheid en verdere besparingspotensiaal ook in hierdie stelsels gerealiseer kan word deur die gebruik van KI en digitale tweelinge.

Die projek by GartenCarée in Karlsruhe is 'n suksesvolle voorbeeld van hoe moderne digitale tegnologieë – veral kunsmatige intelligensie en digitale tweelinge – energie-doeltreffendheid in 'n tradisioneel energie-intensiewe sektor soos verkoeling kan revolusioneer. Deur operasionele fasiliteite in deursigtige, intelligent beheerde stelsels te omskep, kan energieverskaffers nie net beduidende besparings in bedryfskoste behaal nie, maar ook operasionele betroubaarheid verhoog en 'n belangrike bydrae lewer tot die vermindering van energieverbruik en sodoende die beskerming van die klimaat. Die sukses by die munisipale nutsmaatskappy van Karlsruhe toon dat beleggings in slim, datagedrewe optimaliseringstelsels vinnig vir hulself betaal en die weg baan vir 'n meer volhoubare en doeltreffende energievoorsiening. Die aanvanklik indrukwekkende besparings van meer as 20 persent en die geprojekteerde potensiaal van meer as 40 persent onderstreep die enorme potensiaal inherent aan die intelligente beheer en netwerk van energiestelsels.

☑️ KMO-ondersteuning in strategie, konsultasie, beplanning en implementering

☑️ Skep of herbelyning van die digitale strategie en digitalisering

☑️ Uitbreiding en optimalisering van internasionale verkoopsprosesse

☑️ Globale en digitale B2B-handelsplatforms

☑️ Pionier Besigheidsontwikkeling

Konrad Wolfenstein

Ek sal graag as jou persoonlike adviseur dien.

Jy kan my kontak deur die kontakvorm hieronder in te vul of my eenvoudig by +49 89 89 674 804 (München) .

Ek sien uit na ons gesamentlike projek.

Xpert.Digital is 'n spilpunt vir die industrie met 'n fokus op digitalisering, meganiese ingenieurswese, logistiek/intralogistiek en fotovoltaïese.

Met ons 360° besigheidsontwikkelingsoplossing ondersteun ons bekende maatskappye van nuwe besigheid tot naverkope.

Markintelligensie, smarketing, bemarkingsoutomatisering, inhoudontwikkeling, PR, posveldtogte, persoonlike sosiale media en loodversorging is deel van ons digitale hulpmiddels.

Jy kan meer uitvind by: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus