إنتاج البرد الذكي: مثال على الذكاء الاصطناعى والتوأم الرقمي في Karlsruhe Stadtwerke

Stadtwerke Karlsruhe: الأنظمة الذكية للإمدادات الباردة الحضرية

أصبحت الحاجة إلى استخدام الطاقة بشكل أكثر كفاءة تزداد أهمية في أوقات تغير المناخ وزيادة تكاليف الطاقة. هذا لا ينطبق فقط على التدفئة وإمدادات الطاقة ، ولكن أيضًا على مساحة الإنتاج البارد ، والذي لا غنى عنه بشكل خاص في المناطق الحضرية الحديثة والمبنية بكثافة وتطبيقات متخصصة مثل مراكز البيانات أو المرافق الطبية. يتحمل موردو الطاقة الحضري ، مثل Stadtwerke Karlsruhe ، مسؤولية خاصة هنا. ليس لديك فقط لضمان أمان العرض ، ولكن أيضًا تجد طرقًا مبتكرة لخفض تكاليف التشغيل وفي الوقت نفسه يساهم في الاستدامة. مثال مثير للإعجاب على كيفية تحقيق ذلك هو تحسين الإنتاج البارد لمنطقة Garden Carée في Karlsruhe بمساعدة التقنيات الرقمية المتقدمة.

كشركة بلدية تضم حوالي 1100 موظف ، توفر Stadtwerke Karlsruhe بشكل موثوق أكثر من 400000 شخص في المنطقة بأشكال أساسية من الطاقة مثل الكهرباء والغاز الطبيعي وتدفئة المنطقة ومياه الشرب. يشمل جزء من هذه المجموعة الواسعة من المهام أيضًا تشغيل وصيانة أنظمة الطاقة المعقدة للمجمعات العقارية الكبيرة ، مثل نظام إمدادات التبريد لـ Garden Carée. هذه المنطقة عبارة عن مجمع بناء متعدد الوظائف يضم مزيجًا من الشقق ومساحات المكتب والممارسات الطبية وخط المتجر والمطاعم ومركز بيانات مهم. يعد الإمداد البارد القائم على الانقطاع والاحتياجات ذا أهمية حاسمة للتشغيل السلس لجميع الوحدات.

نظام التبريد الحالي في Garden Carées ليس بسيطًا بأي حال من الأحوال. فهو يجمع بين التقنيات المختلفة لتمكين الإمداد الأكثر مرونة وربما الطاقة. الجزء المركزي هو ثلاث آلات صدر امتصاص توفر ميزة أنه لا يمكن تشغيلها بالكهرباء باهظة الثمن ، ولكن مع تسخين المناطق الصديقة للبيئة أو حتى التزجيج من مصفاة قريبة. يتم استكمال هذا النظام بآلة باردة ضغط تقليدية مع اثنين من الشمولين ، والتي تستخدم في ظروف تشغيل باردة أو محددة ، وكذلك تكرار يطلق الحرارة الزائدة إلى البيئة.

على الرغم من مبدأ التفاعل بمرونة في درجات الحرارة الباردة والخارجية من خلال مزيج من المنتجين المختلفين ، واجهت شركة Karlsruhe المرافق البلدية تحديًا مشتركًا: كان هناك نقص في شفافية مفصلة حول استهلاك الطاقة الفعلي للنظام العام وتفاعل المكونات الفردية. قبل إدخال حل ذكي ، اقتصرت البصيرة في الكفاءة بشكل أساسي على الميزانية العمومية السنوية. في نهاية العام ، يمكنك أن ترى عدد ساعات Megawatt من البرد التي تم إنتاجها وكم تم إنفاق التدفئة الكهربائية والمنطقة على هذا. ومع ذلك ، فإن التحليل التفصيلي للمكون المستخدم في أي وقت وما إذا كان هذا في النسبة المثلى للبرد المولد لم يكن ممكنًا. تم وصف هذا الشرط على نحو مناسب من قبل المسؤولين في المرافق البلدية كنوع من "الرحلة الأعمى" ، حيث ظلت إمكانية التحسينات المستهدفة مخفية إلى حد كبير.

هدف المشروع: المزيد من الشفافية وزيادة كبيرة في الكفاءة

كان الهدف الواضح من Stadtwerke Karlsruhe هو إنهاء حالة الشفافية هذه. لم يرغبوا فقط في تحديد إمكانات المدخرات ، ولكن أيضًا بنشاط وتلقائيًا. تم العثور على الحل في تنفيذ إدارة نظام الطاقة الآلي. يعتمد هذا النظام ، الذي تم تطويره بواسطة Factor Factor4Solutions ، على البرامج المستندة إلى الذكاء الاصطناعي ويستخدم مفهوم التوأم الرقمي. مكّن إدخال هذا النظام نوعًا جديدًا من التحكم في نظام التبريد والتحكم في الطاقة التفصيلي للغاية.

من خلال تثبيت البرنامج والمستشعرات اللازمة ، أصبحت جميع تدفقات الطاقة داخل نظام التبريد مرئيًا وقابل للقياس لأول مرة. المعلمات مثل تدفق حجم مياه البرد والتبريد ، ودرجات الحرارة في نقاط مختلفة في النظام وكذلك استهلاك الطاقة الدقيق (الكهرباء وتسخين المقاطعة) لكل مكون فردي- من الامتصاص إلى الضواغط والمضخات إلى تبريد العودة- الآن مسجلة وتقييم في الوقت الحقيقي. هذا الأساس الشامل للبيانات هو مفتاح التحسين. يمكن للبرنامج الآن تحليل حالات التشغيل بشكل مستمر الأكثر اقتصادا. مثال بسيط ولكنه فعال على إمكانات التحسين هذه ، والذي يكشفه عن الحصول على البيانات الشفافة ، هو التحكم في المضخات. غالبًا ما يتم تشغيل المضخات في الأنظمة الباردة بغض النظر عن الحاجة الفعلية مع تدفق حجم 100 في المائة. ومع ذلك ، يوضح التحليل التفصيلي أنه اعتمادًا على خدمات التبريد المطلوبة وحالة النظام ، فإن 60 في المائة أو حتى أقل سيكونون كافيين أيضًا. يدير المعدل اليدوي أو المسطح مثل هذه الوحدات يؤدي إلى استهلاك كبير في القوة غير الضروري.

إن المشكلة التي يتم تجاهلها بشكل متكرر في الأنظمة الباردة ، والتي لا يمكن إلا من خلال تحليل مفصل ، هي استهلاك الطاقة للوحدات الإضافية التي يتم تسمية SO. قد يكون للمضخات أو المشجعين في تبريد العودة أو العوامل الجانبية الأخرى استهلاك كهربائي مماثل أو أعلى من منتجي التبريد الفعليين ، خاصة إذا لم يتم التحكم فيه على النحو الأمثل. في العديد من النباتات ، يقتصر التحسين أيضًا على المكون الفردي أو حالة التشغيل المثالية التي نادراً ما يتم تحقيقها في الواقع - عادةً في أقل من ثلاثة في المائة من جميع ساعات العمل. نتيجة لذلك ، تضيع كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية خلال العملية السائدة. التحسين المستهدف لتفاعل جميع مكونات النظام هو بالضبط تخصص الحل الذي تم تنفيذه.

بعد ستة أشهر: نجاحات ملموسة وإمكانات عالية

يتابع برنامج Factor4Solutions الذكي نهجًا كليًا. لا يعتبر كل مكون في عزلة ، ولكن النظام البارد بأكمله كوحدة ديناميكية. يتم تقييم نفقات التشغيل النشطة لجميع المجاميع ذات الصلة - المنتجين البارد والمضخات والمراوح وما إلى ذلك - معًا. هذا ممكن من خلال استخدام التوائم الرقمية للمكونات الفردية والنظام بأكمله. التوأم الرقمي هو في الأساس نموذج افتراضي عالي الدقة يعكس النظام الحقيقي في الوقت الحقيقي. يسمح هذا النموذج لمنظمة العفو الدولية بحساب سيناريوهات التشغيل المختلفة وتحديد باستمرار كيف يتعين على المكونات الفردية العمل معًا لتحقيق أقصى كفاءة النظام.

لم يعد هذا النظام يتم التحكم فيه بواسطة مخططات صلبة ومحددة مسبقًا (على سبيل المثال ، يتم تشغيل جهاز معين دائمًا كحمل أساسي ، ومختلف كحمل ذروة) ، ولكنه ديناميكي وذات موجه. يتم الآن اختيار اختيار وتنظيم الوحدات على أساس الظروف الجوية الحالية (درجة الحرارة الخارجية) ، ومتطلبات البرد الفعلية والكفاءة المحددة. من خلال بروتوكولات الاتصالات الموحدة ، توفر إدارة النظام الذكي مولدات التبريد الفردية والوحدات الإضافية بطريقة مستهدفة وتنظم أدائها. والنتيجة هي شركة تحقق أعلى كفاءة ممكنة على مستوى النظام في كل حالة تحميل يمكن تصورها وتحت جميع الظروف البيئية.

تم عرض فعالية هذا النهج من قبل Stadtwerke Karlsruhe بعد فترة وجيزة من الانتهاء من مرحلة الاختبار والتكليف بالكامل للنظام. في وقت مبكر من الأشهر الستة الأولى بعد التحول إلى التحكم الذكي ، تمكنت المرافق البلدية من تسجيل انخفاض كبير في استهلاك الطاقة الكهربائية - وهو توفير يزيد عن 20 في المائة مقارنة بنفس الفترة في العام السابق. ينعكس كسب الكفاءة هذا في تكاليف التشغيل وأدى إلى توفير مالي في نطاق الخمسة -خلال هذا الستة أشهر.

ومع ذلك ، وفقا للخبراء ، هذه ليست سوى البداية. تضمنت الأشهر الستة الأولى من التشغيل بموجب التحكم الجديد أيضًا فترات كان فيها النظام يعتمد جزئيًا أو كليًا على التنظيم التقليدي القديم. تتكشف الإمكانات الكاملة للمحلول الذكي خلال دورة سنوية كاملة ، لأن نمط القيادة الأمثل لمختلف المولدات الباردة (الامتصاص ، والضغط ، والتبريد الحر) يعتمد بشكل كبير على الموسم ، ودرجة الحرارة الخارجية ومتطلبات البرد المحددة. تتنبأ حسابات Factor4solutions ، بناءً على بيانات التشغيل الأولى والمحاكاة مع التوأم الرقمي ، بتوفير محتمل للطاقة بأكثر من 40 في المائة على مدار عام كامل من التشغيل. هذا الهدف الطموح هو الآن في مشاهد Stadtwerke Karlsruhe.

من المحلية إلى العالمية: الشركات الصغيرة والمتوسطة تغزو السوق العالمية باستراتيجيات ذكية - الصورة: Xpert.Digital

في الوقت الذي يحدد فيه التواجد الرقمي للشركة مدى نجاحها، يتمثل التحدي في كيفية جعل هذا التواجد حقيقيًا وفرديًا وبعيد المدى. تقدم Xpert.Digital حلاً مبتكرًا يضع نفسه كنقطة تقاطع بين مركز الصناعة والمدونة وسفير العلامة التجارية. فهو يجمع بين مزايا قنوات الاتصال والمبيعات في منصة واحدة ويتيح النشر بـ 18 لغة مختلفة. إن التعاون مع البوابات الشريكة وإمكانية نشر المقالات على أخبار Google وقائمة التوزيع الصحفي التي تضم حوالي 8000 صحفي وقارئ تزيد من مدى وصول المحتوى ورؤيته. ويمثل هذا عاملاً أساسيًا في المبيعات والتسويق الخارجي (SMmarketing).

المزيد عنها هنا:

• أصلي. بشكل فردي. عالمي: استراتيجية Xpert.Digital لشركتك

سلامة تشغيلية بنسبة 100 في المائة من خلال المراقبة الذكية

بالإضافة إلى كفاءة الطاقة الخالصة وخفض التكاليف ، فإن سلامة الشركة من الإنشاء لها أهمية كبيرة لمورد مثل Stadtwerke Karlsruhe. يكون التوافر المستمر للبرد إلزاميًا بشكل خاص عند توفير مركز بيانات ، حيث يمكن أن يكون حتى الفشل القصير على المدى القصير عواقب وخيمة. يوفر الحل الذكي ميزة حاسمة أخرى هنا: لا يتم إعداد النظام مرة واحدة فقط ثم يدير نفسه ، ولكن يتم مراقبته بشكل دائم وفحصه وتحسينه بواسطة Forced Factor4solutions.

على الرغم من أن المرافق البلدية لديها أيضًا أنظمة المراقبة الخاصة بها والموظفين المؤهلين ، فإن الرعاية الإضافية المتخصصة من قبل فريق الخبراء من Factor4Solutions مع دراية عميقة في مجال تكنولوجيا التبريد وتحسين النظام القائم على الذكاء الاصطناعي تمثل إضافة قيمة. يمكن أن يتعرف المراقبة عن بُعد الدائمة باستخدام الذكاء الاصطناعي على الحالات الشاذة أو المشكلات المحتملة قبل أن يؤدي ذلك. بفضل التوأم الرقمي والمقارنة في الوقت الفعلي لبيانات التشغيل الحالية مع الحالة المثالية للنموذج ، من الممكن تحديد الانحرافات مبكرًا وإبلاغ العملاء بشكل استباقي عن الإخفاقات الوشيكة أو تدابير الصيانة اللازمة. وهذا يتيح الصيانة التنبؤية وتجنب المعايير غير المخطط لها. إن ضمان القدرة التجارية في جميع الأوقات له أهمية أساسية بالنسبة لـ Stadtwerke Karlsruhe ، ليس أقلها بسبب الالتزام التعاقدي بتوصيل المراجع ، وخاصة إلى مركز البيانات الحساسة في Garden Carée.

مقدمة وتكامل الحل

كان إدخال وتنفيذ الحل الذكي سلسًا وغير معقد من منظور الأداة المساعدة البلدية. كان التعاون مع مزود الخدمة الخارجية ، الذي يشرف بالفعل على تقنية القياس والتحكم في الأداة المساعدة البلدية ، ضروريًا.

معا ، تم تحديد نقاط البيانات المطلوبة لإعداد البرنامج وإصدارها. تم توصيل Factor4Solutions ، الذي سيطر على الحل من موقعه في برلين من Remote ، بوضوح مسبقًا أي نقاط بيانات محددة من نظام النظام كانت مطلوبة. وشمل ذلك ، على سبيل المثال ، تدفقات الحجم ودرجات الحرارة والقيم الدقيقة للحرارة والأمتار الباردة.

بعد توفير هذه البيانات ، تم تكوين البرنامج بسرعة كبيرة. تم تعيين النظام بشكل أساسي خلال يوم واحد وكان قادرًا على بدء الحصول على البيانات والتحليلات الأولى. بعد أربعة إلى ستة أسابيع فقط ، كان أول تحليل شامل لبيانات النظام متاحًا. بناءً على المعرفة المكتسبة من هذا التحليل ، يمكن أن يكون النظام جيدًا. على سبيل المثال ، أصبح من الواضح أي نقاط بيانات إضافية ستكون مفيدة لتحسين أكثر دقة ، وتم توسيع النظام ومعايرته وفقًا لذلك.

هذا التكامل البسيط والسريع نسبيًا يجعل التكنولوجيا مثيرة للاهتمام لمجموعة متنوعة من التطبيقات والصناعات ، حيثما كانت أنظمة التبريد المعقدة قيد الاستخدام وزيادة كفاءتها.

الإطفاء السريع كحجة قوية لتوسيع التعاون

كانت الآثار الإيجابية للتحسين البارد الذكي سريعًا جدًا ومقنعًا لـ Stadtwerke Karlsruhe. أظهرت نظرة على استهلاك الطاقة السنوي وإنتاج التبريد مقارنة بالعام السابق ، حتى لو كان السيطرة الجديدة تعمل فقط على النطاق الكامل لمدة ستة أشهر ، وأظهرت زيادة كبيرة في الكفاءة وتوفير الطاقة القابل للقياس.

إن الاعتبار الاقتصادي ممتع بشكل خاص: فترة الإطفاء للنظام قصيرة بشكل ملحوظ. يتم تعويض التكاليف السنوية التي يتم تكبدها لاستخدام البرنامج والدعم المستمر من قبل أخصائيي تكنولوجيا التبريد من Factor4Solutions بالفعل من خلال وفورات الطاقة التي تحققت خلال الأشهر الخمسة الأولى الأولى. هذا يعني أن النظام يولد بالفعل وفورات في التكاليف تتجاوز تكاليف النظام من الشهر السادس من العام. هذا العائد السريع على الاستثمار (ROI) هو حجة قوية لتنفيذ هذه التقنيات.

في ضوء التجارب الإيجابية والزيادة المثبتة في الكفاءة ، ليس من المستغرب ألا ينظر Stadtwerke Karlsruhe في التعاون مع Factor4solutions فحسب ، بل إنه ينفذ بالفعل. كما أن نظام الإمداد البارد الآخر من Stadtwerke يخضع للإشراف والتحسين من قبل النظام الذكي. بالإضافة إلى ذلك ، تدير المرافق البلدية عددًا من الأنظمة الباردة الأخرى ذات الأحجام والتعقيد المختلفة ، والتي من المحتمل أن تكون مؤهلة لتحسين محلول الذكاء الاصطناعي. نظرًا لأن هذه التكنولوجيا أثبتت أنها مرنة ومدمجة في جميع الأنظمة الباردة الشائعة تقريبًا ، فإن الاحتمالات جيدة أن التحليلات المهمة ومكاسب الشفافية وغيرها من المدخرات يمكن تحقيقها في هذه الأنظمة باستخدام الذكاء الاصطناعي والتوأم الرقمي.

يعد المشروع في The Garden Carée في Karlsruhe مثالًا ناجحًا على كيفية قيام التقنيات الرقمية الحديثة - وخاصة الذكاء الاصطناعي والتوائم الرقمية - بإحداث ثورة في كفاءة الطاقة في منطقة كثيفة الطاقة تقليديًا مثل التبريد. من خلال تحويل أنظمة التشغيل إلى أنظمة شفافة يتم التحكم فيها بذكاء ، لا يمكن لموردي الطاقة توفير تكاليف تشغيل كبيرة فحسب ، بل أيضًا زيادة السلامة التشغيلية وتقديم مساهمة مهمة في انخفاض استهلاك الطاقة وبالتالي حماية المناخ. يوضح النجاح في Stadtwerke Karlsruhe أن الاستثمارات في أنظمة التحسين الذكية القائمة على البيانات تتوقع بسرعة وتمهيد الطريق لإمداد طاقة أكثر استدامة وفعالية. تؤكد المدخرات المثيرة للإعجاب في البداية لأكثر من 20 في المائة والإمكانات المتوقعة لأكثر من 40 في المائة على الإمكانات الهائلة التي هي السيطرة الذكية وشبكات أنظمة الطاقة.

☑️ دعم الشركات الصغيرة والمتوسطة في الإستراتيجية والاستشارات والتخطيط والتنفيذ

☑️ إنشاء أو إعادة تنظيم الإستراتيجية الرقمية والرقمنة

☑️ توسيع عمليات البيع الدولية وتحسينها

☑️ منصات التداول العالمية والرقمية B2B

☑️ رائدة في تطوير الأعمال

كونراد ولفنشتاين

سأكون سعيدًا بالعمل كمستشار شخصي لك.

يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أدناه أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) .

إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

تعد Xpert.Digital مركزًا للصناعة مع التركيز على الرقمنة والهندسة الميكانيكية والخدمات اللوجستية/اللوجستية الداخلية والخلايا الكهروضوئية.

من خلال حل تطوير الأعمال الشامل الذي نقدمه، فإننا ندعم الشركات المعروفة بدءًا من الأعمال الجديدة وحتى خدمات ما بعد البيع.

تعد معلومات السوق والتسويق وأتمتة التسويق وتطوير المحتوى والعلاقات العامة والحملات البريدية ووسائل التواصل الاجتماعي المخصصة ورعاية العملاء المحتملين جزءًا من أدواتنا الرقمية.

يمكنك معرفة المزيد على: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus