Интелигентно охлаждане: Пример за приложен изкуствен интелект и цифрови близнаци в общинските комунални услуги в Карлсруе

Общински комунални услуги Карлсруе: Интелигентни системи за градско охлаждане

Необходимостта от по-ефективно използване на енергията става все по-важна във времена на изменение на климата и нарастващи разходи за енергия. Това се отнася не само за отоплението и електроснабдяването, но и за охлаждането, което е незаменимо, особено в съвременните, гъсто населени градски райони и за специализирани приложения като центрове за данни или медицински заведения. Общинските доставчици на енергия, като Stadtwerke Karlsruhe, носят специална отговорност в това отношение. Те трябва не само да гарантират сигурността на доставките, но и да намерят иновативни начини за намаляване на оперативните разходи, като същевременно допринасят за устойчивостта. Впечатляващ пример за това как това може да се постигне е оптимизирането на охлаждането за обекта GartenCarée в Карлсруе с помощта на съвременни цифрови технологии.

Като общинско комунално дружество с приблизително 1100 служители, Stadtwerke Karlsruhe надеждно снабдява над 400 000 души в региона с основни енергийни източници като електричество, природен газ, централно отопление и питейна вода. Част от този широк спектър от отговорности включва експлоатацията и поддръжката на сложни енергийни системи за големи сградни комплекси, като например охладителната система за GartenCarée. Този комплекс е многофункционален сграден комплекс, помещаващ комбинация от апартаменти, офис площи, медицински кабинети, търговски обекти, ресторанти и критичен център за данни. Непрекъснатото и регулирано от търсенето снабдяване с охлаждаща система е от съществено значение за безпроблемната работа на всички звена.

Съществуващата хладилна система в GartenCarée в никакъв случай не е проста по своя дизайн. Тя комбинира различни технологии, за да осигури възможно най-гъвкавото и потенциално енергийно ефективно захранване. В основата ѝ са три абсорбционни охладителя, които предлагат предимството да могат да работят не със скъпа електроенергия, а с екологично чиста централна отоплителна система или дори с отпадна топлина от близка рафинерия. Тази система се допълва от конвенционален компресионен охладител с два компресора, който се използва, когато търсенето на охлаждане е високо или при специфични работни условия, както и охладителна кула, която разсейва излишната топлина в околната среда.

Въпреки фундаменталната възможност за гъвкаво реагиране на нуждите от охлаждане и външните температури чрез комбиниране на различни енергийни източници, общинското комунално дружество в Карлсруе се сблъска с общо предизвикателство: липса на подробна прозрачност относно действителното потребление на енергия на цялата система и взаимодействието на отделните компоненти. Преди внедряването на интелигентно решение, прозренията за ефективността бяха ограничени по същество до годишния баланс. Макар че в края на годината беше възможно да се определи колко мегаватчаса охлаждане са произведени и колко електроенергия и централно отопление са използвани общо, подробен анализ на това кой компонент е консумирал колко енергия по кое време и дали това е в оптимално съотношение с произведеното охлаждане не беше възможен. Отговорните лица в общинското комунално дружество уместно описаха тази ситуация като вид „лет на сляпо“, тъй като потенциалът за целенасочени оптимизации оставаше до голяма степен скрит.

Цел на проекта: По-голяма прозрачност и значително повишаване на ефективността

Следователно ясната цел на общинските комунални услуги в Карлсруе беше да сложат край на тази липса на прозрачност. Те искаха не само да идентифицират потенциални спестявания, но и активно и автоматично да ги приложат. Решението се криеше във внедряването на автоматизирана система за управление на енергийната система. Тази система, разработена от специалиста Factor4Solutions, е базирана на софтуер, поддържан от изкуствен интелект, и използва концепцията за цифровия близнак. Въвеждането на тази система позволи фундаментално нов начин за управление на хладилната система, както и много подробен енергиен мониторинг.

Инсталирането на софтуера и необходимите сензори направи всички енергийни потоци в хладилната система видими и измерими в детайли за първи път. Параметри като обемния дебит на охладената и охлаждащата вода, температурите в различни точки на системата и точната консумация на енергия (електричество и централно отопление) на всеки отделен компонент – от абсорбаторите до компресорите и помпите, чак до охладителната кула – сега се записват и анализират в реално време. Тази изчерпателна база данни е ключът към оптимизацията. Софтуерът вече може непрекъснато да анализира кои работни условия са най-икономични. Прост, но ефективен пример за такъв потенциал за оптимизация, разкрит чрез прозрачно събиране на данни, е управлението на помпите. Често помпите в хладилните системи работят със 100 процента обемен дебит, независимо от действителното търсене. Подробният анализ обаче показва, че в зависимост от необходимия охладителен капацитет и състоянието на системата, често биха били достатъчни 60 процента или дори по-малко. Ръчната или неизменна работа с такива агрегати води до значителна, ненужна консумация на електроенергия.

Често пренебрегван проблем в хладилните системи, който става очевиден само чрез подробен анализ, е консумацията на енергия от спомагателното оборудване. Помпите, вентилаторите в охладителната кула или други спомагателни агрегати понякога могат да консумират подобна или дори повече енергия от действителните хладилни агрегати, особено ако не са оптимално управлявани. Освен това, в много системи оптимизацията е ограничена до отделни компоненти или до идеализирано работно състояние, което рядко се постига в действителност – обикновено в по-малко от три процента от всички работни часове. Това води до значителни загуби на електрическа енергия през по-голямата част от работното време. Целенасоченото подобряване на взаимодействието на всички системни компоненти е именно специалността на внедреното решение.

След шест месеца: Осезаеми успехи и висок потенциал

Интелигентният софтуер на Factor4Solutions използва холистичен подход. Той не разглежда всеки компонент поотделно, а цялата хладилна система като динамична единица. Консумацията на енергия на всички съответни устройства – чилъри, помпи, вентилатори и др. – се оценява заедно. Това е възможно благодарение на използването на цифрови близнаци на отделните компоненти и на цялата система. Цифровият близнак е по същество виртуален, високопрецизен модел, който отразява реалната система в реално време. Този модел позволява на изкуствения интелект да изчислява различни оперативни сценарии и непрекъснато да определя как в идеалния случай отделните компоненти трябва да работят заедно, за да постигнат максимална ефективност на системата.

Системата вече не се управлява съгласно твърди, предварително дефинирани схеми (напр. една конкретна машина винаги работи като базово натоварване, друга като пиково натоварване), а динамично и въз основа на търсенето. Изборът и управлението на агрегатите вече се основават на текущите метеорологични условия (външна температура), действителното търсене на охлаждане и определената ефективност. Използвайки стандартизирани комуникационни протоколи, интелигентната система за управление на системата избирателно активира и регулира мощността на отделните чилъри и спомагателни агрегати. Резултатът е работа, която постига възможно най-висока ефективност на системно ниво във всяка възможна ситуация на натоварване и при всякакви условия на околната среда.

Ефективността на този подход стана очевидна в общинското комунално дружество в Карлсруе малко след завършването на тестовата фаза и пълното въвеждане в експлоатация на системата. В рамките на първите шест месеца след преминаването към интелигентно управление, комуналното дружество регистрира значително намаление на годишното потребление на електроенергия – спестяване от над 20 процента в сравнение със същия период на предходната година. Това повишаване на ефективността се отразява пряко в оперативните разходи и вече е довело до петцифрени финансови спестявания през първите шест месеца.

Но според експерти това е само началото. Първите шест месеца работа с новата система за управление включваха и периоди, в които системата работеше частично или изцяло според старите, конвенционални контроли. Пълният потенциал на интелигентното решение се разгръща в рамките на пълен годишен цикъл, тъй като оптималният режим на работа на различните охладители (абсорбционен, компресионен, свободно охлаждане) зависи силно от сезона, външната температура и специфичното търсене на охлаждане. Изчисленията на Factor4Solutions, базирани на първоначални експлоатационни данни и симулации с цифровия близнак, прогнозират потенциални икономии на енергия от над 40 процента за цяла експлоатационна година. Тази амбициозна цел вече е здраво в полезрението на общинското комунално дружество на Карлсруе.

От локално към глобално: Малките и средни предприятия завладяват световния пазар с умна стратегия - Изображение: Xpert.Digital

В епоха, в която дигиталното присъствие на една компания определя нейния успех, предизвикателството се крие в създаването на автентично, персонализирано и широкообхватно присъствие. Xpert.Digital предлага иновативно решение, което се позиционира като пресечна точка на индустриален център, блог и посланик на марката. То съчетава предимствата на комуникационните и продажбените канали в една платформа и позволява публикуване на 18 различни езика. Сътрудничеството с партньорски портали и възможността за публикуване на статии в Google News и списък за разпространение на пресата с приблизително 8000 журналисти и читатели увеличават максимално обхвата и видимостта на съдържанието. Това представлява ключов фактор във външните продажби и маркетинг (SMarketing).

Повече информация тук:

• Автентично. Индивидуално. Глобално: Стратегията на Xpert.Digital за вашата компания

100 процента оперативна надеждност чрез интелигентно наблюдение

Освен чистата енергийна ефективност и намаляването на разходите, оперативната надеждност на системата е от първостепенно значение за комунална компания като Stadtwerke Karlsruhe. Особено при снабдяване на център за данни, където дори кратки прекъсвания могат да имат сериозни последици, непрекъснатата наличност на охлаждане е абсолютно необходима. Интелигентното решение предлага още едно решаващо предимство тук: Системата не само се настройва веднъж и след това се управлява независимо, но и се наблюдава, тества и оптимизира непрекъснато дистанционно от доставчика Factor4Solutions.

Въпреки че общинското комунално дружество разполага със собствени системи за мониторинг и квалифициран персонал, допълнителната, специализирана подкрепа от експертния екип на Factor4Solutions, с техните задълбочени познания в хладилната технология и оптимизацията на системите, поддържана от изкуствен интелект, представлява ценно допълнение. Чрез непрекъснато дистанционно наблюдение с помощта на изкуствен интелект, системата често може да открива аномалии или потенциални проблеми, преди те да доведат до неизправност. Благодарение на цифровия близнак и сравнението в реално време на текущите оперативни данни с идеалното състояние на модела, отклоненията могат да бъдат идентифицирани рано и клиентите могат да бъдат проактивно информирани за предстоящи повреди или необходими мерки за поддръжка. Това позволява прогнозна поддръжка и избягва непланирани прекъсвания. Осигуряването на оперативна готовност по всяко време е от основно значение за общинското комунално дружество в Карлсруе, не на последно място поради договорното му задължение да доставя охлаждане, особено на чувствителния център за данни в ГартенКаре.

Въвеждане и интегриране на решението

От гледна точка на общинското предприятие за комунални услуги, въвеждането и внедряването на интелигентното решение преминаха гладко и без усложнения. Сътрудничеството с външния доставчик на услуги, който вече управлява технологията за измерване и контрол на предприятието, беше от съществено значение в този процес.

Заедно бяха идентифицирани и одобрени точките от данни, необходими за настройката на софтуера. Factor4Solutions, която управлява решението дистанционно от своя локация в Берлин, беше съобщила предварително ясно кои специфични точки от данни от системата за управление на завода са необходими. Те включваха например дебити, температури и точните показания от топломерите и студомерите.

След като тези данни бяха предоставени, софтуерът беше конфигуриран много бързо. В рамките на един ден системата беше основно настроена и можеше да започне събиране на данни и първоначален анализ. Само след четири до шест седмици беше наличен първият цялостен анализ на данните от инсталацията. Въз основа на получените от този анализ прозрения, системата можеше да бъде допълнително прецизирана. Например, стана ясно кои допълнителни точки от данни биха били полезни за още по-прецизна оптимизация и системата беше разширена и калибрирана съответно.

Тази сравнително проста и бърза интеграция прави технологията фундаментално интересна за широк спектър от приложения и индустрии, където се използват сложни охладителни системи и е необходимо да се повиши тяхната ефективност.

Бързата амортизация като силен аргумент за разширяване на сътрудничеството

Положителните ефекти от интелигентната оптимизация на охлаждането станаха очевидни много бързо и убедително за общинските комунални услуги в Карлсруе. Сравнението на годишното потребление на енергия и производството на охлаждане с предходната година, въпреки че новата система за управление беше напълно функционираща едва от шест месеца, вече показа значително повишаване на ефективността и измерими икономии на енергия.

Особено обнадеждаващ е икономическият аспект: периодът на амортизация на системата е забележително кратък. Годишните разходи за използване на софтуера и постоянната поддръжка от специалистите по хладилна техника на Factor4Solutions се компенсират от икономиите на енергия, постигнати през първите пет месеца от експлоатацията. Това означава, че от шестия месец на годината нататък системата генерира нетни икономии на разходи, които надвишават първоначалните системни разходи. Тази бърза възвръщаемост на инвестицията (ROI) е убедителен аргумент за внедряването на подобни технологии.

Предвид положителния опит и доказаните подобрения в ефективността, не е изненадващо, че общинското комунално предприятие в Карлсруе не само обмисля разширяване на сътрудничеството си с Factor4Solutions, но вече го внедрява. Друга от охладителните системи на комуналното предприятие вече също се управлява и оптимизира от интелигентната система. Освен това, комуналното предприятие управлява редица други охладителни системи с различни размери и сложност, които са потенциално подходящи за оптимизация с помощта на решението с изкуствен интелект. Тъй като технологията се е доказала като гъвкава и интегрируема в почти всички често срещани охладителни системи, има голяма вероятност значителни анализи, повишена прозрачност и допълнителен потенциал за икономии да могат да бъдат реализирани и в тези системи чрез използването на изкуствен интелект и цифрови близнаци.

Проектът в GartenCarée в Карлсруе е успешен пример за това как съвременните цифрови технологии – особено изкуственият интелект и цифровите близнаци – могат да революционизират енергийната ефективност в традиционно енергоемък сектор като хладилната техника. Чрез трансформирането на оперативните съоръжения в прозрачни, интелигентно контролирани системи, доставчиците на енергия могат не само да постигнат значителни икономии на оперативни разходи, но и да повишат оперативната надеждност и да допринесат жизненоважно за намаляване на потреблението на енергия и по този начин за опазване на климата. Успехът на общинското комунално предприятие в Карлсруе показва, че инвестициите в интелигентни, базирани на данни системи за оптимизация бързо се изплащат и проправят пътя за по-устойчиво и ефективно енергоснабдяване. Първоначалните впечатляващи икономии от над 20 процента и прогнозираният потенциал от над 40 процента подчертават огромния потенциал, присъщ на интелигентното управление и свързване в мрежа на енергийните системи.

☑️ Подкрепа за МСП в стратегията, консултирането, планирането и внедряването

☑️ Създаване или пренасочване на дигиталната стратегия и дигитализация

☑️ Разширяване и оптимизиране на международните процеси на продажби

☑️ Глобални и дигитални B2B търговски платформи

☑️ Pioneer Business Development

Konrad Wolfenstein

С удоволствие бих служел като ваш личен съветник.

Можете да се свържете с мен, като попълните формата за контакт по-долу или просто ми се обадите на +49 89 89 674 804 (Мюнхен) .

Очаквам с нетърпение нашия съвместен проект.

Xpert.Digital е индустриален център, фокусиран върху дигитализацията, машиностроенето, логистиката/интралогистиката и фотоволтаиката.

С нашето 360° решение за бизнес развитие, ние подкрепяме известни компании от нов бизнес до следпродажбено обслужване.

Пазарно разузнаване, маркетинг, маркетингова автоматизация, разработване на съдържание, PR, имейл кампании, персонализирани социални медии и подхранване на лийдове са част от нашите дигитални инструменти.

Можете да намерите повече информация на: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus