Inteligentní produkce zachluzení: Příklad aplikovaných AI a digitálních dvojčat na Karlsruhe Stadtwerke

Stadtwerke Karlsruhe: Inteligentní systémy pro městskou studenou nabídku

Potřeba efektivněji využívat energii je stále důležitější v době změny klimatu a zvyšování nákladů na energii. To platí nejen pro vytápění a napájení, ale také na oblast produkce nachlazení, která je zvláště nezbytná v moderních, hustě postavených městských oblastech a pro specializované aplikace, jako jsou datová centra nebo zdravotnická zařízení. Dodavatelé městské energie, jako je Stadtwerke Karlsruhe, zde mají zvláštní odpovědnost. Musíte nejen zajistit bezpečnost nabídky, ale také najít inovativní způsoby, jak snížit provozní náklady a zároveň přispívat k udržitelnosti. Působivým příkladem toho, jak toho lze dosáhnout, je optimalizace produkce chladu pro oblast Garden Carée v Karlsruhe pomocí pokročilých digitálních technologií.

Jako komunální společnost s přibližně 1100 zaměstnanci společnost Stadtwerke Karlsruhe spolehlivě dodává více než 400 000 lidí v regionu se nezbytnými formami energie, jako je elektřina, zemní plyn, vytápění okresů a pitná voda. Součástí této široké škály úkolů také zahrnuje provoz a údržbu komplexních energetických systémů pro velké realitní komplexy, jako je například systém chlazení pro zahradu Carée. Tato oblast je multifunkční stavební komplex, ve kterém je umístěna směs bytů, kancelářských prostor, lékařských praktik, obchodní linie, restaurací a kritického datového centra. Pro hladký provoz všech jednotek má zásadní význam přerušení a potřeby založené na chladu.

Stávající chladicí systém zahradních Carées není v žádném případě jednoduchý. Kombinuje různé technologie, které umožňují nejflexibilnější a potenciálně energeticky efektivnější dodávku. Vrcholem jsou tři absorpční hrudní stroje, které nabízejí výhodu, že nemohou být provozovány s drahou elektřinou, ale s ekologicky šetrným okresním vytápěním nebo dokonce glazurou z nedaleké rafinerie. Tento systém je doplněn konvenčním kompresním chladným strojem se dvěma komplexními, který se používá za vysokých chladných nebo specifických provozních podmínek, jakož i opakováním, které uvolňuje nadměrné teplo do životního prostředí.

Navzdory principu flexibilně reagovat na chladné a vnější teploty prostřednictvím kombinace různých výrobců čelila společnost Karlsruhe Municipal Utility Company společné výzvě: Nedostatečná podrobná transparentnost o skutečné spotřebě energie celkového systému a souhru jednotlivých složek. Před zavedením inteligentního řešení byl vhled do účinnosti v zásadě omezen na roční rozvahu. Na konci roku jste viděli, kolik megawattových hodin chladu bylo vyrobeno a kolik elektřiny a okresního vytápění bylo vynaloženo na to. Podrobná analýza, která složka použila v jaké době a zda to bylo v optimálním poměru k generovanému chladu, však nebyla možná. Tato podmínka byla vhodně popsána těmi, kdo jsou odpovědní v obecních nástrojích, jako druh „slepého letu“, protože potenciál cílených optimalizací zůstal do značné míry skrytý.

Cíl projektu: větší transparentnost a významné zvýšení účinnosti

Jasným cílem Stadtwerke Karlsruhe bylo proto ukončit tento stav transparentnosti. Chtěli nejen identifikovat úsporný potenciál, ale také je aktivně a automaticky implementovat. Řešení bylo nalezeno při implementaci správy automatizovaného energetického systému. Tento systém, vyvinutý specializovaným faktorem4Solutions, je založen na softwaru založeném na AI a používá koncept digitálního dvojče. Zavedení tohoto systému umožnilo zásadně nový typ kontroly chladicího systému a vysoce podrobné kontroly energie.

Instalací softwaru a nezbytných senzorů se všechny energetické toky v chladicím systému staly viditelnými a měřitelnými poprvé. Parametry, jako je objemový průtok chladné a chladicí vody, teploty v různých bodech systému a přesná spotřeba energie (elektřina a okresní vytápění) každé jednotlivé složky- od absorbérů po kompresory a čerpadla až po návratové chlazení- jsou nyní zaznamenány a vyhodnoceny v reálném čase. Klíčem k optimalizaci je tato komplexní datová základna. Software může nyní nepřetržitě analyzovat, které provozní státy jsou nejúspornější. Jednoduchým, ale účinným příkladem takového optimalizačního potenciálu, který je odkrytý průhlednou sběrem dat, je kontrola čerpadel. Čerpadla ve studených systémech často běží bez ohledu na skutečnou potřebu se 100 % objemovým tokem. Podrobná analýza však ukazuje, že v závislosti na požadovaných službách chlazení a stavu systému by také stačilo 60 procent nebo dokonce méně. Manuální nebo paušální sazba provozuje takové jednotky k významné, zbytečné spotřebě energie.

Často přehlíženým problémem v studených systémech, který je viditelný pouze pomocí podrobné analýzy, je spotřeba energie s pomocných pomocných jednotek. Čerpadla, ventilátory při návratu chlazení nebo jiná vedlejší agenti mohou mít podobnou nebo dokonce vyšší spotřebu elektřiny než skuteční výrobci chlazení, zejména pokud nejsou optimálně kontrolováni. V mnoha rostlinách je optimalizace také omezena na jednotlivou složku nebo na idealizovaný provozní stav, který je ve skutečnosti jen zřídka dosažen - obvykle za méně než tři procenta všech provozních hodin. Výsledkem je, že během převládajícího provozu je promarněna značné množství elektrické energie. Cílené zlepšení interakce všech složek systému je přesně specialitou implementovaného řešení.

Po šesti měsících: Hmatatelné úspěchy a vysoký potenciál

Inteligentní software Faktor4Solutions sleduje holistický přístup. Nepovažuje každou součást izolovaně, ale celý studený systém za dynamickou jednotku. Energetické provozní náklady všech příslušných agregátů - producenti nachlazení, čerpadla, ventilátory atd. - jsou hodnoceny společně. To je možné pomocí digitálních dvojčat jednotlivých komponent a celého systému. Digitální dvojče je v podstatě virtuální model s vysokou kontrolou, který odráží skutečný systém v reálném čase. Tento model umožňuje AI vypočítat různé provozní scénáře a nepřetržitě určit, jak jednotlivé komponenty musí spolupracovat, aby dosáhly maximální účinnosti systému.

Systém již není ovládán tuhými, předdefinovanými schématy (např. Určitý stroj vždy běží jako základní zatížení, jiný jako špičkové zatížení), ale dynamický a potřeba -orientovaný. Výběr a regulace jednotek jsou nyní vybírány na základě aktuálních povětrnostních podmínek (vnější teploty), skutečným požadavkem na chlad a stanovenou účinnost. Prostřednictvím standardizovaných komunikačních protokolů poskytuje inteligentní správa systémů jednotlivé generátory chlazení a pomocné jednotky cíleným způsobem a reguluje jejich výkon. Výsledkem je společnost, která dosáhne nejvyšší možné účinnosti na úrovni systému v každé myslitelné situaci zatížení a za všech podmínek prostředí.

Účinnost tohoto přístupu byla prokázána Stadtwerke Karlsruhe krátce po dokončení testovací fáze a plně uvedení do provozu systému. Již v prvních šesti měsících po přechodu na inteligentní kontrolu dokázaly obecní nástroje zaznamenat významné snížení spotřeby elektrické energie - úspora více než 20 procent ve srovnání se stejným obdobím v předchozím roce. Tento zisk efektivity se odráží v provozních nákladech a vedl k finančnímu úsporám v pětirozměrném rozsahu během tohoto šesti měsíců.

Podle odborníků je to však pouze začátek. Prvních šest měsíců provozu pod novou kontrolou zahrnovalo také období, ve kterých byl systém částečně nebo zcela založen na staré konvenční regulaci. Úplný potenciál inteligentního řešení se odehrává v celém ročním cyklu, protože optimální styl jízdy různých studených generátorů (absorbér, komprese, chlazení) do značné míry závisí na sezóně, vnější teplotě a specifickém požadavku nachlazení. Výpočty faktorů4Solutions, založené na prvních provozních datech a simulacích s digitálním dvojčaty, předpovídají možnou úsporu energie více než 40 procent za celý rok provozu. Tento ambiciózní cíl je nyní v památkách Stadtwerke Karlsruhe.

Od lokálního po globální: Malé a střední podniky dobývají globální trh chytrými strategiemi - Obrázek: Xpert.Digital

V době, kdy digitální přítomnost společnosti určuje její úspěch, je výzvou, jak tuto přítomnost učinit autentickou, individuální a dalekosáhlou. Xpert.Digital nabízí inovativní řešení, které se staví jako průsečík mezi průmyslovým centrem, blogem a ambasadorem značky. Spojuje výhody komunikačních a prodejních kanálů v jediné platformě a umožňuje publikaci v 18 různých jazycích. Spolupráce s partnerskými portály a možnost publikování článků na Google News a tiskový distribuční seznam s cca 8 000 novináři a čtenáři maximalizují dosah a viditelnost obsahu. To představuje základní faktor v externím prodeji a marketingu (SMarketing).

Více o tom zde:

• Autentický. Jednotlivě. Globální: Strategie Xpert.Digital pro vaši společnost

100 % provozní bezpečnost prostřednictvím inteligentního dohledu

Kromě čisté energetické účinnosti a snižování nákladů je pro dodavatele jako Stadtwerke Karlsruhe velký význam společnosti. Nepřetržitá dostupnost chladu je povinná zejména při dodávce datového centra, kde i krátkodobé selhání mohou mít vážné důsledky. Inteligentní řešení zde nabízí další rozhodující výhodu: Systém je nejen nastaven jednou a poté se spravoval, ale je trvale sledován, kontrolován a optimalizován pomocí poskytovatelů faktorů4Solutions.

Přestože městské služby mají také své vlastní sledovací systémy a kvalifikované zaměstnance, další specializovaná péče odborného týmu z faktoru4soluce s jejich hlubokým know-how v oblasti chladicí technologie a optimalizace systému založené na AI představuje cenné doplnění. Trvalé vzdálené monitorování pomocí AI může často rozpoznat anomálie nebo potenciální problémy, než bude vést. Díky digitálnímu dvojče a srovnání současných provozních údajů v reálném čase s ideálním stavem modelu je možné včas identifikovat odchylky a aktivně informovat zákazníky o hrozících selháních nebo nezbytných opatřeních. To umožňuje prediktivní údržbu a vyhýbá se neplánovaným standardům. Záruka obchodní schopnosti za všech okolností má pro Stadtwerke Karlsruhe zásadní význam, v neposlední řadě kvůli smluvnímu povinnosti poskytovat reference, zejména do citlivého datového centra v zahradní Carée.

Úvod a integrace řešení

Zavedení a provádění inteligentního řešení bylo z pohledu městské užitečnosti hladké a nekomplikované. Zásadní byla spolupráce s poskytovatelem externích služeb, který již dohlíží na technologii měření a kontroly městské služby.

Společně byly identifikovány a uvolněny datové body požadované pro nastavení softwaru. Factor4solutions, který ovládal řešení z jeho umístění v Berlíně z dálkového ovladače, předem jasně sděloval, které konkrétní datové body ze systému systému byly vyžadovány. To zahrnovalo například objemové toky, teploty a přesné hodnoty teploty tepla a chladu.

Po poskytnutí těchto dat byl software nakonfigurován velmi rychle. Systém byl zásadně nastaven do jednoho dne a byl schopen zahájit sběr dat a první analýzy. Po pouhých čtyřech až šesti týdnech byla k dispozici první komplexní analýza systémových dat. Na základě znalostí získaných z této analýzy by systém mohl být dále jemnější. Například bylo jasné, které další datové body by byly užitečné pro ještě přesnější optimalizaci a systém byl podle toho rozšířen a kalibrován.

Tato relativně jednoduchá a rychlá integrace činí technologii zajímavou pro řadu aplikací a průmyslových odvětví, kdekoli se používají složité chladicí systémy a jejich účinnost je třeba zvýšit.

Rychlá amortizace jako silný argument pro rozšíření spolupráce

Pozitivní účinky inteligentní optimalizace nachlazení byly velmi rychlé a přesvědčivé pro Stadtwerke Karlsruhe. Pohled na roční spotřebu energie a produkci chlazení ve srovnání s předchozím rokem, i když nová kontrola pracovala pouze v celém rozsahu po dobu šesti měsíců, ukázal významné zvýšení účinnosti a měřitelné úspory energie.

Ekonomická úvaha je obzvláště potěšující: amortizační období systému je pozoruhodně krátká. Roční náklady, které vzniknou pro používání softwaru a pokračující podpora odborníků na chladicí technologii z faktorů4solutions, jsou již kompenzovány úsporami energie dosažených během prvních pěti provozních měsíců. To znamená, že systém již generuje úspory nákladů, které přesahují systémové náklady od šestého měsíce roku. Tato rychlá návratnost investic (ROI) je silným argumentem pro implementaci takových technologií.

S ohledem na pozitivní zkušenosti a osvědčené zvýšení účinnosti není překvapivé, že Stadtwerke Karlsruhe nejen zvažuje spolupráci s faktorem4solutions, ale již provádí. Inteligentní systém je nyní také pod dohledem a optimalizován další systém dodávky studeného od Stadtwerke. Kromě toho obecní služby provozují řadu dalších studených systémů různých velikostí a složitosti, které jsou potenciálně způsobilé pro optimalizaci řešení AI. Vzhledem k tomu, že se technologie ukázala jako flexibilní a integrovaná do téměř všech běžných studených systémů, je pravděpodobné, že v těchto systémech lze také realizovat významné analýzy, zisky z transparentnosti a další potenciál spoření pomocí AI a digitálních dvojčat.

Projekt v Garden Carée v Karlsruhe je úspěšným příkladem toho, jak moderní digitální technologie - zejména umělá inteligence a digitální dvojčata - mohou revolucionizovat energetickou účinnost v tradičně energetické oblasti, jako je chlazení. Převedením operačních systémů na transparentní, inteligentně kontrolované systémy mohou dodavatelé energie nejen ušetřit významné provozní náklady, ale také zvýšit provozní bezpečnost a důležitou přispívání ke snížení spotřeby energie a tím i k ochraně klimatu. Úspěch na Stadtwerke Karlsruhe ukazuje, že investice do inteligentních optimalizačních systémů založených na datech rychle očekávají a připravují cestu pro udržitelnější a efektivnější zásobování energie. Zpočátku působivé úspory více než 20 procent a předpokládaný potenciál více než 40 procent podtrhují obrovský potenciál, který je inteligentní kontrola a síťová síť energetických systémů.

☑️ Podpora MSP ve strategii, poradenství, plánování a implementaci

☑️ Vytvoření nebo přeladění digitální strategie a digitalizace

☑️ Rozšíření a optimalizace mezinárodních prodejních procesů

☑️ Globální a digitální obchodní platformy B2B

☑️ Pioneer Business Development

Konrad Wolfenstein

Rád posloužím jako váš osobní poradce.

Můžete mě kontaktovat vyplněním kontaktního formuláře níže nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) .

Těším se na náš společný projekt.

Xpert.Digital je centrum pro průmysl se zaměřením na digitalizaci, strojírenství, logistiku/intralogistiku a fotovoltaiku.

S naším 360° řešením pro rozvoj podnikání podporujeme známé společnosti od nových obchodů až po poprodejní služby.

Market intelligence, smarketing, automatizace marketingu, vývoj obsahu, PR, e-mailové kampaně, personalizovaná sociální média a péče o potenciální zákazníky jsou součástí našich digitálních nástrojů.

Více se dozvíte na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus