Intelligent køling: Et eksempel på anvendt AI og digitale tvillinger hos Karlsruhe kommunale forsyningsselskaber

Karlsruhe Kommunale Forsyningsselskaber: Intelligente systemer til bykøling

Behovet for at udnytte energi mere effektivt bliver stadig vigtigere i tider med klimaforandringer og stigende energiomkostninger. Dette gælder ikke kun for opvarmning og elforsyning, men også for køling, som er uundværlig, især i moderne, tætbefolkede byområder og til specialiserede anvendelser såsom datacentre eller medicinske faciliteter. Kommunale energileverandører, såsom Stadtwerke Karlsruhe, har et særligt ansvar i denne henseende. De skal ikke kun garantere forsyningssikkerheden, men også finde innovative måder at reducere driftsomkostningerne på, samtidig med at de bidrager til bæredygtighed. Et imponerende eksempel på, hvordan dette kan opnås, er optimeringen af ​​kølingen for GartenCarée-anlægget i Karlsruhe ved hjælp af avancerede digitale teknologier.

Som et kommunalt forsyningsselskab med cirka 1.100 ansatte forsyner Stadtwerke Karlsruhe pålideligt langt over 400.000 mennesker i regionen med essentielle energikilder såsom elektricitet, naturgas, fjernvarme og drikkevand. En del af denne brede vifte af ansvarsområder omfatter drift og vedligeholdelse af komplekse energisystemer til store bygningskomplekser, såsom kølesystemet til GartenCarée. Dette kompleks er et multifunktionelt bygningskompleks, der huser en blanding af lejligheder, kontorlokaler, lægepraksisser, detailbutikker, restauranter og et kritisk datacenter. En uafbrudt og behovsstyret køleforsyning er afgørende for en problemfri drift af alle enheder.

Det eksisterende kølesystem hos GartenCarée er på ingen måde enkelt i sit design. Det kombinerer forskellige teknologier for at muliggøre den mest fleksible og potentielt energieffektive forsyning. Kernen er tre absorptionskølere, som tilbyder den fordel, at de ikke kan køre med dyr elektricitet, men med miljøvenlig fjernvarme eller endda spildvarme fra et nærliggende raffinaderi. Dette system suppleres af en konventionel kompressionskøler med to kompressorer, der bruges, når kølebehovet er højt eller under specifikke driftsforhold, samt et køletårn, der afleder overskydende varme til miljøet.

Trods den grundlæggende mulighed for fleksibelt at reagere på kølebehov og udetemperaturer ved at kombinere forskellige energikilder, stod Karlsruhes kommunale forsyningsselskab over for en fælles udfordring: manglende detaljeret gennemsigtighed omkring hele systemets faktiske energiforbrug og samspillet mellem de enkelte komponenter. Før implementeringen af ​​en smart løsning var indsigt i effektivitet i det væsentlige begrænset til den årlige balance. Mens det var muligt at bestemme ved årets udgang, hvor mange megawatt-timer køling der blev produceret, og hvor meget elektricitet og fjernvarme der blev brugt i alt, var en detaljeret analyse af, hvilken komponent der forbrugte hvor meget energi på hvilket tidspunkt, og om dette var i optimalt forhold til den producerede køling, ikke mulig. De ansvarlige hos det kommunale forsyningsselskab beskrev passende denne situation som en slags "flyvende blind", da potentialet for målrettede optimeringer forblev stort set skjult.

Projektmål: Større gennemsigtighed og betydelige effektivitetsgevinster

Det klare mål for Karlsruhe kommunale forsyningsselskaber var derfor at sætte en stopper for denne mangel på gennemsigtighed. De ønskede ikke blot at identificere potentielle besparelser, men også aktivt og automatisk at implementere dem. Løsningen lå i implementeringen af ​​et automatiseret energisystemstyringssystem. Dette system, udviklet af specialisten Factor4Solutions, er baseret på AI-understøttet software og anvender konceptet med den digitale tvilling. Introduktionen af ​​dette system muliggjorde en fundamentalt ny måde at styre kølesystemet på samt en meget detaljeret energiovervågning.

Installationen af ​​softwaren og de nødvendige sensorer gjorde for første gang alle energistrømme i kølesystemet synlige og målbare i detaljer. Parametre som volumenstrømningshastigheden for det kølede og kølende vand, temperaturerne på forskellige punkter i systemet og det nøjagtige energiforbrug (el og fjernvarme) for hver enkelt komponent – ​​fra absorbere til kompressorer og pumper, helt op til køletårnet – registreres og analyseres nu i realtid. Dette omfattende datagrundlag er nøglen til optimering. Softwaren kan nu løbende analysere, hvilke driftsforhold der er de mest økonomiske. Et simpelt, men effektivt eksempel på et sådant optimeringspotentiale, afsløret ved transparent dataindsamling, er pumpestyring. Pumper i kølesystemer kører ofte med 100 procent volumenstrøm uanset det faktiske behov. Detaljeret analyse viser dog, at afhængigt af den nødvendige kølekapacitet og systemets tilstand, vil 60 procent eller endnu mindre ofte være tilstrækkeligt. Manuel eller ufravigelig betjening af sådanne enheder fører til et betydeligt, unødvendigt elforbrug.

Et ofte overset problem i kølesystemer, som kun bliver tydeligt gennem detaljeret analyse, er strømforbruget fra hjælpeudstyr. Pumper, ventilatorer i køletårnet eller andre hjælpeenheder kan nogle gange forbruge lignende eller endda mere strøm end de faktiske køleenheder, især hvis de ikke styres optimalt. Desuden er optimeringen i mange systemer begrænset til individuelle komponenter eller til en ideel driftstilstand, der sjældent opnås i virkeligheden – typisk i mindre end tre procent af alle driftstimer. Dette resulterer i, at betydelige mængder elektrisk energi går til spilde i størstedelen af ​​driftstiden. Den målrettede forbedring af samspillet mellem alle systemkomponenter er netop den implementerede løsnings specialitet.

Efter seks måneder: Håndgribelige succeser og stort potentiale

Factor4Solutions' intelligente software har en holistisk tilgang. Den betragter ikke hver komponent isoleret, men snarere hele kølesystemet som en dynamisk enhed. Energiforbruget for alle relevante enheder – køleanlæg, pumper, ventilatorer osv. – evalueres samlet. Dette muliggøres ved hjælp af digitale tvillinger af de enkelte komponenter og hele systemet. En digital tvilling er i bund og grund en virtuel, højpræcisionsmodel, der afspejler det virkelige system i realtid. Denne model gør det muligt for AI'en at beregne forskellige driftsscenarier og løbende bestemme, hvordan de enkelte komponenter ideelt set skal arbejde sammen for at opnå maksimal systemeffektivitet.

Systemet styres ikke længere efter rigide, foruddefinerede ordninger (f.eks. kører én specifik maskine altid som grundlast, en anden som spidslast), men dynamisk og baseret på behov. Valget og styringen af ​​enhederne er nu baseret på aktuelle vejrforhold (udetemperatur), det faktiske kølebehov og den bestemte effektivitet. Ved hjælp af standardiserede kommunikationsprotokoller aktiverer og regulerer det intelligente systemstyringssystem selektivt effekten fra individuelle køleanlæg og hjælpeenheder. Resultatet er en drift, der opnår den højest mulige effektivitet på systemniveau i enhver tænkelig belastningssituation og under alle miljøforhold.

Effektiviteten af ​​denne tilgang blev tydelig hos Karlsruhe kommunale forsyningsselskab kort efter afslutningen af ​​testfasen og den fulde idriftsættelse af systemet. Inden for de første seks måneder efter overgangen til intelligent styring registrerede forsyningsselskabet en betydelig reduktion i det årlige elforbrug – en besparelse på over 20 procent sammenlignet med samme periode året før. Denne effektivitetsgevinst afspejles direkte i driftsomkostningerne og har allerede resulteret i femcifrede økonomiske besparelser inden for de første seks måneder.

Men ifølge eksperter er dette kun begyndelsen. De første seks måneder af driften under det nye styresystem omfattede også perioder, hvor systemet kørte delvist eller helt efter de gamle, konventionelle styringer. Det fulde potentiale af den intelligente løsning udfolder sig over en komplet årscyklus, da den optimale driftstilstand for de forskellige køleanlæg (absorber, kompression, frikøling) i høj grad afhænger af årstiden, udetemperaturen og det specifikke kølebehov. Beregninger fra Factor4Solutions, baseret på indledende driftsdata og simuleringer med den digitale tvilling, forudsiger potentielle energibesparelser på over 40 procent over et helt driftsår. Dette ambitiøse mål er nu fast i sigte hos Karlsruhe kommunale forsyningsselskab.

Fra lokalt til globalt: SMV'er erobrer verdensmarkedet med en smart strategi - Billede: Xpert.Digital

I en tid, hvor en virksomheds digitale tilstedeværelse bestemmer dens succes, ligger udfordringen i at skabe en autentisk, personlig og vidtrækkende tilstedeværelse. Xpert.Digital tilbyder en innovativ løsning, der positionerer sig som krydsfeltet mellem et branchecenter, en blog og en brandambassadør. Den kombinerer fordelene ved kommunikations- og salgskanaler i en enkelt platform og muliggør publicering på 18 forskellige sprog. Samarbejde med partnerportaler og muligheden for at udgive artikler på Google News og en pressedistributionsliste med cirka 8.000 journalister og læsere maksimerer indholdets rækkevidde og synlighed. Dette repræsenterer en afgørende faktor i eksternt salg og marketing (SMarketing).

Mere information her:

• Autentisk. Individuel. Global: Xpert.Digital-strategien for din virksomhed

100 procent driftssikkerhed gennem intelligent overvågning

Udover ren energieffektivitet og omkostningsreduktion er systemets driftssikkerhed af afgørende betydning for et forsyningsselskab som Stadtwerke Karlsruhe. Især ved forsyning af et datacenter, hvor selv korte afbrydelser kan have alvorlige konsekvenser, er den kontinuerlige tilgængelighed af køling absolut essentiel. Den intelligente løsning tilbyder her en anden afgørende fordel: Systemet konfigureres ikke kun én gang og administreres derefter uafhængigt, men overvåges, testes og optimeres løbende eksternt af udbyderen Factor4Solutions.

Selvom det kommunale forsyningsselskab har sine egne overvågningssystemer og kvalificeret personale, repræsenterer den ekstra, specialiserede support fra Factor4Solutions' ekspertteam med deres dybdegående knowhow inden for køleteknologi og AI-understøttet systemoptimering et værdifuldt supplement. Gennem kontinuerlig fjernovervågning ved hjælp af AI kan systemet ofte opdage uregelmæssigheder eller potentielle problemer, før de fører til en funktionsfejl. Takket være den digitale tvilling og realtidssammenligningen af ​​aktuelle driftsdata med modellens ideelle tilstand kan afvigelser identificeres tidligt, og kunder kan proaktivt informeres om forestående fejl eller nødvendige vedligeholdelsesforanstaltninger. Dette muliggør prædiktiv vedligeholdelse og undgår uplanlagt nedetid. At sikre driftsberedskab til enhver tid er af fundamental betydning for det kommunale forsyningsselskab i Karlsruhe, ikke mindst på grund af dets kontraktlige forpligtelse til at levere køling, især til det følsomme datacenter i GartenCarée.

Introduktion og integration af løsningen

Fra det kommunale forsyningsselskabs perspektiv forløb introduktionen og implementeringen af ​​den smarte løsning problemfrit og uden komplikationer. Samarbejde med den eksterne tjenesteudbyder, der allerede administrerer forsyningsselskabets måle- og styringsteknologi, var afgørende i denne proces.

De nødvendige datapunkter til softwareopsætningen blev identificeret og godkendt. Factor4Solutions, der fjernstyrer løsningen fra sin placering i Berlin, havde på forhånd tydeligt kommunikeret, hvilke specifikke datapunkter fra anlæggets styresystem der var nødvendige. Disse omfattede f.eks. flowhastigheder, temperaturer og de præcise aflæsninger fra varme- og kølemålerne.

Når disse data var leveret, blev softwaren konfigureret meget hurtigt. Inden for en dag var systemet grundlæggende konfigureret, og dataindsamling og indledende analyse kunne begynde. Efter kun fire til seks uger forelå en første omfattende analyse af anlægsdataene. Baseret på indsigterne fra denne analyse kunne systemet finjusteres yderligere. For eksempel blev det klart, hvilke yderligere datapunkter der ville være nyttige til endnu mere præcis optimering, og systemet blev udvidet og kalibreret i overensstemmelse hermed.

Denne relativt enkle og hurtige integration gør teknologien fundamentalt interessant for en bred vifte af applikationer og industrier, hvor komplekse kølesystemer er i brug, og deres effektivitet skal øges.

Hurtig afskrivning som et stærkt argument for at udvide samarbejdet

De positive effekter af intelligent køleoptimering blev meget hurtigt og overbevisende tydelige for Karlsruhe kommunale forsyningsselskaber. En sammenligning af det årlige energiforbrug og køleproduktion med det foregående år, selvom det nye styresystem kun havde været fuldt operationelt i seks måneder, viste allerede en betydelig stigning i effektiviteten og målbare energibesparelser.

Særligt opmuntrende er det økonomiske aspekt: ​​Systemets afskrivningsperiode er bemærkelsesværdigt kort. De årlige omkostninger til brug af softwaren og den løbende support fra Factor4Solutions' kølespecialister opvejes af de energibesparelser, der opnås inden for de første fem måneder af driften. Det betyder, at systemet fra årets sjette måned og fremefter genererer nettobesparelser, der overstiger de oprindelige systemomkostninger. Dette hurtige investeringsafkast (ROI) er et overbevisende argument for at implementere sådanne teknologier.

I betragtning af de positive erfaringer og dokumenterede effektivitetsgevinster er det ikke overraskende, at Karlsruhes kommunale forsyningsselskab ikke blot overvejer at udvide sit samarbejde med Factor4Solutions, men allerede implementerer det. Et andet af forsyningsselskabets kølesystemer styres og optimeres nu også af det intelligente system. Derudover driver forsyningsselskabet en række andre kølesystemer af varierende størrelse og kompleksitet, der potentielt er egnede til optimering ved hjælp af AI-løsningen. Da teknologien har vist sig at være fleksibel og integrerbar i stort set alle almindelige kølesystemer, er der en god chance for, at der også i disse systemer kan realiseres betydelige analyser, øget gennemsigtighed og yderligere besparelsespotentiale gennem brugen af ​​AI og digitale tvillinger.

Projektet hos GartenCarée i Karlsruhe er et vellykket eksempel på, hvordan moderne digitale teknologier – især kunstig intelligens og digitale tvillinger – kan revolutionere energieffektiviteten i en traditionelt energiintensiv sektor som køling. Ved at omdanne driftsfaciliteter til transparente, intelligent styrede systemer kan energileverandører ikke blot opnå betydelige besparelser i driftsomkostninger, men også øge driftssikkerheden og yde et afgørende bidrag til at reducere energiforbruget og dermed beskytte klimaet. Succesen hos det kommunale forsyningsselskab i Karlsruhe viser, at investeringer i smarte, datadrevne optimeringssystemer hurtigt tjener sig selv ind og baner vejen for en mere bæredygtig og effektiv energiforsyning. De oprindeligt imponerende besparelser på over 20 procent og det forventede potentiale på over 40 procent understreger det enorme potentiale, der ligger i intelligent styring og netværk af energisystemer.

☑️ SMV-support inden for strategi, rådgivning, planlægning og implementering

☑️ Oprettelse eller omlægning af den digitale strategi og digitalisering

☑️ Udvidelse og optimering af internationale salgsprocesser

☑️ Globale og digitale B2B-handelsplatforme

☑️ Pioner inden for forretningsudvikling

Konrad Wolfenstein

Jeg vil med glæde fungere som din personlige rådgiver.

Du kan kontakte mig ved at udfylde kontaktformularen nedenfor eller blot ringe til mig på +49 89 89 674 804 (München) .

Jeg glæder mig til vores fælles projekt.

Xpert.Digital er et knudepunkt for industrien med fokus på digitalisering, maskinteknik, logistik/intralogistik og solceller.

Med vores 360° forretningsudviklingsløsning understøtter vi anerkendte virksomheder fra nye forretninger til eftersalg.

Markedsinformation, smarketing, marketingautomatisering, indholdsudvikling, PR, postkampagner, personlige sociale medier og lead nurturing er en del af vores digitale værktøjer.

Du kan finde mere information på: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus