Intelligentne külm tootmine: näide rakendatud AI ja digitaalsetest kaksikute kohta Karlsruhe Stadtwerke

Stadtwerke Karlsruhe: intelligentsed süsteemid linna külma tarnimiseks

Vajadus energiat tõhusamalt kasutada on kliimamuutuste ja energiakulude suurendamise ajal üha olulisem. See ei kehti mitte ainult kütte- ja toiteallika kohta, vaid ka külma tootmise valdkonna kohta, mis on eriti hädavajalik tänapäevastes, tihedalt ehitatud linnapiirkondades ja spetsiaalsetes rakendustes, näiteks andmekeskustes või meditsiiniasutustes. Linnaenergia tarnijatel, näiteks Stadtwerke Karlsruhe, on siin eriline vastutus. Peate mitte ainult tagama pakkumise turvalisuse, vaid leidma ka uuenduslikke viise tegevuskulude vähendamiseks ja samal ajal panuse jätkusuutlikkusesse. Muljetavaldav näide sellest, kuidas seda saavutada, on täiustatud digitaaltehnoloogiate abil Karlsruhe aia Carée piirkonna külma tootmise optimeerimine.

Ligikaudu 1100 töötajaga munitsipaalühinguna tarnib Stadtwerke Karlsruhe usaldusväärselt piirkonnas tublisti üle 400 000 inimese, kellel on olulised energiavormid, näiteks elekter, maagaas, ringkonna kütte- ja joogivesi. Osa sellest laiast ülesannetest hõlmab ka suurte kinnisvarakomplekside keerukate energiasüsteemide töö ja hooldamist, näiteks aia Carée külmutussüsteemi. See piirkond on multifunktsionaalne hoonekompleks, kus asub segu korteritest, kontoripindadest, meditsiinilistest tavadest, kaupluste liinist, restoranidest ja kriitilisest andmekeskusest. Kõigi üksuste sujuva töö jaoks on ülioluline katkestus- ja vajadustel põhinev külm pakkumine.

Aia Carées'i olemasolev jahutussüsteem pole kaugeltki lihtne. See ühendab erinevad tehnoloogiad, et võimaldada kõige paindlikumat ja potentsiaalselt energiatõhusat pakkumist. Keskmine osa on kolm neeldumis rindkere masinat, mis pakuvad eelist, et neid ei saa kallite elektriga, vaid keskkonnasõbraliku ringkonna kütte või isegi lähedalasuva rafineerimistehase glasuuriga. Seda süsteemi täiendab tavaline survekülm masin, millel on kaks kõikehõlmavat, mida kasutatakse kõrgetes külmades või konkreetsetes töötingimustes, samuti korduvus, mis vabastab keskkonnale liigse soojuse.

Hoolimata erinevate tootjate kombinatsiooni kaudu paindlikult külma ja välise temperatuuri reageerimise põhimõttest, seisis Karlsruhe munitsipaaltettevõte silmitsi ühise väljakutsega: üldise süsteemi tegeliku energiatarbimise ja üksikute komponentide sekkumise osas puudus üksikasjalik läbipaistvus. Enne intelligentse lahenduse kasutuselevõttu piirdus ülevaade tõhususest sisuliselt aastabilansiga. Aasta lõpus võis näha, mitu megavatt -tunde külma toodeti ja kui palju elektrit ja piirkondlikku kütte sellele kulutati. Kuid üksikasjalik analüüs selle kohta, milline komponent kasutas mis ajal ja kas see oli optimaalne külma suhtes optimaalne suhe, ei olnud võimalik. Seda tingimust kirjeldasid omavalitsuste kommunaalteenuste eest vastutavad isikud omamoodi „pimeda lendu”, kuna suunatud optimeerimiste potentsiaal jäi suuresti varjatuks.

Projekti eesmärk: suurem läbipaistvus ja tõhususe märkimisväärne suurenemine

Seetõttu oli Stadtwerke Karlsruhe selge eesmärk selle läbipaistvuse seisundi lõpetamine. Nad mitte ainult ei tahtnud tuvastada säästupotentsiaali, vaid ka neid aktiivselt ja automaatselt rakendada. Lahendus leiti automatiseeritud energiasüsteemi haldamise rakendamisel. See spetsialiseerunud Factor4Solutions välja töötatud süsteem põhineb AI-põhisel tarkvaral ja kasutab digitaalse kaksiku kontseptsiooni. Selle süsteemi kasutuselevõtt võimaldas jahutussüsteemi põhimõtteliselt uut tüüpi ja väga detailse energia juhtimise.

Tarkvara ja vajalike andurite installimisega muutusid kõik jahutussüsteemi energiavood esmakordselt nähtavaks ja detailselt mõõdetavaks. Parameetreid, nagu jahutatud ja jahutusvee mahuvoog, temperatuurid süsteemi erinevates punktides ning iga üksiku komponendi – alates neelduritest kuni kompressorite ja pumpade ning jahutusseadmeni – täpne energiatarve (elekter ja kaugküte) registreeritakse ja hinnatakse nüüd reaalajas. See põhjalik andmebaas on optimeerimise võti. Tarkvara saab nüüd pidevalt analüüsida, millised töörežiimid on kõige ökonoomsemad. Lihtne, kuid tõhus näide sellisest optimeerimispotentsiaalist, mida näitab läbipaistev andmete kogumine, on pumpade juhtimine. Külmutussüsteemide pumbad töötavad sageli 100-protsendilise mahuvooluga, olenemata tegelikust nõudlusest. Üksikasjalik analüüs näitab aga, et olenevalt vajalikust jahutusvõimsusest ja süsteemi olekust piisab sageli 60 protsendist või isegi vähemast. Selliste seadmete käsitsi või üldine juhtimine toob kaasa märkimisväärse ja ebavajaliku energiatarbimise.

Külmutussüsteemides on sageli tähelepanuta jäetud probleem, mis selgub alles üksikasjaliku analüüsi käigus, nn abiseadmete energiatarve. Jahutussüsteemi pumpade, ventilaatorite või muude abiseadmete energiatarve võib teatud tingimustel olla sarnane või isegi suurem kui tegelikel külmutusseadmetel, eriti kui neid ei juhita optimaalselt. Lisaks piirdub optimeerimine paljudes süsteemides üksikute komponentide või idealiseeritud tööolekuga, mida tegelikkuses harva saavutatakse – tavaliselt vähem kui kolmel protsendil kõigist töötundidest. See toob kaasa märkimisväärse elektrienergia raiskamise enamiku töötundide jooksul. Süsteemi kõigi komponentide koostoime sihipärane parandamine on just rakendatud lahenduse eripära.

Kuue kuu pärast: käegakatsutavad õnnestumised ja suur potentsiaal

Factor4Solutionsi intelligentne tarkvara läheneb terviklikult. Iga komponendi eraldi käsitlemise asemel käsitleb see kogu külmutussüsteemi dünaamilise üksusena. Kõigi oluliste komponentide – jahutite, pumpade, ventilaatorite jne – energiakulusid hinnatakse ühiselt. See on võimalik tänu üksikute komponentide ja kogu süsteemi digitaalsete kaksikute kasutamisele. Digitaalne kaksik on sisuliselt virtuaalne ja ülitäpne mudel, mis peegeldab reaalset süsteemi reaalajas. See mudel võimaldab tehisintellektil arvutada erinevaid tööstsenaariume ja pidevalt määrata, kuidas üksikud komponendid peaksid ideaalis koos töötama, et saavutada süsteemi maksimaalne efektiivsus.

Süsteemi ei juhita enam jäigad, eelnevalt määratletud skeemid (nt teatud masin töötab alati baaskoormusena, erinev kui tippkoormus), kuid dünaamiline ja vajab -orienteeritud. Ühikute valik ja reguleerimine valitakse nüüd praeguste ilmastikutingimuste (välimistemperatuuri), tegeliku külma ja kindla efektiivsuse alusel. Standardiseeritud kommunikatsiooniprotokollide kaudu edastab intelligentne süsteemihaldus individuaalsed jahutusgeneraatorid ja abiühikud sihitud viisil ja reguleerib nende jõudlust. Tulemuseks on ettevõte, mis saavutab süsteemi tasandil suurima võimaliku tõhususe igas mõeldavas koormusolukorras ja kõigis keskkonnatingimustes.

Selle lähenemisviisi tõhusus ilmnes Karlsruhe munitsipaalettevõttes varsti pärast katsefaasi lõppu ja süsteemi täielikku kasutuselevõttu. Juba esimese kuue kuu jooksul pärast intelligentsele juhtimissüsteemile üleminekut registreeris kommunaalettevõte märkimisväärse aastase elektrienergia tarbimise vähenemise – kokkuhoid üle 20 protsendi võrreldes eelmise aasta sama perioodiga. See efektiivsuse kasv kajastub otseselt tegevuskuludes ja on juba kuue kuuga toonud kaasa viiekohalise kokkuhoiu.

Ekspertide sõnul on see alles algus. Uue kontrolli all olevad esimesed kuus tegevuskuud sisaldasid ka perioode, kus süsteem põhines osaliselt või täielikult vanal tavapärasel regulatsioonil. Intelligentse lahuse täielik potentsiaal avaneb täieliku iga -aastase tsükli jooksul, kuna erinevate külmade generaatorite (absorbeerija, surve, vaba jahutamine) optimaalne sõidustiil sõltub suuresti hooajast, välisest temperatuurist ja konkreetsest külma nõudest. Faktor4Solutsioonide arvutused, mis põhinevad esimestel tööandmetel ja simulatsioonidel digitaalse kaksikuga, ennustavad kogu tegevusaasta jooksul võimalikku energiasäästu üle 40 protsendi. See ambitsioonikas eesmärk on nüüd Stadtwerke Karlsruhe vaatamisväärsustes.

Baaridest globaalseteni: VKEd vallutavad maailmaturu nutika strateegiaga – pilt: xpert.digital

Ajal, mil ettevõtte digitaalne kohalolek otsustab oma edu üle, saab selle kohalolu kujundada autentselt, individuaalselt ja laialdaselt. Xpert.digital pakub uuenduslikku lahendust, mis positsioneerib end ristmikuna tööstusliku sõlmpunkti, ajaveebi ja brändi suursaadiku vahel. See ühendab kommunikatsiooni- ja müügikanalite eelised ühe platvormiga ning võimaldab avaldamist 18 erinevas keeles. Koostöö partnerportaalidega ja võimalus avaldada Google Newsile kaastööd ja umbes 8000 ajakirjaniku ja lugejaga pressi levitajat maksimeerivad sisu ulatust ja nähtavust. See kujutab endast olulist tegurit välise müügi ja turunduse (sümbolid).

Lisateavet selle kohta siin:

• Autentne. Individuaalselt. Globaalne: xpert.digitaalne strateegia teie ettevõtte jaoks

100 -protsendiline operatiivne ohutus intelligentse jälgimise kaudu

Lisaks puhtale energiatõhususele ja kulude vähendamisele on ettevõtte ohutuse ohutus sellisele tarnijale nagu Stadtwerke Karlsruhe. Külma pidev kättesaadavus on eriti kohustuslik andmekeskuse tarnimisel, kus isegi lühiajalistel ebaõnnestumistel võivad olla tõsised tagajärjed. Arukas lahendus pakub siin veel ühe otsustava eelise: süsteem ei ole mitte ainult üks kord üles seatud ja seejärel hallatakse ise, vaid seda jälgitakse, kontrollib ja optimeerib see pakkuja faktor4Solutions.

Ehkki munitsipaalkommunaalteenustel on ka oma valvesüsteemid ja kvalifitseeritud töötajad, on Factor4Solutions'i eksperdimeeskonna täiendav spetsialiseerunud hooldus koos nende sügava teadmistega külmutustehnoloogia valdkonnas ja AI-põhise süsteemi optimeerimine, väärtuslikku täiendust. AI alaline kaugseire abil saab enne selle juhtimist sageli ära tunda kõrvalekaldeid või võimalikke probleeme. Tänu digitaalsele kaksikule ja praeguste tööandmete reaalajas võrdlemisele mudeli ideaalse olekuga on võimalik varakult kõrvalekaldeid tuvastada ja kliente ennetavalt teavitada eelseisvatest tõrgetest või vajalikest hooldusmeetmetest. See võimaldab ennustavat hooldust ja väldib planeerimata standardeid. Ärikohu garantii on Stadtwerke Karlsruhe jaoks alati oluline tähtsus, seda ka seetõttu, et lepinguline kohustus esitada viiteid, eriti aia Carée tundlikule andmekeskusele.

Lahenduse tutvustamine ja integreerimine

Intelligentse lahenduse sissejuhatus ja rakendamine oli munitsipaalte utiliidi vaatenurgast sujuv ja keeruline. Oluline oli koostöö välise teenuse pakkujaga, kes juba juhendab munitsipaal -kommunaalteenuse mõõtmis- ja juhtimistehnoloogiat.

Koos tuvastati ja vabastati tarkvara seadistamiseks vajalikud andmepunktid. Factor4Solutions, mis kontrollis lahendust selle asukohast Berliinist kaugjuhtimisest, olid selgelt edastanud, millised süsteemi süsteemi konkreetsed andmepunktid olid vajalikud. See hõlmas näiteks mahuvoogusid, temperatuure ning kuumuse ja külma arvestide täpseid väärtusi.

Pärast nende andmete esitamist konfigureeriti tarkvara väga kiiresti. Süsteem oli põhimõtteliselt seatud ühe päeva jooksul ja suutis alustada andmete hankimist ja esimest analüüsi. Ainult nelja kuni kuue nädala pärast oli süsteemi andmete esimene põhjalik analüüs. Selle analüüsi põhjal saadud teadmiste põhjal võiks süsteem olla veel peen. Näiteks sai selgeks, millised täiendavad andmepunktid on veelgi täpsema optimeerimise jaoks abiks ning süsteemi laiendati ja kalibreeriti vastavalt.

See suhteliselt lihtne ja kiire integreerimine muudab tehnoloogia huvitavaks mitmesuguste rakenduste ja tööstuste jaoks, kus iganes keerulisi jahutussüsteeme kasutusel ja nende tõhusust suurendatakse.

Kiire amortisatsioon kui tugev argument koostöö laiendamiseks

Intelligentse külma optimeerimise positiivsed mõjud olid Stadtwerke Karlsruhe jaoks väga kiired ja veenvad. Pilk aastase energiatarbimise ja jahutuse toodangu kohta võrreldes eelmise aastaga, isegi kui uus kontroll töötas ainult kuue kuu jooksul täies ulatuses, näitas tõhusust ja mõõdetavat energiasäästu märkimisväärset suurenemist.

Majanduslik kaalutlus on eriti rõõmustav: süsteemi amortisatsiooniperiood on märkimisväärselt lühike. Aastased kulud, mis on tekkinud tarkvara kasutamiseks, ja Factor4Solutions'i külmutustehnoloogia spetsialistide pidev toetus kompenseerib juba esimese viie töökuu jooksul saavutatud energiasäästu. See tähendab, et süsteem genereerib juba kulude kokkuhoidu, mis ületavad süsteemikulud alates kuuendast kuust. See kiire investeeringutasuvus (ROI) on tugev argument selliste tehnoloogiate rakendamiseks.

Piirkonnas positiivseid kogemusi ja tõhususe suurenemist ei ole üllatav, et Stadtwerke Karlsruhe mitte ainult ei kaalu koostööd Factor4Solutions'iga, vaid on juba rakendamas. Stadtwerke külma tarnimissüsteemi on nüüd ka arukas süsteem järelevalvet teostanud ja optimeeritud. Lisaks käitavad munitsipaalkommunaalteenused mitmeid muid erineva suurusega ja keerukusega külmasüsteeme, mis võivad AI lahuse optimeerimiseks potentsiaalselt kõlblikud. Kuna tehnoloogia on osutunud paindlikuks ja integreeritud peaaegu kõigis levinud külmasüsteemides, on tõenäolised, et olulised analüüsid, läbipaistvuse kasvu ja muud säästupotentsiaali saab nendes süsteemides realiseerida, kasutades AI ja digitaalseid kaksikuid.

Karlsruhe GartenCarée projekt on edukas näide sellest, kuidas tänapäevased digitehnoloogiad – eriti tehisintellekt ja digitaalsed kaksikud – saavad muuta energiatõhusust traditsiooniliselt energiamahukas sektoris, näiteks külmutusseadmetes. Töötavate rajatiste muutmisega läbipaistvateks ja intelligentselt juhitavateks süsteemideks saavad energiatarnijad mitte ainult märkimisväärselt kokku hoida tegevuskulusid, vaid ka suurendada töökindlust ning anda olulise panuse energiatarbimise vähendamisse ja seega kliimakaitsesse. Karlsruhe munitsipaalettevõtete edu näitab, et investeeringud nutikatesse ja andmepõhistesse optimeerimissüsteemidesse tasuvad end kiiresti ära ning sillutavad teed säästvamale ja tõhusamale energiavarustusele. Esialgne muljetavaldav üle 20 protsendiline kokkuhoid ja prognoositav üle 40 protsendiline potentsiaal rõhutavad energiasüsteemide intelligentse juhtimise ja võrgustamise tohutut potentsiaali.

☑️ VKE tugi strateegia, nõuannete, planeerimise ja rakendamise alal

☑️ digitaalse strateegia loomine või ümberpaigutamine ja digiteerimine

☑️ Rahvusvaheliste müügiprotsesside laiendamine ja optimeerimine

☑️ Globaalsed ja digitaalsed B2B kauplemisplatvormid

☑️ teerajaja ettevõtluse arendamine

Konrad Wolfenstein

Aitan teid hea meelega isikliku konsultandina.

Võite minuga ühendust võtta, täites alloleva kontaktvormi või helistage mulle lihtsalt telefonil +49 89 674 804 (München) .

Ootan meie ühist projekti.

Xpert.digital on tööstuse keskus, mille fookus, digiteerimine, masinaehitus, logistika/intralogistics ja fotogalvaanilised ained.

Oma 360 ° ettevõtluse arendamise lahendusega toetame hästi tuntud ettevõtteid uuest äritegevusest pärast müüki.

Turuluure, hammastamine, turunduse automatiseerimine, sisu arendamine, PR, postkampaaniad, isikupärastatud sotsiaalmeedia ja plii turgutamine on osa meie digitaalsetest tööriistadest.

Lisateavet leiate aadressilt: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus