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

Karlsruhe linna kommunaalettevõtted: intelligentsed süsteemid linna jahutamiseks

Kliimamuutuste ja energiakulude tõusu ajal muutub üha olulisemaks vajadus energiat tõhusamalt kasutada. See kehtib mitte ainult kütte ja elektrivarustuse, vaid ka jahutuse kohta, mis on hädavajalik, eriti tänapäevastes tihedalt asustatud linnapiirkondades ja spetsialiseeritud rakenduste, näiteks andmekeskuste või meditsiiniasutuste jaoks. Munitsipaalenergia tarnijad, näiteks Stadtwerke Karlsruhe, kannavad selles osas erilist vastutust. Nad peavad mitte ainult tagama varustuskindluse, vaid leidma ka uuenduslikke viise tegevuskulude vähendamiseks, panustades samal ajal jätkusuutlikkusesse. Muljetavaldav näide selle saavutamisest on jahutuse optimeerimine GartenCarée tehases Karlsruhes, kasutades täiustatud digitehnoloogiaid.

Ligikaudu 1100 töötajaga munitsipaalettevõttena varustab Stadtwerke Karlsruhe usaldusväärselt enam kui 400 000 inimest piirkonnas oluliste energiaallikatega, nagu elekter, maagaas, kaugküte ja joogivesi. Osa sellest laiast vastutusvaldkonnast hõlmab ka suurte hoonekomplekside keerukate energiasüsteemide, näiteks GartenCarée jahutussüsteemi käitamist ja hooldust. See on multifunktsionaalne hoonekompleks, kus asuvad korterid, kontoripinnad, meditsiinipraksised, jaemüügikohad, restoranid ja kriitiline andmekeskus. Katkematu ja nõudluspõhine jahutus on kõigi üksuste sujuva töö tagamiseks hädavajalik.

GartenCarée olemasolev jahutussüsteem pole oma konstruktsioonilt sugugi lihtne. See ühendab erinevaid tehnoloogiaid, et võimaldada võimalikult paindlikku ja potentsiaalselt energiatõhusat varustust. Selle tuumaks on kolm absorptsioonjahutit, mille eeliseks on see, et need ei tööta kalli elektri, vaid keskkonnasõbraliku kaugkütte või isegi lähedalasuva rafineerimistehase jääksoojusega. Seda süsteemi täiendab tavapärane kahe kompressoriga kompressioonjahuti, mida kasutatakse suure jahutusvajaduse korral või teatud töötingimuste korral, ning jahutustorn, mis hajutab liigse soojuse keskkonda.

Vaatamata põhimõttelisele võimalusele reageerida jahutusvajadusele ja välistemperatuuridele paindlikult erinevaid energiaallikaid kombineerides, seisis Karlsruhe munitsipaalkommunaalettevõte silmitsi ühise väljakutsega: detailse läbipaistvuse puudumine kogu süsteemi tegeliku energiatarbimise ja üksikute komponentide koostoime osas. Enne nutika lahenduse rakendamist piirdusid efektiivsuse analüüs sisuliselt aastabilansiga. Kuigi aasta lõpus oli võimalik kindlaks teha, mitu megavatt-tundi jahutust toodeti ja kui palju elektrit ja kaugkütet kokku kasutati, ei olnud võimalik üksikasjalikult analüüsida, milline komponent millal kui palju energiat tarbis ja kas see oli toodetud jahutusega optimaalses proportsioonis. Munitsipaalkommunaalettevõtte vastutavad isikud kirjeldasid seda olukorda tabavalt kui omamoodi "pimedate lendude" süsteemi, kuna sihipäraste optimeerimiste potentsiaal jäi suures osas varjatuks.

Projekti eesmärk: Suurem läbipaistvus ja märkimisväärne efektiivsuse kasv

Karlsruhe munitsipaalettevõtete selge eesmärk oli seega see läbipaistmatus lõpetada. Nad soovisid mitte ainult tuvastada potentsiaalseid sääste, vaid ka neid aktiivselt ja automaatselt rakendada. Lahendus seisnes automatiseeritud energiasüsteemi haldussüsteemi juurutamises. See spetsialist-ettevõtte Factor4Solutions välja töötatud süsteem põhineb tehisintellektil põhineval tarkvaral ja kasutab digitaalse kaksiku kontseptsiooni. Selle süsteemi kasutuselevõtt võimaldas põhimõtteliselt uut viisi külmutussüsteemi juhtimiseks ja väga detailseks energiatarbimise jälgimiseks.

Tarkvara ja vajalike andurite paigaldamine muutis kõik energiavood külmutussüsteemis esmakordselt nähtavaks ja detailselt mõõdetavaks. Parameetreid, nagu jahutatud ja jahutusvee mahuvoolukiirus, temperatuurid süsteemi erinevates punktides ning iga üksiku komponendi täpne energiatarve (elekter ja kaugküte) – alates absorberitest kuni kompressorite ja pumpadeni välja kuni jahutustornideni – salvestatakse ja analüüsitakse nüüd reaalajas. See põhjalik andmebaas on optimeerimise võti. Tarkvara saab nüüd pidevalt analüüsida, millised töötingimused on kõige ökonoomsemad. Lihtne, kuid tõhus näide sellisest optimeerimispotentsiaalist, mida näitab läbipaistev andmete kogumine, on pumpade juhtimine. Sageli töötavad külmutussüsteemide pumbad 100-protsendilise mahuvooluga olenemata tegelikust nõudlusest. Põhjalik analüüs näitab aga, et olenevalt vajalikust jahutusvõimsusest ja süsteemi seisukorrast piisab sageli 60 protsendist või isegi vähemast. Selliste seadmete käsitsi või pidevalt käitamine toob kaasa märkimisväärse ja ebavajaliku elektritarbimise.

Külmutussüsteemides on sageli tähelepanuta jäetud probleem, mis selgub alles üksikasjaliku analüüsi käigus, abiseadmete energiatarve. Pumbad, jahutustorni ventilaatorid või muud abiseadmed võivad mõnikord tarbida sama palju või isegi rohkem energiat kui tegelikud külmutusseadmed, eriti kui neid ei juhita optimaalselt. Lisaks piirdub optimeerimine paljudes süsteemides üksikute komponentide või idealiseeritud tööolekuga, mida tegelikkuses harva saavutatakse – tavaliselt vähem kui kolme protsendi ulatuses kõigist töötundidest. Selle tulemuseks on märkimisväärse koguse elektrienergia raiskamine enamiku tööaja jooksul. Kõigi süsteemikomponentide koostoime sihipärane parandamine on just rakendatud lahenduse eripära.

Kuue kuu pärast: käegakatsutavad edusammud ja suur potentsiaal

Factor4Solutionsi intelligentne tarkvara läheneb terviklikult. See ei käsitle iga komponenti eraldi, vaid kogu külmutussüsteemi dünaamilise üksusena. Kõigi oluliste üksuste – jahutite, pumpade, ventilaatorite jne – energiatarbimist hinnatakse koos. 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 jäikade, ettemääratud skeemide järgi (nt üks konkreetne masin töötab alati baaskoormusena, teine ​​tippkoormusena), vaid dünaamiliselt ja nõudluse põhjal. Seadmete valik ja juhtimine põhineb nüüd hetke ilmastikutingimustel (välistemperatuur), tegelikul jahutusvajadusel ja kindlaksmääratud efektiivsusel. Standardiseeritud sideprotokollide abil aktiveerib ja reguleerib intelligentne süsteemihaldussüsteem valikuliselt üksikute jahutite ja abiseadmete väljundit. Tulemuseks on töö, mis saavutab süsteemi tasandil igas mõeldavas koormusolukorras ja kõigis keskkonnatingimustes võimalikult suure efektiivsuse.

Selle lähenemisviisi tõhusus ilmnes Karlsruhe munitsipaalettevõttes vahetult pärast katsefaasi lõppu ja süsteemi täielikku kasutuselevõttu. Esimese kuue kuu jooksul pärast intelligentsele juhtimisele üleminekut registreeris ettevõte oma aastase elektritarbimise märkimisväärse vähenemise – kokkuhoidu üle 20 protsendi võrreldes eelmise aasta sama perioodiga. See efektiivsuse kasv kajastub otseselt tegevuskuludes ja on juba esimese kuue kuu jooksul toonud kaasa viiekohalise rahalise kokkuhoiu.

Kuid ekspertide sõnul on see alles algus. Uue juhtimissüsteemi esimesed kuus töökuud hõlmasid ka perioode, mil süsteem töötas osaliselt või täielikult vanade tavapäraste juhtimissüsteemide järgi. Intelligentse lahenduse täielik potentsiaal avaneb terve aastatsükli jooksul, kuna erinevate jahutite (absorber, kompressioon, vabajahutus) optimaalne töörežiim sõltub suuresti aastaajast, välistemperatuurist ja konkreetsest jahutusvajadusest. Factor4Solutionsi arvutused, mis põhinevad esialgsetel tööandmetel ja digitaalse kaksiku simulatsioonidel, ennustavad potentsiaalset energiasäästu üle 40 protsendi terve tööaasta jooksul. See ambitsioonikas eesmärk on nüüd kindlalt Karlsruhe munitsipaalettevõtte sihikul.

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% töökindlus tänu intelligentsele jälgimisele

Lisaks energiatõhususele ja kulude vähendamisele on süsteemi töökindlus ülioluline kommunaalettevõttele nagu Stadtwerke Karlsruhe. Eriti andmekeskuse varustamisel, kus isegi lühikestel katkestustel võivad olla tõsised tagajärjed, on jahutuse pidev kättesaadavus absoluutselt hädavajalik. Nutikas lahendus pakub siin veel ühte olulist eelist: süsteemi ei seadistata mitte ainult üks kord ja hallata seejärel iseseisvalt, vaid seda jälgib, testib ja optimeerib pidevalt teenusepakkuja Factor4Solutions eemalt.

Kuigi munitsipaalkommunaalettevõttel on oma jälgimissüsteemid ja kvalifitseeritud personal, on Factor4Solutionsi ekspertide meeskonna spetsialiseeritud tugi koos oma põhjalike teadmistega külmutustehnoloogia ja tehisintellektiga toetatud süsteemide optimeerimise alal väärtuslik täiendus. Tänu pidevale kaugseirele tehisintellekti abil suudab süsteem sageli tuvastada anomaaliaid või potentsiaalseid probleeme enne, kui need rikkeni viivad. Tänu digitaalsele kaksikule ja praeguste tööandmete reaalajas võrdlemisele mudeli ideaalse olekuga saab kõrvalekaldeid varakult tuvastada ning kliente saab ennetavalt teavitada eelseisvatest riketest või vajalikest hooldusmeetmetest. See võimaldab ennetavat hooldust ja väldib planeerimata seisakuid. Karlsruhe munitsipaalkommunaalettevõtte jaoks on pideva töövalmiduse tagamine ülioluline, eelkõige seetõttu, et see on lepinguliselt kohustatud varustama jahutusega, eriti GartenCarée tundliku andmekeskuse jaoks.

Lahenduse tutvustamine ja integreerimine

Munitsipaalettevõtte seisukohast sujus nutika lahenduse kasutuselevõtt ja rakendamine sujuvalt ja komplikatsioonideta. Koostöö välise teenusepakkujaga, kes juba haldab ettevõtte mõõtmis- ja juhtimistehnoloogiat, oli selles protsessis ülioluline.

Koos tehti kindlaks ja kiideti heaks tarkvara seadistamiseks vajalikud andmepunktid. Factor4Solutions, mis haldab lahendust oma Berliini asukohast kaugjuhtimise teel, oli eelnevalt selgelt edastanud, milliseid konkreetseid andmepunkte tehase juhtimissüsteemist vaja oli. Nende hulka kuulusid näiteks voolukiirused, temperatuurid ning kütte- ja külmamõõtjate täpsed näidud.

Kui need andmed olid esitatud, konfigureeriti tarkvara väga kiiresti. Ühe päeva jooksul oli süsteem põhimõtteliselt seadistatud ning andmete kogumist ja esialgset analüüsi oli võimalik alustada. Vaid nelja kuni kuue nädala pärast oli saadaval tehaseandmete esimene põhjalik analüüs. Selle analüüsi käigus saadud teadmiste põhjal sai süsteemi veelgi täpsustada. Näiteks selgus, millised täiendavad andmepunktid oleksid veelgi täpsema optimeerimise jaoks abiks, ning süsteemi laiendati ja kalibreeriti vastavalt.

See suhteliselt lihtne ja kiire integreerimine muudab tehnoloogia põhimõtteliselt huvitavaks paljude rakenduste ja tööstusharude jaoks, kus kasutatakse keerulisi jahutussüsteeme ja nende tõhusust on vaja suurendada.

Kiire amortisatsioon kui tugev argument koostöö laiendamiseks

Intelligentse jahutuse optimeerimise positiivsed mõjud ilmnesid Karlsruhe munitsipaalettevõtete jaoks väga kiiresti ja veenvalt. Aastase energiatarbimise ja jahutuse tootmise võrdlus eelmise aastaga, kuigi uus juhtimissüsteem oli täielikult töökorras olnud vaid kuus kuud, näitas juba märkimisväärset efektiivsuse kasvu ja mõõdetavat energiasäästu.

Eriti julgustav on majanduslik aspekt: ​​süsteemi amortisatsiooniperiood on märkimisväärselt lühike. Tarkvara kasutamise aastased kulud ja Factor4Solutionsi külmutusspetsialistide pidev tugi kompenseeritakse esimese viie töökuu jooksul saavutatud energiasäästuga. See tähendab, et alates aasta kuuendast kuust genereerib süsteem netokulude kokkuhoidu, mis ületab esialgsed süsteemikulud. See kiire investeeringutasuvus (ROI) on selliste tehnoloogiate rakendamise veenev argument.

Arvestades positiivseid kogemusi ja tõestatud efektiivsuse kasvu, pole üllatav, et Karlsruhe munitsipaalettevõte mitte ainult ei kaalu koostöö laiendamist Factor4Solutionsiga, vaid on seda juba rakendamas. Nüüd haldab ja optimeerib intelligentne süsteem ka teist ettevõtte jahutussüsteemi. Lisaks käitab ettevõte mitmeid teisi erineva suuruse ja keerukusega jahutussüsteeme, mis sobivad potentsiaalselt optimeerimiseks tehisintellekti lahenduse abil. Kuna tehnoloogia on osutunud paindlikuks ja integreeritavaks praktiliselt kõigisse tavalistesse jahutussüsteemidesse, on suur võimalus, et tehisintellekti ja digitaalsete kaksikute abil saab ka nendes süsteemides teostada olulisi analüüse, suurendada läbipaistvust ja saavutada edasist säästupotentsiaali.

GartenCarée projekt Karlsruhes on edukas näide sellest, kuidas tänapäevased digitehnoloogiad – eriti tehisintellekt ja digitaalsed kaksikud – suudavad muuta energiatõhusust traditsiooniliselt energiamahukas sektoris, näiteks külmutusseadmetes. Töötavate rajatiste muutmisega läbipaistvateks ja intelligentselt juhitavateks süsteemideks saavad energiatarnijad saavutada märkimisväärset kokkuhoidu tegevuskuludes, suurendada ka töökindlust ning anda olulise panuse energiatarbimise vähendamisse ja seega kliima kaitsmisse. Karlsruhe munitsipaalettevõtte 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