קירור חכם: דוגמה ליישום של בינה מלאכותית ותאומים דיגיטליים בחברת השירותים העירונית של קרלסרוהה – תמונות: Factory4Solutions GmbH
יעילות אנרגטית באמצעות דיוק דיגיטלי: מערכת הקירור החכמה בקרוואן הגן
שירותי עירייה קרלסרוהה: מערכות חכמות לקירור עירוני
הצורך להשתמש באנרגיה בצורה יעילה יותר הופך לחשוב יותר ויותר בתקופות של שינויי אקלים ועלויות אנרגיה עולות. זה חל לא רק על אספקת חימום וחשמל, אלא גם על קירור, שהוא הכרחי, במיוחד באזורים עירוניים מודרניים וצפופי אוכלוסין וליישומים מיוחדים כמו מרכזי נתונים או מתקנים רפואיים. ספקי אנרגיה עירוניים, כמו Stadtwerke Karlsruhe, נושאים באחריות מיוחדת בהקשר זה. עליהם לא רק להבטיח את אבטחת האספקה, אלא גם למצוא דרכים חדשניות להפחתת עלויות תפעול תוך תרומה בו זמנית לקיימות. דוגמה מרשימה לאופן שבו ניתן להשיג זאת היא אופטימיזציה של הקירור עבור אתר GartenCarée בקרלסרוהה באמצעות טכנולוגיות דיגיטליות מתקדמות.
כחברת שירותים עירונית המעסיקה כ-1,100 עובדים, Stadtwerke Karlsruhe מספקת באופן אמין ליותר מ-400,000 איש באזור מקורות אנרגיה חיוניים כגון חשמל, גז טבעי, חימום מחוזי ומי שתייה. חלק ממגוון רחב זה של אחריות כולל תפעול ותחזוקה של מערכות אנרגיה מורכבות עבור מתחמי בניינים גדולים, כגון מערכת הקירור של GartenCarée. מתחם זה הוא קומפלקס בניינים רב-תכליתי המכיל שילוב של דירות, משרדים, מרפאות, חנויות קמעונאיות, מסעדות ומרכז נתונים קריטי. אספקת קירור בלתי מפריעה ומוכוונת ביקוש חיונית להפעלה חלקה של כל היחידות.
מערכת הקירור הקיימת ב-GartenCarée אינה פשוטה כלל בתכנון שלה. היא משלבת טכנולוגיות שונות כדי לאפשר את האספקה הגמישה ביותר ופוטנציאלית יעילה באנרגיה. בליבתה שלושה צ'ילרים לספיגה, המציעים את היתרון של יכולת פעולה לא באמצעות חשמל יקר, אלא באמצעות חימום מחוזי ידידותי לסביבה או אפילו חום פסולת מבית זיקוק סמוך. מערכת זו משלימה על ידי צ'ילר דחיסה קונבנציונלי עם שני מדחסים, המשמש כאשר דרישת הקירור גבוהה או בתנאי הפעלה ספציפיים, כמו גם מגדל קירור המפזר עודפי חום לסביבה.
למרות האפשרות הבסיסית להגיב באופן גמיש לביקוש לקירור ולטמפרטורות חיצוניות על ידי שילוב מקורות אנרגיה שונים, חברת החשמל העירונית של קרלסרוהה התמודדה עם אתגר משותף: חוסר שקיפות מפורטת בנוגע לצריכת האנרגיה בפועל של המערכת כולה ולאינטראקציה בין הרכיבים השונים. לפני יישום פתרון חכם, התובנות לגבי יעילות היו מוגבלות למעשה למאזן השנתי. בעוד שניתן היה לקבוע בסוף השנה כמה מגה-וואט-שעה של קירור יוצרו וכמה חשמל וחימום מחוזי נצרכו בסך הכל, לא היה אפשרי ניתוח מפורט של איזה רכיב צרך כמה אנרגיה באיזה זמן והאם זה היה ביחס אופטימלי לקירור המיוצר. האחראים בחברת החשמל העירונית תיארו בצדק מצב זה כמעין "עיוור מעופף", שכן הפוטנציאל לאופטימיזציות ממוקדות נותר חבוי ברובו.
מטרת הפרויקט: שקיפות רבה יותר ושיפורי יעילות משמעותיים
המטרה הברורה של חברת החשמל העירונית של קרלסרוהה הייתה אפוא לשים קץ לחוסר השקיפות הזה. הם רצו לא רק לזהות חיסכון פוטנציאלי, אלא גם ליישם אותו באופן פעיל ואוטומטי. הפתרון טמון ביישום מערכת ניהול אוטומטית של מערכת אנרגיה. מערכת זו, שפותחה על ידי חברת Factor4Solutions המתמחה, מבוססת על תוכנה הנתמכת על ידי בינה מלאכותית ומשתמשת בקונספט של התאום הדיגיטלי. הכנסת מערכת זו אפשרה דרך חדשה מהותית לשליטה במערכת הקירור, כמו גם ניטור אנרגיה מפורט ביותר.
התקנת התוכנה והחיישנים הדרושים הפכו את כל זרימות האנרגיה בתוך מערכת הקירור לנראות וניתנות למדידה בפירוט בפעם הראשונה. פרמטרים כגון קצב הזרימה הנפחי של המים הקרים והמים המקררים, הטמפרטורות בנקודות שונות במערכת וצריכת האנרגיה המדויקת (חשמל וחימום מחוזי) של כל רכיב בודד - החל מהבולמים ועד למדחסים ולמשאבות, ועד למגדל הקירור - נרשמים כעת ומנותחים בזמן אמת. בסיס נתונים מקיף זה הוא המפתח לאופטימיזציה. התוכנה יכולה כעת לנתח באופן רציף אילו תנאי הפעלה הם הכלכליים ביותר. דוגמה פשוטה אך יעילה לפוטנציאל אופטימיזציה כזה, שנחשף על ידי רכישת נתונים שקופה, היא בקרת משאבות. לעתים קרובות, משאבות במערכות קירור פועלות ב-100 אחוז זרימת נפח ללא קשר לביקוש בפועל. עם זאת, ניתוח מפורט מראה כי, בהתאם לקיבולת הקירור הנדרשת ולמצב המערכת, 60 אחוז או אפילו פחות יספיקו לעתים קרובות. הפעלה ידנית או בלתי פוסקת של יחידות כאלה מובילה לצריכת חשמל משמעותית ומיותרת.
בעיה שלעתים קרובות מתעלמים ממנה במערכות קירור, שמתבררת רק באמצעות ניתוח מפורט, היא צריכת החשמל של ציוד עזר. משאבות, מאווררים במגדל הקירור או יחידות עזר אחרות יכולים לעיתים לצרוך חשמל דומה או אפילו יותר מיחידות הקירור בפועל, במיוחד אם הן אינן מבוקרות בצורה אופטימלית. יתר על כן, במערכות רבות, האופטימיזציה מוגבלת לרכיבים בודדים או למצב פעולה אידיאלי שכמעט ולא מושג במציאות - בדרך כלל בפחות משלושה אחוזים מכלל שעות ההפעלה. התוצאה היא בזבוז כמויות משמעותיות של אנרגיה חשמלית במהלך רוב זמן ההפעלה. השיפור הממוקד של האינטראקציה בין כל רכיבי המערכת הוא בדיוק המומחיות של הפתרון המיושם.
לאחר שישה חודשים: הצלחות מוחשיות ופוטנציאל גבוה
התוכנה החכמה של Factor4Solutions נוקטת בגישה הוליסטית. היא אינה מתייחסת לכל רכיב בנפרד, אלא לכל מערכת הקירור כיחידה דינמית אחת. צריכת האנרגיה של כל היחידות הרלוונטיות - צ'ילרים, משאבות, מאווררים וכו' - מוערכת יחד. הדבר מתאפשר הודות לשימוש בתאומים דיגיטליים של הרכיבים הבודדים והמערכת כולה. תאום דיגיטלי הוא למעשה מודל וירטואלי ובעל דיוק גבוה המשקף את המערכת האמיתית בזמן אמת. מודל זה מאפשר לבינה המלאכותית לחשב תרחישי הפעלה שונים ולקבוע באופן רציף כיצד הרכיבים הבודדים צריכים לעבוד יחד באופן אידיאלי כדי להשיג יעילות מערכת מקסימלית.
המערכת אינה נשלטת עוד על פי תוכניות נוקשות ומוגדרות מראש (למשל, מכונה ספציפית אחת פועלת תמיד כעומס בסיס, אחרת כעומס שיא), אלא באופן דינמי ובהתבסס על דרישה. הבחירה והבקרה של היחידות מבוססות כעת על תנאי מזג האוויר הנוכחיים (טמפרטורת חוץ), דרישת הקירור בפועל והיעילות שנקבעה. באמצעות פרוטוקולי תקשורת סטנדרטיים, מערכת ניהול המערכת החכמה מפעילה ומווסתת באופן סלקטיבי את התפוקה של צ'ילרים ויחידות עזר בודדות. התוצאה היא פעולה המשיגה את היעילות הגבוהה ביותר האפשרית ברמת המערכת בכל מצב עומס שניתן להעלות על הדעת ובכל תנאי הסביבה.
יעילותה של גישה זו התבררה בחברת החשמל העירונית של קרלסרוהה זמן קצר לאחר השלמת שלב הבדיקה וההפעלה המלאה של המערכת. בתוך ששת החודשים הראשונים של המעבר לבקרה חכמה, רשמה חברת החשמל הפחתה משמעותית בצריכת החשמל השנתית - חיסכון של למעלה מ-20 אחוזים בהשוואה לתקופה המקבילה בשנה הקודמת. שיפור יעילות זה בא לידי ביטוי ישירות בעלויות התפעול וכבר הביא לחיסכון כספי של חמש ספרות בתוך ששת החודשים הראשונים.
אבל לדברי מומחים, זוהי רק ההתחלה. ששת החודשים הראשונים של הפעילות תחת מערכת הבקרה החדשה כללו גם תקופות בהן המערכת פעלה באופן חלקי או מלא לפי בקרות קונבנציונליות ישנות. מלוא הפוטנציאל של הפתרון החכם נפרש על פני מחזור שנתי שלם, שכן מצב הפעולה האופטימלי של הצ'ילרים השונים (בולם, דחיסה, קירור חופשי) תלוי במידה רבה בעונה, בטמפרטורת החוץ ובדרישת הקירור הספציפית. חישובים של Factor4Solutions, המבוססים על נתוני הפעלה ראשוניים וסימולציות עם התאום הדיגיטלי, צופים חיסכון פוטנציאלי באנרגיה של למעלה מ-40 אחוזים על פני שנת הפעלה מלאה. מטרה שאפתנית זו נמצאת כעת על הכוונת של חברת החשמל העירונית של קרלסרוהה.
ההמלצה שלנו: 🌍 טווח ללא גבולות 🔗 ברשת 🌐 רב לשוני 💪 חזק במכירות: 💡 אותנטי עם אסטרטגיה 🚀 חדשנות נפגשת 🧠 אינטואיציה
מהסורגים לגלובלי: SMEs כובשים את השוק העולמי עם אסטרטגיה חכמה - תמונה: xpert.digital
בתקופה בה נוכחותה הדיגיטלית של חברה מחליטה על הצלחתה, האתגר של האופן בו ניתן לתכנן נוכחות זו באופן אותנטי, אינדיבידואלי וברחבה. Xpert.Digital מציע פיתרון חדשני שממצב את עצמו כצומת בין רכזת תעשייתית, בלוג ושגריר מותג. זה משלב את היתרונות של ערוצי תקשורת ומכירות בפלטפורמה יחידה ומאפשר פרסום ב -18 שפות שונות. שיתוף הפעולה עם פורטלי שותפים וההזדמנות לפרסם תרומות ל- Google News ומפיץ עיתונאים עם כ -8,000 עיתונאים וקוראים ממקסמים את טווח ההגעה והנראות של התוכן. זה מייצג גורם חיוני במכירות ושיווק חיצוניות (סמלים).
עוד על זה כאן:
כך יכולים חברות תשתית עירוניות להגביר את היעילות ולהפחית עלויות באופן בר-קיימא.
אמינות תפעולית של 100 אחוז באמצעות ניטור חכם
מלבד יעילות אנרגטית טהורה והפחתת עלויות, אמינות התפעול של המערכת היא בעלת חשיבות עליונה עבור חברת שירות כמו Stadtwerke Karlsruhe. במיוחד כאשר מספקים אספקת חשמל למרכז נתונים, שבו אפילו הפסקות קצרות עלולות להיות בעלות השלכות חמורות, זמינות רציפה של קירור היא חיונית ביותר. הפתרון החכם מציע יתרון מכריע נוסף כאן: המערכת לא מוגדרת רק פעם אחת ולאחר מכן מנוהלת באופן עצמאי, אלא מנוטרת, נבדקת וממוטבת באופן רציף מרחוק על ידי הספק, Factor4Solutions.
בעוד שלחברת החשמל העירונית יש מערכות ניטור משלה וצוות מוסמך, התמיכה הנוספת והמיוחדת מצוות המומחים של Factor4Solutions, עם הידע המעמיק שלהם בטכנולוגיית קירור ואופטימיזציה של מערכות הנתמכות על ידי בינה מלאכותית, מהווה השלמה חשובה. באמצעות ניטור מרחוק מתמשך באמצעות בינה מלאכותית, המערכת יכולה לעתים קרובות לזהות אנומליות או בעיות פוטנציאליות לפני שהן מובילות לתקלה. הודות לתאום הדיגיטלי ולהשוואה בזמן אמת של נתוני התפעול הנוכחיים עם המצב האידיאלי של המודל, ניתן לזהות סטיות מוקדם, ולקוחות יכולים לקבל מידע יזום על תקלות צפויות או אמצעי תחזוקה נחוצים. זה מאפשר תחזוקה חזויה ומונע השבתות לא מתוכננות. הבטחת מוכנות תפעולית בכל עת היא בעלת חשיבות מהותית לחברת החשמל העירונית של קרלסרוהה, לא מעט בגלל התחייבותה החוזית לספק קירור, במיוחד למרכז הנתונים הרגיש ב-GartenCarée.
הצגה ושילוב של הפתרון
מנקודת מבטה של חברת החשמל העירונית, ההכנסה והיישום של הפתרון החכם עברו בצורה חלקה וללא סיבוכים. שיתוף פעולה עם ספק השירות החיצוני, שכבר מנהל את טכנולוגיית המדידה והבקרה של חברת החשמל, היה חיוני בתהליך זה.
יחד, נקודות הנתונים הנדרשות להקמת התוכנה זוהו ואושרו. Factor4Solutions, המנהלת את הפתרון מרחוק ממיקומה בברלין, הודיעה מראש בבירור אילו נקודות נתונים ספציפיות ממערכת הבקרה של המפעל נדרשות. אלה כללו, למשל, קצבי זרימה, טמפרטורות וקריאות מדויקות ממדי החום והקור.
לאחר סופקו נתונים אלה, התוכנה הוגדרה במהירות רבה. תוך יום, המערכת הוקמה למעשה ואפשר היה להתחיל באיסוף נתונים ובניתוח ראשוני. לאחר ארבעה עד שישה שבועות בלבד, ניתוח מקיף ראשון של נתוני המפעל היה זמין. בהתבסס על התובנות שהתקבלו מניתוח זה, ניתן היה לכוונן את המערכת עוד יותר. לדוגמה, התברר אילו נקודות נתונים נוספות יהיו מועילות לאופטימיזציה מדויקת עוד יותר, והמערכת הורחבה וכוילה בהתאם.
שילוב פשוט ומהיר יחסית זה הופך את הטכנולוגיה למעניינת באופן מהותי עבור מגוון רחב של יישומים ותעשיות, בכל מקום בו נעשה שימוש במערכות קירור מורכבות ויש להגביר את יעילותן.
פירעון מהיר כטיעון חזק להרחבת שיתוף הפעולה
ההשפעות החיוביות של אופטימיזציה חכמה של קירור התבררו במהירות ובצורה משכנעת עבור חברת החשמל העירונית של קרלסרוהה. השוואה של צריכת האנרגיה השנתית וייצור הקירור לשנה הקודמת, למרות שמערכת הבקרה החדשה פעלה במלואה רק שישה חודשים, כבר הראתה עלייה משמעותית ביעילות וחיסכון באנרגיה מדיד.
מעודד במיוחד הוא ההיבט הכלכלי: תקופת הפחתת המערכת קצרה באופן משמעותי. העלויות השנתיות עבור השימוש בתוכנה והתמיכה המתמשכת מצד מומחי הקירור של Factor4Solutions מקוזזות על ידי החיסכון באנרגיה שהושג בחמשת חודשי הפעילות הראשונים. משמעות הדבר היא שמהחודש השישי של השנה ואילך, המערכת מייצרת חיסכון נטו בעלויות העולה על עלויות המערכת הראשוניות. החזר השקעה (ROI) מהיר זה הוא טיעון משכנע ליישום טכנולוגיות כאלה.
בהתחשב בחוויות החיוביות וברווחי היעילות המוכחים, אין זה מפתיע שחברת החשמל העירונית של קרלסרוהה לא רק שוקלת להרחיב את שיתוף הפעולה שלה עם Factor4Solutions, אלא כבר מיישמת אותו. מערכת קירור נוספת של חברת החשמל מנוהלת וממוטבת כעת על ידי המערכת החכמה. יתר על כן, חברת החשמל מפעילה מספר מערכות קירור נוספות בגדלים ומורכבות שונים, אשר מתאימות פוטנציאלית לאופטימיזציה באמצעות פתרון הבינה המלאכותית. מאחר שהטכנולוגיה הוכחה כגמישה וניתנת לשילוב כמעט בכל מערכות הקירור הנפוצות, קיים סיכוי טוב שניתן יהיה לממש ניתוחים משמעותיים, שקיפות מוגברת ופוטנציאל חיסכון נוסף גם במערכות אלו באמצעות שימוש בבינה מלאכותית ותאומים דיגיטליים.
הפרויקט ב-GartenCarée בקרלסרוהה הוא דוגמה מוצלחת לאופן שבו טכנולוגיות דיגיטליות מודרניות - במיוחד בינה מלאכותית ותאומים דיגיטליים - יכולות לחולל מהפכה ביעילות האנרגטית במגזר עתיר אנרגיה באופן מסורתי כמו קירור. על ידי הפיכת מתקנים תפעוליים למערכות שקופות ומבוקרות בצורה חכמה, ספקי אנרגיה יכולים לא רק להשיג חיסכון משמעותי בעלויות התפעול, אלא גם להגביר את אמינות התפעול ולתרום תרומה חיונית להפחתת צריכת האנרגיה ובכך להגן על האקלים. ההצלחה בחברת החשמל העירונית של קרלסרוהה מדגימה כי השקעות במערכות אופטימיזציה חכמות ומונחות נתונים מחזירות את עצמן במהירות וסוללות את הדרך לאספקת אנרגיה בת קיימא ויעילה יותר. החיסכון המרשים בתחילה של למעלה מ-20 אחוזים והפוטנציאל הצפוי של למעלה מ-40 אחוזים מדגישים את הפוטנציאל העצום הטמון בבקרה וברשת חכמה של מערכות אנרגיה.
אנחנו שם בשבילך - ייעוץ - תכנון - יישום - ניהול פרויקטים
☑️ תמיכה ב- SME באסטרטגיה, ייעוץ, תכנון ויישום
☑️ יצירה או התאמה מחדש של האסטרטגיה הדיגיטלית והדיגיטציה
☑️ הרחבה ואופטימיזציה של תהליכי המכירה הבינלאומיים
Platforms פלטפורמות מסחר B2B גלובליות ודיגיטליות
פיתוח עסקי חלוץ
Konrad Wolfenstein
אני שמח לעזור לך כיועץ אישי.
אתה יכול ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר למטה או פשוט להתקשר אליי בטלפון +49 89 674 804 (מינכן) .
אני מצפה לפרויקט המשותף שלנו.
כתוב לי
אקספרט.דיגיטל - Konrad Wolfenstein
Xpert.Digital הוא מוקד לתעשייה עם מיקוד, דיגיטציה, הנדסת מכונות, לוגיסטיקה/אינטרלוגיסטיקה ופוטו -וולטאים.
עם פיתרון הפיתוח העסקי של 360 ° שלנו, אנו תומכים בחברות ידועות מעסקים חדשים למכירות.
מודיעין שוק, סמוקינג, אוטומציה שיווקית, פיתוח תוכן, יחסי ציבור, קמפיינים בדואר, מדיה חברתית בהתאמה אישית וטיפוח עופרת הם חלק מהכלים הדיגיטליים שלנו.
אתה יכול למצוא עוד בכתובת: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus
שמור על קשר
