Intelligens hűtés: Példa az alkalmazott mesterséges intelligenciára és digitális ikrekre a karlsruhei városi közműveknél

Karlsruhe Városi Közművek: Intelligens rendszerek városi hűtéshez

Az energia hatékonyabb felhasználásának szükségessége egyre fontosabbá válik az éghajlatváltozás és az emelkedő energiaköltségek idején. Ez nemcsak a fűtésre és az áramellátásra vonatkozik, hanem a hűtésre is, amely elengedhetetlen, különösen a modern, sűrűn lakott városi területeken és az olyan speciális alkalmazásokhoz, mint az adatközpontok vagy az orvosi intézmények. Az önkormányzati energiaszolgáltatóknak, mint például a Stadtwerke Karlsruhe, különös felelősséggel tartoznak e tekintetben. Nemcsak az ellátás biztonságát kell garantálniuk, hanem innovatív módokat kell találniuk az üzemeltetési költségek csökkentésére, miközben egyidejűleg hozzájárulnak a fenntarthatósághoz. Ennek elérésére lenyűgöző példa a karlsruhei GartenCarée telephely hűtésének optimalizálása fejlett digitális technológiák segítségével.

Mintegy 1100 alkalmazottat foglalkoztató önkormányzati közműszolgáltató, a Stadtwerke Karlsruhe megbízhatóan több mint 400 000 embert lát el a régióban alapvető energiaforrásokkal, például villamos energiával, földgázzal, távfűtéssel és ivóvízzel. Ezen széleskörű felelősségi kör része a nagy épületkomplexumok komplex energiarendszereinek üzemeltetése és karbantartása, például a GartenCarée hűtőrendszerének üzemeltetése. Ez a komplexum egy multifunkcionális épületkomplexum, amely lakások, irodák, orvosi rendelők, kiskereskedelmi üzletek, éttermek és egy kritikus adatközpont keverékét foglalja magában. A megszakítás nélküli és igényvezérelt hűtési ellátás elengedhetetlen az összes egység zökkenőmentes működéséhez.

A GartenCarée meglévő hűtőrendszere korántsem egyszerű. Különböző technológiákat ötvöz a lehető legrugalmasabb és potenciálisan energiahatékony ellátás érdekében. A rendszer középpontjában három abszorpciós hűtő áll, amelyek előnye, hogy nem drága árammal, hanem környezetbarát távfűtéssel vagy akár egy közeli finomító hulladékhőjével is működhetnek. Ezt a rendszert egy hagyományos, két kompresszorral ellátott kompressziós hűtő egészíti ki, amelyet nagy hűtési igény esetén vagy meghatározott üzemi körülmények között használnak, valamint egy hűtőtorony, amely a felesleges hőt a környezetbe vezeti.

Annak ellenére, hogy alapvetően lehetőség volt a hűtési igényhez és a külső hőmérséklethez való rugalmas alkalmazkodásra a különböző energiaforrások kombinálásával, a karlsruhei városi közműszolgáltató közös kihívással nézett szembe: a teljes rendszer tényleges energiafogyasztásával és az egyes komponensek kölcsönhatásával kapcsolatos részletes átláthatóság hiányával. Egy intelligens megoldás bevezetése előtt a hatékonyságba való betekintés lényegében az éves mérlegre korlátozódott. Míg az év végén meg lehetett állapítani, hogy hány megawattóra hűtést termeltek, és mennyi áramot és távfűtést használtak fel összesen, annak részletes elemzése, hogy melyik komponens mennyi energiát fogyasztott mikor, és ez optimális arányban volt-e a termelt hűtéshez képest, nem volt lehetséges. A városi közműszolgáltató felelősei találóan nevezték ezt a helyzetet egyfajta "vakrepülésnek", mivel a célzott optimalizálások lehetősége nagyrészt rejtve maradt.

Projektcél: Nagyobb átláthatóság és jelentős hatékonyságnövekedés

A karlsruhei önkormányzati közművek egyértelmű célja ezért az volt, hogy véget vessenek ennek az átláthatóság hiányának. Nemcsak a potenciális megtakarításokat akarták azonosítani, hanem azokat aktívan és automatikusan meg is akarták valósítani. A megoldás egy automatizált energiarendszer-kezelő rendszer bevezetésében rejlett. A Factor4Solutions által kifejlesztett rendszer mesterséges intelligenciával támogatott szoftveren alapul, és a digitális iker koncepcióját alkalmazza. A rendszer bevezetése alapvetően új módot tett lehetővé a hűtőrendszer vezérlésére, valamint a rendkívül részletes energiafelhasználás monitorozására.

A szoftver és a szükséges érzékelők telepítése első alkalommal tette láthatóvá és részletesen mérhetővé a hűtőrendszeren belüli összes energiaáramlást. Az olyan paramétereket, mint a hűtött és hűtővíz térfogatárama, a rendszer különböző pontjain mért hőmérsékletek, valamint az egyes komponensek – az abszorberektől a kompresszorokon és szivattyúkon át egészen a hűtőtoronyig – pontos energiafogyasztása (villamos energia és távfűtés) mostantól valós időben rögzítik és elemzik. Ez az átfogó adatbázis az optimalizálás kulcsa. A szoftver mostantól folyamatosan elemezni tudja, hogy mely üzemi körülmények a leggazdaságosabbak. Az ilyen optimalizálási potenciál egy egyszerű, mégis hatékony példája, amelyet az átlátható adatgyűjtés tár fel, a szivattyúvezérlés. A hűtőrendszerekben a szivattyúk gyakran 100 százalékos térfogatárammal működnek, függetlenül a tényleges igénytől. A részletes elemzés azonban azt mutatja, hogy a szükséges hűtőteljesítménytől és a rendszer állapotától függően gyakran 60 százalék vagy akár kevesebb is elegendő. Az ilyen egységek manuális vagy állandó működtetése jelentős, szükségtelen villamosenergia-fogyasztáshoz vezet.

A hűtőrendszerek egy gyakran figyelmen kívül hagyott problémája, amely csak részletes elemzéssel válik nyilvánvalóvá, a segédberendezések energiafogyasztása. A szivattyúk, a hűtőtorony ventilátorai vagy más segédberendezések néha hasonló vagy akár több energiát is fogyaszthatnak, mint a tényleges hűtőegységek, különösen, ha nincsenek optimálisan szabályozva. Ezenkívül sok rendszerben az optimalizálás az egyes komponensekre vagy egy idealizált üzemállapotra korlátozódik, amely a valóságban ritkán érhető el – jellemzően az összes üzemóra kevesebb mint három százalékában. Ez jelentős mennyiségű elektromos energia pazarlásához vezet az üzemidő nagy részében. A megvalósított megoldás specialitása éppen az összes rendszerkomponens interakciójának célzott javítása.

Hat hónap után: Kézzelfogható sikerek és nagy potenciál

A Factor4Solutions intelligens szoftvere holisztikus megközelítést alkalmaz. Nem külön-külön vizsgálja az egyes komponenseket, hanem a teljes hűtőrendszert dinamikus egységként. Az összes releváns egység – hűtők, szivattyúk, ventilátorok stb. – energiafogyasztását együttesen értékeli. Ezt az egyes komponensek és a teljes rendszer digitális ikermodelljeinek használata teszi lehetővé. A digitális ikermodell lényegében egy virtuális, nagy pontosságú modell, amely valós időben tükrözi a valós rendszert. Ez a modell lehetővé teszi a mesterséges intelligencia számára, hogy különböző működési forgatókönyveket számítson ki, és folyamatosan meghatározza, hogyan kellene az egyes komponenseknek ideális esetben együttműködniük a maximális rendszerhatékonyság elérése érdekében.

A rendszer vezérlése már nem merev, előre meghatározott sémák szerint történik (pl. egy adott gép mindig alapterhelésként, egy másik csúcsterhelésként üzemel), hanem dinamikusan és igény szerint. Az egységek kiválasztása és vezérlése mostantól az aktuális időjárási körülmények (külső hőmérséklet), a tényleges hűtési igény és a meghatározott hatásfok alapján történik. Szabványosított kommunikációs protokollok segítségével az intelligens rendszerirányító rendszer szelektíven aktiválja és szabályozza az egyes hűtőberendezések és segédberendezések teljesítményét. Az eredmény egy olyan működés, amely minden elképzelhető terhelési helyzetben és minden környezeti feltétel mellett a lehető legmagasabb hatásfokot éri el rendszerszinten.

Ennek a megközelítésnek a hatékonysága a karlsruhei városi közműszolgáltató vállalatnál a tesztfázis befejezése és a rendszer teljes üzembe helyezése után röviddel nyilvánvalóvá vált. Az intelligens vezérlésre való áttérés első hat hónapjában a közműszolgáltató jelentős éves villamosenergia-fogyasztáscsökkenést könyvelt el – ez több mint 20 százalékos megtakarítást jelent az előző év azonos időszakához képest. Ez a hatékonyságnövekedés közvetlenül tükröződik az üzemeltetési költségekben, és már az első hat hónapban ötszámjegyű pénzügyi megtakarítást eredményezett.

A szakértők szerint azonban ez csak a kezdet. Az új vezérlőrendszer alatti működés első hat hónapja olyan időszakokat is magában foglalt, amikor a rendszer részben vagy egészben a régi, hagyományos vezérlők szerint működött. Az intelligens megoldás teljes potenciálja egy teljes éves ciklus alatt bontakozik ki, mivel a különböző hűtőberendezések (abszorber, kompressziós, szabadhűtéses) optimális üzemmódja nagymértékben függ az évszaktól, a külső hőmérséklettől és a konkrét hűtési igénytől. A Factor4Solutions számításai, amelyek a kezdeti üzemi adatokon és a digitális ikerrel végzett szimulációkon alapulnak, több mint 40 százalékos potenciális energiamegtakarítást jósolnak egy teljes üzemév alatt. Ez az ambiciózus cél most a karlsruhei városi közműszolgáltató célkeresztjében van.

A helyitől a globálisig: a kkv-k okos stratégiával meghódítják a világpiacot - Kép: Xpert.Digital

Egy olyan korban, amikor egy vállalat digitális jelenléte határozza meg a sikerét, a kihívás a hiteles, személyre szabott és széleskörű jelenlét megteremtésében rejlik. Az Xpert.Digital egy innovatív megoldást kínál, amely egy iparági központ, egy blog és egy márkanagykövet metszéspontjaként pozicionálja magát. Egyetlen platformon ötvözi a kommunikációs és értékesítési csatornák előnyeit, és 18 különböző nyelven teszi lehetővé a publikálást. A partnerportálokkal való együttműködés, valamint a cikkek Google Hírekben és egy körülbelül 8000 újságírót és olvasót tartalmazó sajtóterjesztési listán való közzétételének lehetősége maximalizálja a tartalom elérését és láthatóságát. Ez kulcsfontosságú tényező a külső értékesítésben és marketingben (SMarketing).

Bővebben itt:

• Autentikus. Egyéni. Globális: Az Xpert.Digital stratégia vállalata számára

100%-os üzembiztonság intelligens felügyeletnek köszönhetően

A tiszta energiahatékonyság és a költségcsökkentés mellett a rendszer üzembiztonsága is kiemelkedő fontosságú egy olyan közműszolgáltató számára, mint a Stadtwerke Karlsruhe. Különösen egy adatközpont ellátása esetén, ahol még a rövid kiesések is súlyos következményekkel járhatnak, elengedhetetlen a hűtés folyamatos rendelkezésre állása. Az intelligens megoldás itt egy másik döntő előnyt is kínál: A rendszert nemcsak egyszer kell beállítani, majd függetlenül kezelni, hanem a Factor4Solutions szolgáltató folyamatosan felügyeli, teszteli és optimalizálja távolról.

Míg a városi közműszolgáltató saját felügyeleti rendszerekkel és képzett személyzettel rendelkezik, a Factor4Solutions szakértői csapatának további, speciális támogatása, amely mélyreható ismeretekkel rendelkezik a hűtéstechnika és a mesterséges intelligencia által támogatott rendszeroptimalizálás terén, értékes kiegészítője ennek. A mesterséges intelligencia segítségével végzett folyamatos távfelügyelet révén a rendszer gyakran képes észlelni a rendellenességeket vagy a potenciális problémákat, mielőtt azok meghibásodáshoz vezetnének. A digitális ikernek és az aktuális üzemi adatok valós idejű összehasonlításának köszönhetően a modell ideális állapotával az eltérések korán azonosíthatók, és az ügyfelek proaktívan tájékoztathatók a közelgő meghibásodásokról vagy a szükséges karbantartási intézkedésekről. Ez lehetővé teszi a prediktív karbantartást és elkerüli a nem tervezett leállásokat. A karlsruhei városi közműszolgáltató számára alapvető fontosságú a folyamatos üzemkészség biztosítása, nem utolsósorban a hűtés biztosítására vonatkozó szerződéses kötelezettsége miatt, különösen a GartenCarée-i érzékeny adatközpont számára.

A megoldás bevezetése és integrációja

A városi közműszolgáltató szempontjából az intelligens megoldás bevezetése és megvalósítása zökkenőmentesen és komplikációk nélkül zajlott. A külső szolgáltatóval való együttműködés, aki már most is kezeli a közműszolgáltató mérési és szabályozási technológiáját, elengedhetetlen volt ebben a folyamatban.

Együttesen azonosították és jóváhagyták a szoftver beállításához szükséges adatpontokat. A Factor4Solutions, amely berlini telephelyéről távolról kezeli a megoldást, előre egyértelműen közölte, hogy az üzem vezérlőrendszeréből mely konkrét adatpontokra van szükség. Ezek közé tartoztak például az áramlási sebességek, a hőmérsékletek, valamint a fűtés- és hűtésmérők pontos adatai.

Miután ezeket az adatokat megkaptuk, a szoftvert nagyon gyorsan konfiguráltuk. Egy napon belül a rendszer alapvetően beállítódott, és megkezdődhetett az adatgyűjtés és a kezdeti elemzés. Mindössze négy-hat hét elteltével elérhetővé vált az üzemi adatok első átfogó elemzése. Az elemzésből nyert információk alapján a rendszert tovább lehetett finomhangolni. Például világossá vált, hogy mely további adatpontok lennének hasznosak a még pontosabb optimalizáláshoz, és a rendszert ennek megfelelően kibővítették és kalibrálták.

Ez a viszonylag egyszerű és gyors integráció alapvetően érdekessé teszi a technológiát számos alkalmazás és iparág számára, ahol összetett hűtőrendszereket használnak, és hatékonyságukat növelni kell.

A gyors amortizáció, mint erős érv az együttműködés bővítése mellett

Az intelligens hűtésoptimalizálás pozitív hatásai nagyon gyorsan és meggyőzően váltak nyilvánvalóvá a karlsruhei városi közművek számára. Az éves energiafogyasztás és a hűtési termelés összehasonlítása az előző évvel, annak ellenére, hogy az új vezérlőrendszer csak hat hónapja működött teljes mértékben, már jelentős hatékonyságnövekedést és mérhető energiamegtakarítást mutatott.

Különösen biztató a gazdasági szempont: a rendszer amortizációs ideje figyelemre méltóan rövid. A szoftver használatának éves költségeit és a Factor4Solutions hűtéstechnikai szakembereinek folyamatos támogatását ellensúlyozza az üzembe helyezés első öt hónapjában elért energiamegtakarítás. Ez azt jelenti, hogy az év hatodik hónapjától kezdve a rendszer olyan nettó költségmegtakarítást generál, amely meghaladja a kezdeti rendszerköltségeket. Ez a gyors megtérülés (ROI) meggyőző érv az ilyen technológiák bevezetése mellett.

A pozitív tapasztalatok és a bizonyított hatékonyságnövekedés alapján nem meglepő, hogy Karlsruhe városi közműszolgáltatója nemcsak fontolgatja a Factor4Solutions-szal való együttműködés bővítését, hanem már meg is valósítja azt. A közműszolgáltató egy másik hűtőrendszerét is az intelligens rendszer kezeli és optimalizálja. Ezenkívül a közműszolgáltató számos más, különböző méretű és összetettségű hűtőrendszert is üzemeltet, amelyek potenciálisan alkalmasak az AI-megoldással történő optimalizálásra. Mivel a technológia rugalmasnak és gyakorlatilag minden elterjedt hűtőrendszerbe integrálhatónak bizonyult, jó esély van arra, hogy jelentős elemzéseket, fokozott átláthatóságot és további megtakarítási potenciált lehessen elérni ezekben a rendszerekben is a mesterséges intelligencia és a digitális ikrek használatával.

A karlsruhei GartenCarée projektje sikeres példa arra, hogy a modern digitális technológiák – különösen a mesterséges intelligencia és a digitális ikrek – hogyan forradalmasíthatják az energiahatékonyságot egy hagyományosan energiaigényes ágazatban, mint például a hűtéstechnika. Azáltal, hogy az üzemi létesítményeket átlátható, intelligensen vezérelt rendszerekké alakítják, az energiaszolgáltatók nemcsak jelentős megtakarítást érhetnek el az üzemeltetési költségekben, hanem növelhetik az üzemi megbízhatóságot is, és létfontosságúan hozzájárulhatnak az energiafogyasztás csökkentéséhez, ezáltal pedig az éghajlat védelméhez. A karlsruhei városi közműszolgáltató sikere azt mutatja, hogy az intelligens, adatvezérelt optimalizáló rendszerekbe történő beruházások gyorsan megtérülnek, és utat nyitnak a fenntarthatóbb és hatékonyabb energiaellátás felé. A kezdetben lenyűgöző, több mint 20 százalékos megtakarítás és a becsült, több mint 40 százalékos potenciál kiemeli az energiarendszerek intelligens vezérlésében és hálózatba kapcsolásában rejlő hatalmas potenciált.

☑️ KKV-k támogatása stratégiában, tanácsadásban, tervezésben és megvalósításban

☑️ Digitális stratégia és digitalizáció megalkotása vagy átrendezése

☑️ Nemzetközi értékesítési folyamatok bővítése, optimalizálása

☑️ Globális és digitális B2B kereskedési platformok

☑️ Úttörő üzletfejlesztés

Konrad Wolfenstein

Szívesen szolgálok személyes tanácsadójaként.

Felveheti velem a kapcsolatot az alábbi kapcsolatfelvételi űrlap kitöltésével, vagy egyszerűen hívjon a +49 89 89 674 804 (München) .

Nagyon várom a közös projektünket.

Az Xpert.Digital egy ipari központ, amely a digitalizációra, a gépészetre, a logisztikára/intralogisztikára és a fotovoltaikára összpontosít.

360°-os üzletfejlesztési megoldásunkkal jól ismert cégeket támogatunk az új üzletektől az értékesítés utáni értékesítésig.

Digitális eszközeink részét képezik a piaci intelligencia, a marketing, a marketingautomatizálás, a tartalomfejlesztés, a PR, a levelezési kampányok, a személyre szabott közösségi média és a lead-gondozás.

További információ: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus