Pendinginan cerdas: Sebuah contoh penerapan AI dan kembaran digital di perusahaan utilitas kota Karlsruhe

Perusahaan Utilitas Kota Karlsruhe: Sistem cerdas untuk pendinginan perkotaan

Kebutuhan untuk menggunakan energi secara lebih efisien menjadi semakin penting di tengah perubahan iklim dan kenaikan biaya energi. Hal ini berlaku tidak hanya untuk pemanasan dan pasokan listrik, tetapi juga untuk pendinginan, yang sangat diperlukan, terutama di daerah perkotaan modern yang padat penduduk dan untuk aplikasi khusus seperti pusat data atau fasilitas medis. Pemasok energi kota, seperti Stadtwerke Karlsruhe, memiliki tanggung jawab khusus dalam hal ini. Mereka tidak hanya harus menjamin keamanan pasokan, tetapi juga menemukan cara inovatif untuk mengurangi biaya operasional sekaligus berkontribusi pada keberlanjutan. Contoh yang mengesankan tentang bagaimana hal ini dapat dicapai adalah optimalisasi pendinginan untuk lokasi GartenCarée di Karlsruhe menggunakan teknologi digital canggih.

Sebagai perusahaan utilitas kota dengan sekitar 1.100 karyawan, Stadtwerke Karlsruhe secara andal memasok lebih dari 400.000 orang di wilayah tersebut dengan sumber energi penting seperti listrik, gas alam, pemanas distrik, dan air minum. Bagian dari berbagai tanggung jawab ini termasuk pengoperasian dan pemeliharaan sistem energi yang kompleks untuk kompleks bangunan besar, seperti sistem pendingin untuk GartenCarée. Kompleks ini merupakan kompleks bangunan multifungsi yang menampung berbagai macam apartemen, ruang kantor, praktik medis, gerai ritel, restoran, dan pusat data yang penting. Pasokan pendingin yang tidak terputus dan sesuai permintaan sangat penting untuk kelancaran operasi semua unit.

Sistem pendingin yang ada di GartenCarée sama sekali tidak sederhana dalam desainnya. Sistem ini menggabungkan berbagai teknologi untuk memungkinkan pasokan yang paling fleksibel dan berpotensi hemat energi. Inti dari sistem ini adalah tiga pendingin absorpsi, yang menawarkan keuntungan karena dapat beroperasi bukan dengan listrik yang mahal, tetapi dengan pemanasan distrik yang ramah lingkungan atau bahkan panas limbah dari kilang terdekat. Sistem ini dilengkapi dengan pendingin kompresi konvensional dengan dua kompresor, yang digunakan ketika permintaan pendinginan tinggi atau dalam kondisi operasi tertentu, serta menara pendingin yang membuang panas berlebih ke lingkungan.

Terlepas dari kemungkinan mendasar untuk merespons permintaan pendinginan dan suhu luar ruangan secara fleksibel dengan menggabungkan berbagai sumber energi, perusahaan utilitas kota Karlsruhe menghadapi tantangan umum: kurangnya transparansi terperinci mengenai konsumsi energi aktual dari seluruh sistem dan interaksi masing-masing komponen. Sebelum implementasi solusi cerdas, wawasan tentang efisiensi pada dasarnya terbatas pada neraca tahunan. Meskipun dimungkinkan untuk menentukan di akhir tahun berapa megawatt-jam pendinginan yang dihasilkan dan berapa banyak listrik dan pemanas distrik yang digunakan secara total, analisis terperinci tentang komponen mana yang mengonsumsi berapa banyak energi pada waktu tertentu dan apakah ini dalam proporsi optimal terhadap pendinginan yang dihasilkan tidak mungkin dilakukan. Pihak yang bertanggung jawab di perusahaan utilitas kota dengan tepat menggambarkan situasi ini sebagai semacam "terbang buta," karena potensi untuk optimasi yang ditargetkan sebagian besar tetap tersembunyi.

Tujuan proyek: Peningkatan transparansi dan peningkatan efisiensi yang signifikan

Oleh karena itu, tujuan utama dari perusahaan utilitas kota Karlsruhe adalah untuk mengakhiri kurangnya transparansi ini. Mereka ingin tidak hanya mengidentifikasi potensi penghematan tetapi juga secara aktif dan otomatis mengimplementasikannya. Solusinya terletak pada implementasi sistem manajemen energi otomatis. Sistem ini, yang dikembangkan oleh spesialis Factor4Solutions, berbasis pada perangkat lunak yang didukung AI dan memanfaatkan konsep kembaran digital (digital twin). Pengenalan sistem ini memungkinkan cara baru yang mendasar dalam mengendalikan sistem pendingin serta pemantauan energi yang sangat detail.

Instalasi perangkat lunak dan sensor yang diperlukan membuat semua aliran energi dalam sistem pendingin terlihat dan terukur secara detail untuk pertama kalinya. Parameter seperti laju aliran volume air dingin dan air pendingin, suhu di berbagai titik dalam sistem, dan konsumsi energi yang tepat (listrik dan pemanas distrik) dari setiap komponen individual – mulai dari penyerap hingga kompresor dan pompa, hingga menara pendingin – kini dicatat dan dianalisis secara real-time. Landasan data yang komprehensif ini adalah kunci optimasi. Perangkat lunak sekarang dapat terus menganalisis kondisi operasi mana yang paling ekonomis. Contoh sederhana namun efektif dari potensi optimasi tersebut, yang terungkap melalui akuisisi data yang transparan, adalah kontrol pompa. Seringkali, pompa dalam sistem pendingin beroperasi pada laju aliran volume 100 persen terlepas dari permintaan aktual. Namun, analisis terperinci menunjukkan bahwa, tergantung pada kapasitas pendinginan yang dibutuhkan dan kondisi sistem, 60 persen atau bahkan kurang seringkali sudah cukup. Pengoperasian unit tersebut secara manual atau terus-menerus menyebabkan konsumsi listrik yang signifikan dan tidak perlu.

Masalah yang sering diabaikan dalam sistem pendingin, yang baru terlihat melalui analisis mendetail, adalah konsumsi daya peralatan bantu. Pompa, kipas di menara pendingin, atau unit bantu lainnya terkadang dapat mengonsumsi daya yang sama atau bahkan lebih besar daripada unit pendingin sebenarnya, terutama jika tidak dikontrol secara optimal. Lebih lanjut, dalam banyak sistem, optimasi terbatas pada komponen individual atau pada kondisi operasi ideal yang jarang tercapai dalam kenyataan – biasanya kurang dari tiga persen dari total jam operasi. Hal ini mengakibatkan sejumlah besar energi listrik terbuang selama sebagian besar waktu operasi. Peningkatan interaksi semua komponen sistem yang ditargetkan adalah spesialisasi dari solusi yang diimplementasikan.

Setelah enam bulan: Keberhasilan nyata dan potensi tinggi

Perangkat lunak cerdas Factor4Solutions mengambil pendekatan holistik. Perangkat lunak ini tidak mempertimbangkan setiap komponen secara terpisah, melainkan seluruh sistem pendingin sebagai unit dinamis. Konsumsi energi dari semua unit yang relevan – pendingin, pompa, kipas, dll. – dievaluasi secara bersamaan. Hal ini dimungkinkan dengan penggunaan kembaran digital (digital twin) dari masing-masing komponen dan seluruh sistem. Kembaran digital pada dasarnya adalah model virtual berpresisi tinggi yang mencerminkan sistem nyata secara real-time. Model ini memungkinkan AI untuk menghitung berbagai skenario operasi dan terus menerus menentukan bagaimana masing-masing komponen idealnya perlu bekerja sama untuk mencapai efisiensi sistem maksimum.

Sistem ini tidak lagi dikendalikan berdasarkan skema kaku yang telah ditentukan sebelumnya (misalnya, satu mesin tertentu selalu beroperasi sebagai beban dasar, yang lain sebagai beban puncak), tetapi secara dinamis dan berdasarkan permintaan. Pemilihan dan pengendalian unit sekarang didasarkan pada kondisi cuaca saat ini (suhu luar), permintaan pendinginan aktual, dan efisiensi yang ditentukan. Dengan menggunakan protokol komunikasi standar, sistem manajemen sistem cerdas secara selektif mengaktifkan dan mengatur keluaran masing-masing pendingin dan unit bantu. Hasilnya adalah pengoperasian yang mencapai efisiensi tertinggi yang mungkin pada tingkat sistem dalam setiap situasi beban yang mungkin terjadi dan dalam semua kondisi lingkungan.

Keefektifan pendekatan ini terbukti di perusahaan utilitas kota Karlsruhe tak lama setelah selesainya fase pengujian dan pengoperasian penuh sistem. Dalam enam bulan pertama setelah beralih ke kontrol cerdas, perusahaan utilitas mencatat pengurangan signifikan dalam konsumsi listrik tahunan – penghematan lebih dari 20 persen dibandingkan dengan periode yang sama tahun sebelumnya. Peningkatan efisiensi ini secara langsung tercermin dalam biaya operasional dan telah menghasilkan penghematan finansial hingga puluhan ribu poundsterling dalam enam bulan pertama ini.

Namun menurut para ahli, ini baru permulaan. Enam bulan pertama pengoperasian di bawah sistem kontrol baru juga mencakup periode di mana sistem berjalan sebagian atau seluruhnya sesuai dengan kontrol konvensional lama. Potensi penuh dari solusi cerdas ini terungkap selama siklus tahunan lengkap, karena mode operasi optimal dari berbagai pendingin (absorber, kompresi, pendinginan bebas) sangat bergantung pada musim, suhu luar, dan permintaan pendinginan spesifik. Perhitungan oleh Factor4Solutions, berdasarkan data operasi awal dan simulasi dengan kembaran digital, memprediksi potensi penghematan energi lebih dari 40 persen selama satu tahun operasi penuh. Tujuan ambisius ini sekarang berada dalam jangkauan perusahaan utilitas kota Karlsruhe.

Dari lokal ke global: UKM menaklukkan pasar dunia dengan strategi cerdas - Gambar: Xpert.Digital

Di era di mana kehadiran digital suatu perusahaan menentukan kesuksesannya, tantangannya terletak pada menciptakan kehadiran yang autentik, personal, dan luas jangkauannya. Xpert.Digital menawarkan solusi inovatif yang memposisikan dirinya sebagai titik temu antara pusat industri, blog, dan duta merek. Platform ini menggabungkan keunggulan saluran komunikasi dan penjualan dalam satu platform dan memungkinkan publikasi dalam 18 bahasa berbeda. Kerja sama dengan portal mitra dan kemampuan untuk mempublikasikan artikel di Google News serta daftar distribusi pers dengan sekitar 8.000 jurnalis dan pembaca memaksimalkan jangkauan dan visibilitas konten. Ini merupakan faktor penting dalam penjualan dan pemasaran eksternal (SMarketing).

Informasi selengkapnya di sini:

• Otentik. Individual. Global: Strategi Xpert.Digital untuk perusahaan Anda

Keandalan operasional 100 persen melalui pemantauan cerdas

Selain efisiensi energi dan pengurangan biaya, keandalan operasional sistem sangat penting bagi perusahaan utilitas seperti Stadtwerke Karlsruhe. Terutama saat memasok pusat data, di mana pemadaman singkat pun dapat menimbulkan konsekuensi serius, ketersediaan pendinginan yang berkelanjutan sangat penting. Solusi cerdas ini menawarkan keunggulan penting lainnya: Sistem tidak hanya diatur sekali dan kemudian dikelola secara independen, tetapi terus dipantau, diuji, dan dioptimalkan dari jarak jauh oleh penyedia, Factor4Solutions.

Meskipun perusahaan utilitas kota memiliki sistem pemantauan dan personel yang berkualifikasi sendiri, dukungan tambahan dan khusus dari tim ahli Factor4Solutions, dengan pengetahuan mendalam mereka dalam teknologi pendinginan dan optimasi sistem yang didukung AI, merupakan pelengkap yang berharga. Melalui pemantauan jarak jauh berkelanjutan menggunakan AI, sistem sering kali dapat mendeteksi anomali atau potensi masalah sebelum menyebabkan kerusakan. Berkat kembaran digital dan perbandingan data operasi saat ini secara real-time dengan kondisi ideal model, penyimpangan dapat diidentifikasi sejak dini, dan pelanggan dapat diinformasikan secara proaktif tentang kegagalan yang akan datang atau tindakan pemeliharaan yang diperlukan. Hal ini memungkinkan pemeliharaan prediktif dan menghindari waktu henti yang tidak direncanakan. Memastikan kesiapan operasional setiap saat sangat penting bagi perusahaan utilitas kota Karlsruhe, terutama karena kewajiban kontraknya untuk menyediakan pendinginan, khususnya untuk pusat data sensitif di GartenCarée.

Pengenalan dan integrasi solusi

Dari perspektif perusahaan utilitas kota, pengenalan dan implementasi solusi cerdas berjalan lancar dan tanpa komplikasi. Kolaborasi dengan penyedia layanan eksternal, yang sudah mengelola teknologi pengukuran dan kontrol utilitas, sangat penting dalam proses ini.

Bersama-sama, titik data yang dibutuhkan untuk pengaturan perangkat lunak telah diidentifikasi dan disetujui. Factor4Solutions, yang mengelola solusi dari jarak jauh dari lokasinya di Berlin, telah mengkomunikasikan dengan jelas sebelumnya titik data spesifik mana dari sistem kontrol pabrik yang dibutuhkan. Ini termasuk, misalnya, laju aliran, suhu, dan pembacaan yang tepat dari meter panas dan dingin.

Setelah data ini diberikan, perangkat lunak dikonfigurasi dengan sangat cepat. Dalam sehari, sistem pada dasarnya telah disiapkan dan dapat mulai mengumpulkan data dan melakukan analisis awal. Hanya dalam empat hingga enam minggu, analisis komprehensif pertama dari data pabrik telah tersedia. Berdasarkan wawasan yang diperoleh dari analisis ini, sistem dapat disempurnakan lebih lanjut. Misalnya, menjadi jelas titik data tambahan mana yang akan bermanfaat untuk optimasi yang lebih tepat, dan sistem diperluas dan dikalibrasi sesuai dengan itu.

Integrasi yang relatif sederhana dan cepat ini membuat teknologi ini sangat menarik untuk berbagai aplikasi dan industri, di mana pun sistem pendinginan kompleks digunakan dan efisiensinya perlu ditingkatkan.

Amortisasi cepat sebagai argumen kuat untuk memperluas kerja sama

Dampak positif dari optimasi pendinginan cerdas terlihat sangat cepat dan meyakinkan bagi perusahaan utilitas kota Karlsruhe. Perbandingan konsumsi energi tahunan dan produksi pendinginan dengan tahun sebelumnya, meskipun sistem kontrol baru baru beroperasi penuh selama enam bulan, sudah menunjukkan peningkatan efisiensi yang signifikan dan penghematan energi yang terukur.

Aspek ekonomi sangat menggembirakan: periode amortisasi sistem ini sangat singkat. Biaya tahunan untuk menggunakan perangkat lunak dan dukungan berkelanjutan dari spesialis pendingin Factor4Solutions diimbangi oleh penghematan energi yang dicapai dalam lima bulan pertama pengoperasian. Ini berarti bahwa mulai bulan keenam tahun ini dan seterusnya, sistem menghasilkan penghematan biaya bersih yang melebihi biaya sistem awal. Pengembalian investasi (ROI) yang cepat ini merupakan argumen yang kuat untuk menerapkan teknologi semacam ini.

Mengingat pengalaman positif dan peningkatan efisiensi yang telah terbukti, tidak mengherankan jika perusahaan utilitas kota Karlsruhe tidak hanya mempertimbangkan untuk memperluas kolaborasinya dengan Factor4Solutions, tetapi juga telah menerapkannya. Salah satu sistem pendingin milik perusahaan utilitas tersebut kini juga dikelola dan dioptimalkan oleh sistem cerdas ini. Lebih jauh lagi, perusahaan utilitas tersebut mengoperasikan sejumlah sistem pendingin lain dengan berbagai ukuran dan kompleksitas yang berpotensi cocok untuk dioptimalkan menggunakan solusi AI. Karena teknologi ini telah terbukti fleksibel dan dapat diintegrasikan ke hampir semua sistem pendingin umum, ada kemungkinan besar bahwa analisis yang signifikan, peningkatan transparansi, dan potensi penghematan lebih lanjut dapat direalisasikan dalam sistem-sistem ini juga melalui penggunaan AI dan kembaran digital.

Proyek di GartenCarée di Karlsruhe merupakan contoh sukses bagaimana teknologi digital modern – khususnya kecerdasan buatan dan kembaran digital – dapat merevolusi efisiensi energi di sektor yang secara tradisional intensif energi seperti pendinginan. Dengan mengubah fasilitas operasional menjadi sistem yang transparan dan dikendalikan secara cerdas, pemasok energi tidak hanya dapat mencapai penghematan yang signifikan dalam biaya operasional tetapi juga meningkatkan keandalan operasional dan memberikan kontribusi penting untuk mengurangi konsumsi energi dan dengan demikian melindungi iklim. Keberhasilan di perusahaan utilitas kota Karlsruhe menunjukkan bahwa investasi dalam sistem optimasi cerdas berbasis data dengan cepat balik modal dan membuka jalan bagi pasokan energi yang lebih berkelanjutan dan efisien. Penghematan awal yang mengesankan lebih dari 20 persen dan potensi yang diproyeksikan lebih dari 40 persen menggarisbawahi potensi besar yang melekat pada kontrol cerdas dan jaringan sistem energi.

☑️ Dukungan UKM dalam strategi, konsultasi, perencanaan, dan implementasi

☑️ Pembuatan atau penyesuaian kembali strategi digital dan digitalisasi

☑️ Perluasan dan optimalisasi proses penjualan internasional

☑️ Platform perdagangan B2B global & digital

☑️ Pengembangan Bisnis Perintis

Konrad Wolfenstein

Saya akan dengan senang hati menjadi penasihat pribadi Anda.

Anda dapat menghubungi saya dengan mengisi formulir kontak di bawah ini atau cukup hubungi saya di +49 89 89 674 804 (Munich) .

Saya sangat menantikan proyek bersama kita.

Xpert.Digital adalah pusat bagi industri yang berfokus pada digitalisasi, teknik mesin, logistik/intralogistik, dan fotovoltaik.

Dengan solusi Pengembangan Bisnis 360° kami, kami mendukung perusahaan-perusahaan ternama mulai dari bisnis baru hingga layanan purna jual.

Intelijen pasar, smarketing, otomatisasi pemasaran, pengembangan konten, PR, kampanye email, media sosial yang dipersonalisasi, dan pembinaan prospek adalah bagian dari alat digital kami.

Anda dapat menemukan informasi lebih lanjut di: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus