インテリジェントコールドプロダクション：カールスルーエスタッドウェルケの応用AIおよびデジタル双子の例

Stadtwerke Karlsruhe：都市の冷たい供給のためのインテリジェントシステム

エネルギーをより効率的に使用する必要性は、気候変動の時代とエネルギーコストの増加においてますます重要になっています。これは、暖房と電力供給だけでなく、近代的で密集した都市部で特に不可欠であり、データセンターや医療施設などの専門的なアプリケーションにも特に不可欠である冷たい生産のエリアにも適用されます。 Stadtwerke Karlsruheなどの都市エネルギーサプライヤーは、ここで特別な責任を負っています。供給のセキュリティを確保するだけでなく、運用コストを削減し、同時に持続可能性に貢献する革新的な方法を見つける必要があります。これを達成する方法の印象的な例は、高度なデジタルテクノロジーの助けを借りて、カールスルーエのガーデンカレエリアのコールドプロダクションの最適化です。

約1,100人の従業員を抱える市営企業として、Stadtwerke Karlsruheは、電気、天然ガス、地区暖房、飲料水などの本質的なエネルギーを持つ地域に40万人を超える人々を確実に供給しています。この幅広いタスクの一部には、ガーデンカレ用の冷蔵供給システムなど、大規模な不動産施設向けの複雑なエネルギーシステムの運用とメンテナンスも含まれます。このエリアは、アパート、オフィススペース、医療慣行、ショップライン、レストラン、重要なデータセンターの混合物を収容する多機能の建物の複合施設です。中断のないものとニーズベースの冷たい供給は、すべてのユニットのスムーズな動作にとって非常に重要です。

ガーデンカレの既存の冷蔵システムは、決して簡単ではありません。さまざまな技術を組み合わせて、最も柔軟で潜在的にエネルギー効率の高い供給を可能にします。センターピースは、高価な電気ではなく、環境に優しい地区暖房や近くの製油所からのgl薬でさえ操作できないという利点を提供する3つの吸収胸部機械です。このシステムは、高温または特定の動作条件で使用される2人の包括的な2人の包括的な冷たいコールドマシンと、環境への過剰な熱を放出する再発によって補完されます。

異なる生産者の組み合わせを通じて寒さと外部の気温に柔軟に反応する原則にもかかわらず、カールスルーエ市のユーティリティ会社は共通の課題に直面しました。インテリジェントソリューションが導入される前は、効率性に関する洞察は、基本的に年間貸借対照表に限定されていました。年末には、寒冷時間が何回生産され、どれだけの電力と地区の暖房が費やされたかを見ることができました。ただし、どのコンポーネントが何時に使用されているか、これが生成されたコールドと最適な比率であったかどうかの詳細な分析は不可能でした。この状態は、ターゲットを絞った最適化の可能性がほとんど隠されたままであったため、市の公益事業の責任者によって一種の「盲目の飛行」として適切に説明されました。

プロジェクトの目標：効率の透明性と大幅な向上

したがって、Stadtwerke Karlsruheの明確な目標は、この透明性の状態を終わらせることでした。彼らは、貯蓄の可能性を特定したいだけでなく、それらを積極的かつ自動的に実装したいと考えていました。このソリューションは、自動エネルギーシステム管理の実装で見つかりました。スペシャリストファクター4ソリューションによって開発されたこのシステムは、AIベースのソフトウェアに基づいており、デジタルツインの概念を使用しています。このシステムの導入により、冷凍システムの根本的に新しいタイプの制御と非常に詳細なエネルギー制御が可能になりました。

ソフトウェアと必要なセンサーをインストールすることにより、冷蔵システム内のすべてのエネルギーフローが初めて可視され、測定可能になりました。寒さと冷却水の体積流量、システムの異なるポイントでの温度、吸収体からコンプレッサー、ポンプ、リターン冷却までの個々のコンポーネントの正確なエネルギー消費量（電気と地区加熱）などのパラメーターがリアルタイムで記録および評価されます。この包括的なデータベースは、最適化の鍵です。ソフトウェアは、どの動作状態が最も経済的であるかを継続的に分析できるようになりました。透明なデータ収集によって明らかにされるこのような最適化の可能性のシンプルだが効果的な例は、ポンプの制御です。コールドシステムのポンプは、100％のボリュームフローで実際のニーズに関係なく実行されることがよくあります。ただし、詳細な分析では、必要な冷蔵サービスとシステムステータスに応じて、60％以下が十分であることが十分であることが示されています。マニュアルまたはフラットレートは、そのようなユニットを動作させ、重要で不必要な消費電力につながります。

詳細な分析によってのみ見えるコールドシステムで頻繁に見落とされがちな問題は、SOコールされた補助ユニットの消費電力です。ポンプ、返品冷却のファン、または反対側のエージェントは、特に最適に制御されていない場合、実際の冷蔵生産者と同様またはさらに高い電力消費を持っている可能性があります。多くの植物では、最適化は個々のコンポーネントまたは現実にはめったに達成されない理想化された動作状態に限定されています - 通常、すべての営業時間の3％未満です。その結果、主要な手術中にかなりの量の電気エネルギーが無駄になります。システムのすべてのコンポーネントの相互作用のターゲットを絞った改善は、実装されたソリューションの専門性です。

6か月後：有形の成功と高い可能性

Factor4Solutionsのインテリジェントソフトウェアは、全体的なアプローチを追求しています。すべてのコンポーネントを単独で考慮するのではなく、コールドシステム全体を動的ユニットとして考慮します。関連するすべての集合体のエネルギッシュな営業費用 - 冷たい生産者、ポンプ、ファンなど - が一緒に評価されます。これは、個々のコンポーネントとシステム全体のデジタルツインを使用することで可能になります。デジタルツインは、基本的には、実際のシステムをリアルタイムで反映する仮想で高精度モデルです。このモデルにより、AIはさまざまな動作シナリオを計算し、個々のコンポーネントが最大のシステム効率を実現するためにどのように連携しなければならないかを継続的に決定できます。

システムは、剛性の事前定義されたスキームによって制御されなくなりました（たとえば、特定のマシンは常にベース負荷として、ピーク負荷として異なるものとして実行されます）が、動的でニーズ指向です。ユニットの選択と規制は、現在の気象条件（外の温度）、実際の寒冷要件、および決定された効率に基づいて選択されています。標準化された通信プロトコルを通じて、Intelligent System Managementは、個々の冷凍ジェネレーターと補助ユニットをターゲットを絞った方法で提供し、パフォーマンスを調整します。その結果、考えられるあらゆる負荷状況およびすべての環境条件下で、システムレベルで可能な限り最高の効率を達成する企業が得られます。

このアプローチの有効性は、テストフェーズが完了し、システムの完全な試運転が完了した直後に、Stadtwerke Karlsruheによって示されました。インテリジェントコントロールへの切り替えから最初の6か月後には、自治体の公益事業者は電気エネルギー消費の大幅な削減を記録することができました。これは、前年の同じ期間と比較して20％以上の節約です。この効率の向上は、運用コストに反映されており、この6か月以内に5桁の範囲で金銭的節約をもたらしました。

しかし、専門家によると、これは始まりに過ぎません。新しい制御下での最初の6か月の操作には、システムが古い従来の規制に部分的または完全に基づいている期間も含まれていました。さまざまなコールドジェネレーターの最適な運転スタイル（吸収体、圧縮、自由冷却）の最適な駆動スタイルは、季節、外の温度、特定の寒冷要件に大きく依存するため、インテリジェントソリューションの完全な潜在能力は完全な年間サイクルで展開されます。最初の操作データとデジタルツインとのシミュレーションに基づいた因子4solutionsの計算は、1年間で40％以上の省エネの節約を予測します。この野心的な目標は、今やスタッドウェルケ・カールスルーエの視界にあります。

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インテリジェントな監視による100％の運用安全性

純粋なエネルギー効率とコスト削減に加えて、Stadtwerke Karlsruheのようなサプライヤーにとって、創造の会社の安全性は非常に重要です。特に、寒さの継続的な可用性は、データセンターを供給する場合に必須です。この場合、短期的な障害でも深刻な結果をもたらす可能性があります。インテリジェントソリューションは、ここで別の決定的な利点を提供します。システムは一度セットアップされてから管理されるだけでなく、プロバイダーファクター4ソリューションによって永続的に監視、チェック、最適化されます。

市営ユーティリティには独自の監視システムと資格のあるスタッフもありますが、Factor 4solutionsの専門家チームによる追加の専門的なケアは、冷凍テクノロジーとAIベースのシステム最適化の分野での深いノウハウを備えており、貴重な追加を表しています。 AIを使用した永続的なリモートモニタリングは、しばしば異常または潜在的な問題を導く前に認識できます。デジタルツインと現在の動作データとモデルの理想的な状態のリアルタイム比較のおかげで、逸脱を早期に特定し、差し迫った失敗または必要なメンテナンス対策について顧客に積極的に通知することができます。これにより、予測的なメンテナンスが可能になり、計画されていない標準が回避されます。ビジネス能力の保証は、特にガーデンカレのデリケートなデータセンターに参照を提供する契約上の義務のために、常にStadtwerke Karlsruheにとって根本的に重要です。

ソリューションの紹介と統合

インテリジェントソリューションの導入と実装は、自治体のユーティリティの観点からスムーズで複雑ではありませんでした。市営ユーティリティの測定および制御技術を既に監督している外部サービスプロバイダーとの協力が不可欠でした。

一緒に、ソフトウェアのセットアップに必要なデータポイントが特定され、リリースされました。リモートからベルリンのその場所からソリューションを制御した因子4solutionsは、システムのシステムからの特定のデータポイントが必要であることを事前に明確に通知していました。これには、たとえば、熱量、温度、熱および寒冷メーターの正確な値が含まれます。

このデータが提供された後、ソフトウェアは非常に迅速に構成されました。システムは1日以内に基本的に設定されており、データ収集と最初の分析を開始することができました。わずか4〜6週間後、システムデータの最初の包括的な分析が利用可能になりました。この分析から得られた知識に基づいて、システムはさらに微調整される可能性があります。たとえば、どの追加データポイントがさらに正確な最適化に役立つかが明らかになり、それに応じてシステムが拡張され、校正されました。

この比較的シンプルで迅速な統合により、複雑な冷却システムが使用されていて、その効率が向上する場所では、さまざまなアプリケーションや業界にとってテクノロジーが興味深いものになります。

協力の拡大のための強力な議論としての迅速な償却

インテリジェントなコールド最適化のプラスの効果は、Stadtwerke Karlsruheにとって非常に迅速かつ説得力がありました。新しいコントロールが6か月間フルレンジにしか機能しなかったとしても、前年と比較した年間エネルギー消費と冷凍の生産を見ると、効率と測定可能な省エネの大幅な増加が示されました。

経済的考慮は特に満足しています。システムの償却期間は非常に短いです。ソフトウェアの使用のために発生した年間コストと、因子4ソリューションからの冷凍テクノロジーの専門家による継続的なサポートは、最初の5か月以内に達成されたエネルギー節約によってすでに補償されています。これは、システムがすでに年間6か月目からシステムコストを超えるコスト削減を生成することを意味します。この高速投資収益率（ROI）は、このような技術の実装に関する強力な議論です。

前向きな経験と実証済みの効率の増加を考慮して、Stadtwerke KarlsruheがFactor4solutionsとの協力を考慮するだけでなく、すでに実装していることは驚くことではありません。 Stadtwerkeのもう1つのコールド供給システムは、インテリジェントシステムによって監督され、最適化されています。さらに、市営ユーティリティは、さまざまなサイズと複雑さの他の多くのコールドシステムを運用しています。これは、AIソリューションの最適化に適格な可能性があります。このテクノロジーは、ほぼすべての一般的なコールドシステムに柔軟で統合されていることが証明されているため、AIおよびデジタル双子を使用して、これらのシステムでは、重要な分析、透明性の向上、その他の節約の可能性も実現できる可能性があります。

カールスルーエのガーデンカレのプロジェクトは、現代のデジタルテクノロジー、特に人工知能とデジタル双子が、冷凍などの伝統的なエネルギー集約型エリアでエネルギー効率に革命をもたらすことができるという成功した例です。オペレーティングシステムを透明でインテリジェントなシステムに変換することにより、エネルギーサプライヤーは大幅なオペレーティングコストを節約するだけでなく、運用の安全性を高め、エネルギー消費の削減と気候保護に重要な貢献をすることもできます。 Stadtwerke Karlsruheでの成功は、スマートなデータベースの最適化システムへの投資は、より持続可能で効率的なエネルギー供給への道を迅速に期待し、舗装することを示しています。最初は20％以上の印象的な節約と40％以上の予測可能性は、エネルギーシステムのインテリジェントな制御とネットワークである大きな可能性を強調しています。

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