Inteligentna produkcja zimna: przykład zastosowanych AI i cyfrowych bliźniaków w Karlsruhe Stadtwerke

Stadtwerke Karlsruhe: Inteligentne systemy na zimno

Potrzeba bardziej wydajnego wykorzystania energii staje się coraz ważniejsza w czasach zmian klimatu i zwiększania kosztów energii. Dotyczy to nie tylko ogrzewania i zasilania, ale także obszaru produkcji zimnej, która jest szczególnie niezbędna w nowoczesnych, gęsto zbudowanych obszarach miejskich oraz w przypadku specjalistycznych zastosowań, takich jak centra danych lub placówki medyczne. Miejskie dostawcy energii, tacy jak Stadtwerke Karlsruhe, ponoszą tutaj szczególną odpowiedzialność. Musisz nie tylko zapewnić bezpieczeństwo podaży, ale także znaleźć innowacyjne sposoby zmniejszenia kosztów operacyjnych, a jednocześnie wkład w zrównoważony rozwój. Imponującym przykładem tego, jak można to osiągnąć, jest optymalizacja zimnej produkcji dla obszaru Garden Carée w Karlsruhe przy pomocy zaawansowanych technologii cyfrowych.

Jako spółka miejska z około 1100 pracowników, Stadtwerke Karlsruhe niezawodnie dostarcza ponad 400 000 osób w regionie niezbędnych form energii, takich jak energia elektryczna, gaz ziemny, ogrzewanie okręgowe i woda pitna. Część tej szerokiej gamy zadań obejmuje również eksploatację i utrzymanie złożonych systemów energetycznych dla dużych kompleksów nieruchomości, takich jak system zaopatrzenia w chłodnicę dla ogrodowej Carée. Obszar ten jest wielofunkcyjnym kompleksem budowlanym, w którym mieszka mieszanka mieszkań, przestrzeni biurowej, praktyk medycznych, linii sklepowej, restauracji i krytycznego centrum danych. Zimna zaopatrzenie bez zakłóceń i potrzebne są za podaż zimna dla płynnego działania wszystkich jednostek.

Istniejący system chłodniczy w ogrodzie Carées nie jest w żadnym wypadku prosty. Łączy różne technologie, aby umożliwić najbardziej elastyczne i potencjalnie energetyczne zasilanie. Centralnym punktem są trzy maszyny absorpcyjne, które oferują przewagę, że nie można ich obsługiwać drogą elektrycznością, ale z przyjaznym dla środowiska ogrzewanie okręgowym, a nawet szkliwa z pobliskiej rafinerii. System ten uzupełnia konwencjonalną zimną maszynę do kompresyjną z dwoma kompleksami, która jest stosowana w wysokich warunkach pracy lub określonych warunkach pracy, a także nawrotu, które uwalnia nadmiar ciepła do środowiska.

Pomimo zasady elastycznej reakcji na zimne i zewnętrzne temperatury poprzez kombinację różnych producentów, Municipal Utility Company Karlsruhe stanęła przed powszechnym wyzwaniem: brakowało szczegółowej przejrzystości na temat faktycznego zużycia energii całego systemu i wzajemnego oddziaływania poszczególnych komponentów. Przed wprowadzeniem inteligentnego rozwiązania wgląd w wydajność był zasadniczo ograniczony do rocznego bilansu. Pod koniec roku można było zobaczyć, ile megawatowych godzin przeziębienia zostało wyprodukowanych i ile wydano na to energii elektrycznej i ogrzewania okręgowego. Jednak szczegółowa analiza tego, który komponent zastosował w tym czasie i czy był to w optymalnym stosunku do wygenerowanego przeziębienia, nie była możliwa. Ten warunek został trafnie opisany przez osoby odpowiedzialne w komunalnych użyteczności publicznej jako rodzaj „niewidomego lotu”, ponieważ potencjał docelowych optymalizacji pozostał w dużej mierze ukryty.

Cel projektu: większa przejrzystość i znaczny wzrost wydajności

Dlatego wyraźnym celem Stadtwerke Karlsruhe było zatem zakończenie tego stanu przejrzystości. Chcieli nie tylko zidentyfikować potencjał oszczędnościowy, ale także aktywnie i automatycznie je wdrażać. Rozwiązanie znaleziono we wdrażaniu automatycznego zarządzania systemem energii. Ten system, opracowany przez specjalistyczne Factor4Solutions, opiera się na oprogramowaniu opartym na sztucznej inteligencji i wykorzystuje koncepcję cyfrowego bliźniaka. Wprowadzenie tego systemu umożliwiło zasadniczo nowy rodzaj kontroli systemu chłodnictwa i bardzo szczegółowe kontrola energii.

Instalując oprogramowanie i niezbędne czujniki, wszystkie przepływy energii w systemie chłodniczym stały się widoczne i mierzalne po raz pierwszy. Parametry, takie jak przepływ objętości wody zimnej i chłodzącej, temperatury w różnych punktach systemu, a także dokładne zużycie energii (energia elektryczna i ogrzewanie okręgowe) każdego pojedynczego komponentu- od absorbów do sprężarki i pomp do chłodzenia powrotnego- są teraz rejestrowane i oceniane w czasie rzeczywistym. Ta kompleksowa podstawa danych jest kluczem do optymalizacji. Oprogramowanie może teraz stale analizować, które stany operacyjne są najbardziej ekonomiczne. Prostym, ale skutecznym przykładem takiego potencjału optymalizacji, który jest odkryty przez przezroczyste pozyskiwanie danych, jest kontrola pomp. Pompy w systemach zimnych często działają niezależnie od rzeczywistej potrzeby z 100 -procentowym przepływem objętości. Jednak szczegółowa analiza pokazuje, że w zależności od wymaganych usług chłodniczych i statusu systemu 60 procent lub nawet mniej byłoby również. Rezultat instrukcji lub zryczałtowania obsługuje takie jednostki prowadzące do znacznego, niepotrzebnego zużycia energii.

Często pomijany problem w systemach zimnych, który jest widoczny tylko poprzez szczegółową analizę, jest zużycie energii podrzędnych jednostek pomocniczych. Pompy, wentylatory w chłodzeniu powrotu lub inne środki boczne mogą mieć podobne lub nawet wyższe zużycie energii elektrycznej niż faktyczni producenci chłodzenia, szczególnie jeśli nie są optymalnie kontrolowane. W wielu roślinach optymalizacja jest również ograniczona do indywidualnego komponentu lub wyidealizowanego stanu roboczego, który rzadko osiąga się w rzeczywistości - zwykle w mniej niż trzech procentach wszystkich godzin pracy. W rezultacie podczas dominującej operacji marnowane są znaczne ilości energii elektrycznej. Ukierunkowana poprawa interakcji wszystkich komponentów systemu jest dokładnie specjalizacją wdrożonego rozwiązania.

Po sześciu miesiącach: namacalne sukcesy i wysoki potencjał

Inteligentne oprogramowanie Factor4Solutions podchodzi do całościowego podejścia. Nie uwzględnia każdego elementu w izolacji, ale cały system zimny jako jednostkę dynamiczną. Energiczne wydatki operacyjne wszystkich odpowiednich agregatów - zimnych producentów, pomp, fanów itp. - są oceniane razem. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu cyfrowych bliźniaków poszczególnych komponentów i całego systemu. Cyfrowy bliźniak jest w zasadzie wirtualnym, wysokim modelem, który odzwierciedla prawdziwy system w czasie rzeczywistym. Ten model pozwala sztucznej inteligencji obliczyć różne scenariusze operacyjne i ciągłe określenie, w jaki sposób poszczególne komponenty muszą współpracować, aby osiągnąć maksymalną wydajność systemu.

System nie jest już kontrolowany przez sztywne, predefiniowane schematy (np. Pewna maszyna zawsze działa jako obciążenie podstawowe, inne jako obciążenie szczytowe), ale dynamiczne i potrzebne. Wybór i regulacja jednostek są teraz wybierane na podstawie bieżących warunków pogodowych (temperatura zewnętrzna), faktycznego zapotrzebowania na zimno i określonej wydajności. Dzięki standardowym protokołom komunikacji inteligentne zarządzanie systemem zapewnia poszczególne generatory chłodzenia i jednostki pomocnicze w sposób ukierunkowany i reguluje ich wydajność. Rezultatem jest firma, która osiąga najwyższą możliwą wydajność na poziomie systemu w każdej możliwej sytuacji obciążenia i we wszystkich warunkach środowiskowych.

Skuteczność tego podejścia wykazał Stadtwerke Karlsruhe krótko po zakończeniu fazy testowej i pełnego uruchomienia systemu. Już w pierwszych sześciu miesiącach po przejściu na inteligentną kontrolę, komunalne narzędzia były w stanie zarejestrować znaczne zmniejszenie zużycia energii elektrycznej - oszczędność o ponad 20 procent w porównaniu z tym samym okresem w poprzednim roku. Ten wzrost wydajności znajduje odzwierciedlenie w kosztach operacyjnych i doprowadziło do oszczędności finansowej w przedziale pięciokierunkowym w ciągu tych sześciu miesięcy.

Jednak według ekspertów jest to dopiero początek. Pierwsze sześć miesięcy działalności w ramach nowej kontroli obejmowało również okresy, w których system był częściowo lub całkowicie oparty na starym, konwencjonalnym regulacji. Pełny potencjał inteligentnego rozwiązania rozwija się w pełnym rocznym cyklu, ponieważ optymalny styl jazdy różnych generatorów zimnych (absorbator, kompresja, bezpłatne chłodzenie) w dużej mierze zależy od sezonu, temperatury zewnętrznej i konkretnych wymagań na zimno. Obliczenia współczynników 4Solutions, oparte na pierwszych danych operacyjnych i symulacjach z cyfrowym bliźniakiem, przewidują możliwe oszczędność energii w wysokości ponad 40 procent w ciągu całego roku pracy. Ten ambitny cel jest teraz w widoku Stadtwerke Karlsruhe.

Od lokalnego do globalnego: MŚP podbijają rynek globalny dzięki sprytnym strategiom - Zdjęcie: Xpert.Digital

W czasach, gdy obecność cyfrowa firmy decyduje o jej sukcesie, wyzwaniem jest to, jak uczynić tę obecność autentyczną, indywidualną i dalekosiężną. Xpert.Digital oferuje innowacyjne rozwiązanie, które pozycjonuje się jako skrzyżowanie centrum branżowego, bloga i ambasadora marki. Łączy zalety kanałów komunikacji i sprzedaży w jednej platformie i umożliwia publikację w 18 różnych językach. Współpraca z portalami partnerskimi oraz możliwość publikowania artykułów w Google News oraz lista dystrybucyjna prasy obejmująca około 8 000 dziennikarzy i czytelników maksymalizuje zasięg i widoczność treści. Stanowi to istotny czynnik w sprzedaży zewnętrznej i marketingu (SMmarketing).

Więcej na ten temat tutaj:

• Autentyczny. Indywidualnie. Globalnie: Strategia Xpert.Digital dla Twojej firmy

100 -procentowe bezpieczeństwo operacyjne poprzez inteligentny nadzór

Oprócz czystej efektywności energetycznej i redukcji kosztów, bezpieczeństwo w firmie tworzenia ma ogromne znaczenie dla dostawcy takiego jak Stadtwerke Karlsruhe. Ciągła dostępność przeziębienia jest w szczególności obowiązkowa przy dostarczaniu centrum danych, w którym nawet niepowodzenia krótkoterminowe mogą mieć poważne konsekwencje. Inteligentne rozwiązanie oferuje tutaj kolejną decydującą przewagę: system jest nie tylko konfigurowany raz, a następnie zarządzany, ale jest na stałe monitorowany, sprawdzany i zoptymalizowany przez dostawcę Factor4Solutions.

Chociaż komunalne użyteczności publiczne mają również własne systemy nadzoru i wykwalifikowanego personelu, dodatkowa, specjalistyczna opieka zespołu ekspertów z Factor4Solutions z ich głęboką wiedzą w dziedzinie technologii chłodniczej i optymalizacji systemu opartego na AI stanowi cenny dodatek. Stałe zdalne monitorowanie za pomocą sztucznej inteligencji może często rozpoznać anomalie lub potencjalne problemy przed ich prowadzeniem. Dzięki cyfrowemu podwójnemu porównanie obecnych danych operacyjnych w czasie rzeczywistym z idealnym stanem modelu możliwe jest wcześniejsze zidentyfikowanie odchyleń i proaktywnie informowanie klientów o nadchodzących awariach lub niezbędnych środkach konserwacyjnych. Umożliwia to konserwację predykcyjną i pozwala uniknąć nieplanowanych standardów. Gwarancja zdolności biznesowych przez cały czas ma fundamentalne znaczenie dla Stadtwerke Karlsruhe, zwłaszcza ze względu na umowną obowiązek dostarczania odniesień, szczególnie do poufnego centrum danych w ogrodzie.

Wprowadzenie i integracja rozwiązania

Wprowadzenie i wdrożenie inteligentnego rozwiązania było płynne i nieskomplikowane z perspektywy użyteczności miejskiej. Niezbędna była współpraca z zewnętrznym dostawcą usług, który już nadzoruje technologię pomiaru i kontroli użyteczności miejskiej.

Razem punkty danych wymagane do konfiguracji oprogramowania zostały zidentyfikowane i zwolnione. Factor4Solutions, które kontrolowały rozwiązanie z jego lokalizacji w Berlinie z pilota, wyraźnie przekazały wcześniej, które konkretne punkty danych z systemu były wymagane. Obejmowało to na przykład przepływy objętości, temperatury i dokładne wartości ciepła i mierników zimnych.

Po dostarczeniu tych danych oprogramowanie zostało skonfigurowane bardzo szybko. System został zasadniczo ustawiony w ciągu jednego dnia i był w stanie rozpocząć pozyskiwanie danych i najpierw analizy. Po zaledwie czterech do sześciu tygodniach dostępna była pierwsza kompleksowa analiza danych systemowych. W oparciu o wiedzę uzyskaną z tej analizy system może być jeszcze bardziej w pełni połączony. Na przykład stało się jasne, które dodatkowe punkty danych byłyby pomocne dla jeszcze bardziej precyzyjnej optymalizacji, a system został odpowiednio rozszerzony i skalibrowany.

Ta stosunkowo prosta i szybka integracja sprawia, że ​​technologia interesująca dla różnych aplikacji i branż, gdziekolwiek są używane złożone systemy chłodzenia, a ich wydajność ma zostać zwiększona.

Szybka amortyzacja jako silny argument za rozszerzeniem współpracy

Pozytywne skutki inteligentnej optymalizacji zimna były bardzo szybkie i przekonujące dla Stadtwerke Karlsruhe. Spojrzenie na roczne zużycie energii i produkcję chłodnictwa w porównaniu z rokiem poprzednim, nawet jeśli nowa kontrola działała tylko w pełnym zakresie przez sześć miesięcy, wykazał znaczny wzrost wydajności i mierzalne oszczędności energii.

Rozważanie gospodarcze jest szczególnie satysfakcjonujące: okres amortyzacji systemu jest niezwykle krótki. Roczne koszty poniesione na korzystanie z oprogramowania i ciągłe wsparcie przez specjalistów ds. Technologii chłodnictwa z Factor4Solutions są już kompensowane przez oszczędności energii osiągnięte w ciągu pierwszych pięciu miesięcy operacyjnych. Oznacza to, że system generuje już oszczędności kosztów, które wykraczają poza koszty systemu z szóstego miesiąca roku. Ten szybki zwrot z inwestycji (ROI) jest silnym argumentem za wdrożeniem takich technologii.

Ze względu na pozytywne doświadczenia i sprawdzony wzrost wydajności, nic dziwnego, że Stadtwerke Karlsruhe nie tylko rozważa współpracę z czynnikami, ale już wdraża. Kolejny system zaopatrzenia w STADTWERKE jest teraz również nadzorowany i zoptymalizowany przez system inteligentny. Ponadto komunalne narzędzia obsługują szereg innych zimnych systemów o różnych rozmiarach i złożoności, które potencjalnie kwalifikują się do optymalizacji rozwiązania AI. Ponieważ technologia okazała się elastyczna i zintegrowana w prawie wszystkich systemach zimnych, szanse są dobre, że znaczące analizy, przyrosty przejrzystości i inny potencjał oszczędnościowy mogą być również realizowane w tych systemach przy użyciu sztucznej inteligencji i cyfrowych bliźniaków.

Projekt w Garden Carée w Karlsruhe jest udanym przykładem tego, jak nowoczesne technologie cyfrowe - w szczególności sztuczna inteligencja i cyfrowe bliźniaki - mogą zrewolucjonizować efektywność energetyczną w tradycyjnie energii, takiej jak chłodzenie. Przekształcając systemy operacyjne w przezroczyste, inteligentnie kontrolowane systemy, dostawcy energii mogą nie tylko zaoszczędzić znaczne koszty operacyjne, ale także zwiększyć bezpieczeństwo operacyjne i wnieść istotny wkład w zmniejszenie zużycia energii, a tym samym na ochronę klimatu. Sukces w Stadtwerke Karlsruhe pokazuje, że inwestycje w inteligentne, oparte na danych systemy optymalizacyjne szybko oczekują i utorują drogę dla bardziej zrównoważonego i wydajnego dostaw energii. Początkowo imponujące oszczędności wynoszące ponad 20 procent i przewidywany potencjał ponad 40 procent podkreślają ogromny potencjał, jakim jest inteligentna kontrola i nawiązywanie kontaktów systemów energetycznych.

☑️ Wsparcie MŚP w zakresie strategii, doradztwa, planowania i wdrażania

☑️ Stworzenie lub dostosowanie strategii cyfrowej i cyfryzacji

☑️Rozbudowa i optymalizacja procesów sprzedaży międzynarodowej

☑️ Globalne i cyfrowe platformy handlowe B2B

☑️ Pionierski rozwój biznesu

Konrada Wolfensteina

Chętnie będę Twoim osobistym doradcą.

Możesz się ze mną skontaktować wypełniając poniższy formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 89 89 674 804 (Monachium) .

Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.

Xpert.Digital to centrum przemysłu skupiające się na cyfryzacji, inżynierii mechanicznej, logistyce/intralogistyce i fotowoltaice.

Dzięki naszemu rozwiązaniu do rozwoju biznesu 360° wspieramy znane firmy od rozpoczęcia nowej działalności po sprzedaż posprzedażną.

Wywiad rynkowy, smarketing, automatyzacja marketingu, tworzenie treści, PR, kampanie pocztowe, spersonalizowane media społecznościowe i pielęgnacja leadów to część naszych narzędzi cyfrowych.

Więcej informacji znajdziesz na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus