Интеллектуальное холодное производство: пример прикладных ИИ и цифровых близнецов в Карлсруэ Стадтверке

Stadtwerke Karlsruhe: интеллектуальные системы для городских холодных источников

Необходимость более эффективного использования энергии становится все более важной во времена изменения климата и увеличения затрат на энергию. Это относится не только к отоплению и источнику питания, но и к области холодного производства, которая особенно необходима в современных, плотно построенных городских районах и для специализированных приложений, таких как центры обработки данных или медицинские учреждения. Поставщики городской энергии, такие как Stadtwerke Karlsruhe, несут особую ответственность здесь. Вам нужно не только обеспечить безопасность предложения, но и найти инновационные способы снижения эксплуатационных расходов и в то же время вносить вклад в устойчивость. Впечатляющим примером того, как это может быть достигнуто, является оптимизация холодной производства для садовой области кари -сада в Карлсруэ с помощью передовых цифровых технологий.

Будучи муниципальной компанией с около 1100 человек, Stadtwerke Karlsruhe надежно поставляет более 400 000 человек в регионе с основными формами энергии, такими как электроэнергия, природный газ, районный нагрев и питьевую воду. Часть этого широкого спектра задач также включает в себя эксплуатацию и обслуживание сложных энергетических систем для крупных комплексов недвижимости, таких как система подачи охлаждения для садовой каре. Эта область представляет собой многофункциональный строительный комплекс, в котором находится смесь квартир, офисных помещений, медицинских практик, магазинов, ресторанов и критического центра обработки данных. Без перерывов и холодного снабжения на основе потребностей имеет решающее значение для плавной работы всех единиц.

Существующая система охлаждения сада Carées ни в коем случае не проста. Он сочетает в себе различные технологии, чтобы обеспечить наиболее гибкий и потенциально энергоэффективный поставки. Центральным элементом является три аппарата для поглощения грудной клетки, которые дают преимущество, что они не могут работать с дорогим электричеством, но с экологически чистым отоплением округа или даже глазурью с близлежащего нефтеперерабатывающего завода. Эта система дополняется обычной холодной машиной сжатия с двумя всеобъемлющими, которые используются в высоких холодных или конкретных условиях эксплуатации, а также рецидив, который высвобождает избыточное тепло в окружающую среду.

Несмотря на принцип гибкого реагирования на холодные и наружные температуры посредством комбинации различных производителей, муниципальная коммунальная компания Карлсруэ столкнулась с общей проблемой: не хватало подробной прозрачности в отношении фактического потребления энергии общей системы и взаимодействия отдельных компонентов. До введения интеллектуального решения понимание эффективности было по существу ограничено годовым балансом. В конце года вы могли видеть, сколько мегаватт -часов было произведено и сколько электроэнергии и районного отопления было потрачено на это. Тем не менее, подробный анализ того, какой компонент используется в какое время, и было ли это в оптимальном соотношении с генерируемым холодом, был невозможным. Это условие было удачно описано теми, кто ответственен в муниципальных утилитах как своего рода «слепой полет», поскольку потенциал для целевой оптимизации оставался в значительной степени скрытой.

Цель проекта: большая прозрачность и значительное повышение эффективности

Таким образом, четкой целью Stadtwerke Karlsruhe была положить конец этому состоянию прозрачности. Они не только хотели идентифицировать потенциал сбережений, но и активно и автоматически реализовать их. Решение было обнаружено при внедрении автоматизированного управления энергетической системой. Эта система, разработанная специализированным фактором4Solutions, основана на программном обеспечении на основе искусственного интеллекта и использует концепцию цифрового близнеца. Внедрение этой системы позволило в основном новый тип управления охлажденной системой и очень подробный контроль энергии.

Благодаря установке программного обеспечения и необходимых датчиков все энергетические потоки в холодильной системе впервые стали видимыми и поддающимися детальному измерению. Такие параметры, как объёмный расход охлаждённой и охлаждающей воды, температуры в различных точках системы и точное энергопотребление (электричество и централизованное теплоснабжение) каждого отдельного компонента – от абсорберов до компрессоров и насосов и системы обратного охлаждения – теперь регистрируются и оцениваются в режиме реального времени. Эта обширная база данных является ключом к оптимизации. Теперь программное обеспечение может непрерывно анализировать наиболее экономичные режимы работы. Простым, но эффективным примером такого потенциала оптимизации, выявленным благодаря прозрачному сбору данных, является управление насосами. Насосы в холодильных системах часто работают со 100% объёмным расходом, независимо от фактической потребности. Однако подробный анализ показывает, что, в зависимости от требуемой холодопроизводительности и состояния системы, часто бывает достаточно 60% или даже меньше. Ручное или полное управление такими установками приводит к значительному неоправданному потреблению энергии.

Часто упускаемая из виду проблема в холодильных системах, которая становится очевидной только при детальном анализе, — это энергопотребление так называемых вспомогательных агрегатов. Насосы, вентиляторы системы охлаждения или другие вспомогательные агрегаты могут при определённых обстоятельствах потреблять столько же или даже больше, чем сами холодильные агрегаты, особенно если их управление неоптимальное. Более того, во многих системах оптимизация ограничивается отдельными компонентами или идеализированным рабочим состоянием, которое редко достигается в реальности – как правило, менее чем за три процента от общего времени работы. Это приводит к значительным потерям электроэнергии в течение большей части времени работы. Целенаправленное улучшение взаимодействия всех компонентов системы и есть особенность реализованного решения.

Через шесть месяцев: осязаемые успехи и высокий потенциал

Интеллектуальное программное обеспечение Factor4Solutions использует комплексный подход. Вместо того, чтобы рассматривать каждый компонент изолированно, оно рассматривает всю холодильную систему как единое целое. Энергоэксплуатационные расходы всех соответствующих компонентов – чиллеров, насосов, вентиляторов и т. д. – оцениваются совместно. Это становится возможным благодаря использованию цифровых двойников отдельных компонентов и всей системы в целом. Цифровой двойник – это, по сути, виртуальная высокоточная модель, которая отражает реальную систему в режиме реального времени. Эта модель позволяет ИИ рассчитывать различные рабочие сценарии и постоянно определять, как отдельные компоненты должны оптимально взаимодействовать для достижения максимальной эффективности системы.

Система больше не контролируется жесткими, предопределенными схемами (например, определенная машина всегда работает как базовая нагрузка, другая как пиковая нагрузка), но динамическая и нуждающаяся. Выбор и регулирование единиц в настоящее время выбираются на основе текущих погодных условий (температуры внешней температуры), фактической потребности в холоде и определенной эффективности. Благодаря стандартизированным протоколам связи интеллектуальное управление системой доставляет отдельные охлаждения генераторы и вспомогательные подразделения целенаправленным образом и регулирует их производительность. Результатом является компания, которая достигает максимально возможной эффективности на уровне системы в каждой способной ситуации нагрузки и во всех условиях окружающей среды.

Эффективность такого подхода стала очевидной на коммунальном предприятии Карлсруэ вскоре после завершения этапа испытаний и полного ввода системы в эксплуатацию. Уже через первые шесть месяцев после перехода на интеллектуальную систему управления коммунальное предприятие зафиксировало значительное снижение годового потребления электроэнергии – более 20% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Этот рост эффективности напрямую отражается на эксплуатационных расходах и уже привёл к пятизначной экономии всего за шесть месяцев.

Однако, по мнению экспертов, это только начало. Первые шесть месяцев работы в соответствии с новым контролем также включали периоды, в которые система была частично или полностью основана на старом, обычном регулировании. Полный потенциал интеллектуального решения разворачивается в течение полного годового цикла, поскольку оптимальный стиль вождения различных холодных генераторов (поглотитель, сжатие, бесплатное охлаждение) в значительной степени зависит от сезона, температуры наружного и конкретного холода. Расчеты Factor4Solutions, основанные на первых операционных данных и моделировании с цифровым близнецом, предсказывают возможную экономию энергии более 40 процентов в течение всего года работы. Эта амбициозная цель сейчас в достопримечательностях Stadtwerke Karlsruhe.

От баров до Global: МСП завоевывают мировой рынок с помощью умной стратегии – Изображение: Xpert.Digital

В то время, когда цифровое присутствие компании определяет ее успех, задача состоит в том, как сделать это присутствие аутентичным, индивидуальным и масштабным. Xpert.Digital предлагает инновационное решение, которое позиционирует себя как связующее звено между отраслевым центром, блогом и представителем бренда. Он сочетает в себе преимущества каналов коммуникации и продаж на одной платформе и позволяет публиковать материалы на 18 разных языках. Сотрудничество с партнерскими порталами и возможность публикации статей в Новостях Google, а также список рассылки прессы, насчитывающий около 8000 журналистов и читателей, максимизируют охват и видимость контента. Это представляет собой важный фактор во внешних продажах и маркетинге (SMarketing).

Подробнее об этом здесь:

• Аутентичный. Индивидуально. Глобально: стратегия Xpert.Digital для вашей компании

100 -процентная эксплуатационная безопасность посредством интеллектуального наблюдения

В дополнение к чистой энергоэффективности и снижению затрат, безопасность создания компании имеет большое значение для такого поставщика, как Stadtwerke Karlsruhe. Непрерывная доступность холода является обязательной, в частности, при поставке центра обработки данных, где даже краткосрочные сбои могут иметь серьезные последствия. Интеллектуальное решение предлагает здесь еще одно решающее преимущество: система не только настраивается один раз, а затем управляется самим собой, но и навсегда контролируется, проверяется и оптимизируется поставщиком фактора4Solutions.

Хотя муниципальные коммунальные услуги также имеют свои собственные системы наблюдения и квалифицированный персонал, дополнительная специализированная медицинская помощь команды экспертов от Factor4Solutions с их глубокими ноу-хау в области технологии холодильника, а оптимизация системы AI представляет собой ценное дополнение. Постоянный дистанционный мониторинг с использованием ИИ часто может распознавать аномалии или потенциальные проблемы, прежде чем он ведет. Благодаря цифровому близнецу и сравнению с текущими операционными данными в реальном времени с идеальным состоянием модели, можно на раннем этапе идентифицировать отклонения и активно информировать клиентов о надвигающихся неудачах или необходимых мерах по техническому обслуживанию. Это обеспечивает прогнозное обслуживание и избегает незапланированных стандартов. Гарантия бизнес -способностей всегда имеет основополагающее значение для Stadtwerke Karlsruhe, не в последнюю очередь из -за договорного обязательства по предоставлению ссылок, особенно для конфиденциального центра обработки данных в саду.

Введение и интеграция решения

Введение и внедрение интеллектуального решения было плавным и несложным с точки зрения муниципальной полезности. Сотрудничество с внешним поставщиком услуг, который уже контролирует технологию измерения и контроля муниципальной полезности, было важно.

Вместе точки данных, необходимые для настройки программного обеспечения, были идентифицированы и выпущены. Factor4Solutions, которые контролировали решение из своего местоположения в Берлине от удаленного, явно сообщили заранее, какие конкретные точки данных из системы требовались. Это включало, например, объемные потоки, температуры и точные значения тепла и холодных метров.

После того, как эти данные были предоставлены, программное обеспечение было настроено очень быстро. Система была принципиально установлена ​​в течение одного дня и смогла запустить получение данных и первые анализы. Через четыре -шесть недель был доступен первый всесторонний анализ системных данных. Основываясь на знаниях, полученных в результате этого анализа, система могла бы быть в дальнейшем. Например, стало ясно, какие дополнительные точки данных будут полезны для еще более точной оптимизации, и система была расширена и соответствующим образом откалибрована.

Эта относительно простая и быстрая интеграция делает технологию интересной для различных приложений и отраслей, где бы ни использовались сложные системы охлаждения, и их эффективность должна быть повышена.

Быстрая амортизация как сильный аргумент в пользу расширения сотрудничества

Положительные последствия интеллектуальной оптимизации холода были очень быстрыми и убедительными для Stadtwerke Karlsruhe. Взгляд на годовое энергопотребление и производство охлаждения по сравнению с предыдущим годом, даже если новый контроль работал только в течение всего диапазона в течение шести месяцев, показал значительное повышение эффективности и измеримой экономии энергии.

Экономическое рассмотрение особенно приятно: период амортизации системы удивительно короткий. Годовые затраты, которые понесены для использования программного обеспечения, и постоянную поддержку специалистами по технологиям охлаждения от факторов, которые уже компенсируются за счет экономии энергии, достигнутой в течение первых пяти рабочих месяцев. Это означает, что система уже генерирует экономию средств, которая выходит за рамки затрат на систему с шестого месяца года. Этот быстрый возврат инвестиций (ROI) является сильным аргументом для реализации таких технологий.

Ввиду положительного опыта и доказанного повышения эффективности, неудивительно, что Stadtwerke Karlsruhe не только рассматривает сотрудничество с Factor4solutions, но и уже реализует. Еще одна система холодного снабжения от Stadtwerke в настоящее время также контролируется и оптимизируется интеллектуальной системой. Кроме того, муниципальные утилиты управляют рядом других холодных систем разных размеров и сложности, которые потенциально имеют право на оптимизацию решения ИИ. Поскольку технология оказалась гибкой и интегрированной практически во всех общих системах простуды, вероятность того, что в этих системах также можно реализовать значительные анализы, повышение прозрачности и другие сбережения.

Проект в GartenCarée в Карлсруэ является успешным примером того, как современные цифровые технологии – в частности искусственный интеллект и цифровые двойники – могут произвести революцию в энергоэффективности в традиционно энергоёмком секторе, таком как холодильное оборудование. Преобразуя действующие объекты в прозрачные, интеллектуально управляемые системы, поставщики энергии могут не только значительно сократить эксплуатационные расходы, но и повысить эксплуатационную надёжность, а также внести важный вклад в сокращение энергопотребления и, следовательно, в защиту климата. Успех коммунальных предприятий Карлсруэ демонстрирует, что инвестиции в интеллектуальные системы оптимизации на основе данных быстро окупаются и прокладывают путь к более устойчивому и эффективному энергоснабжению. Первоначальная впечатляющая экономия более 20% и прогнозируемый потенциал более 40% подчёркивают огромный потенциал интеллектуального управления и сетевого взаимодействия энергосистем.

☑️ Поддержка МСП в разработке стратегии, консультировании, планировании и реализации.

☑️ Создание или корректировка цифровой стратегии и цифровизации.

☑️ Расширение и оптимизация процессов международных продаж.

☑️ Глобальные и цифровые торговые платформы B2B

☑️ Пионерское развитие бизнеса

Конрад Вольфенштейн

Буду рад стать вашим личным консультантом.

Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму ниже, или просто позвонить мне по телефону +49 89 89 674 804 (Мюнхен) .

Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.

Xpert.Digital — это промышленный центр с упором на цифровизацию, машиностроение, логистику/внутреннюю логистику и фотоэлектрическую энергетику.

С помощью нашего решения для развития бизнеса на 360° мы поддерживаем известные компании, начиная с нового бизнеса и заканчивая послепродажным обслуживанием.

Аналитика рынка, маркетинг, автоматизация маркетинга, разработка контента, PR, почтовые кампании, персонализированные социальные сети и привлечение потенциальных клиентов являются частью наших цифровых инструментов.

Вы можете найти больше по адресу: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus