Интелигентно хлађење: Пример примењене вештачке интелигенције и дигиталних близанаца у комуналном предузећу Карлсруе

Комуналне услуге Карлсруеа: Интелигентни системи за градско хлађење

Потреба за ефикаснијим коришћењем енергије постаје све важнија у временима климатских промена и растућих трошкова енергије. Ово се не односи само на грејање и снабдевање електричном енергијом, већ и на хлађење, које је неопходно, посебно у модерним, густо насељеним урбаним подручјима и за специјализоване примене као што су центри података или медицинске установе. Општински добављачи енергије, као што је Stadtwerke Karlsruhe, сносе посебну одговорност у том погледу. Они не само да морају гарантовати сигурност снабдевања, већ и пронаћи иновативне начине за смањење оперативних трошкова, а истовремено доприносе одрживости. Импресиван пример како се то може постићи је оптимизација хлађења за локацију GartenCarée у Карлсруеу коришћењем напредних дигиталних технологија.

Као општинско комунално предузеће са приближно 1.100 запослених, Штатверке Карлсруе поуздано снабдева преко 400.000 људи у региону основним изворима енергије као што су електрична енергија, природни гас, даљинско грејање и вода за пиће. Део овог широког спектра одговорности укључује рад и одржавање сложених енергетских система за велике грађевинске комплексе, као што је систем хлађења за ГартенКаре. Овај комплекс је мултифункционални зградни комплекс који обухвата мешавину станова, канцеларијског простора, медицинских ординација, малопродајних објеката, ресторана и критичног дата центра. Непрекидно и потражњом вођено снабдевање хлађењем је неопходно за несметан рад свих јединица.

Постојећи систем хлађења у ГартенКареу није ни приближно једноставан по свом дизајну. Он комбинује различите технологије како би омогућио најфлексибилније и потенцијално енергетски ефикасно снабдевање. У његовој сржи су три апсорпциона чилера, који нуде предност што могу да раде не са скупом електричном енергијом, већ са еколошки прихватљивим даљинским грејањем или чак отпадном топлотом из оближње рафинерије. Овај систем је допуњен конвенционалним компресионим чилером са два компресора, који се користи када је потражња за хлађењем велика или под специфичним условима рада, као и расхладним торњем који расипа вишак топлоте у околину.

Упркос фундаменталној могућности флексибилног реаговања на потражњу за хлађењем и спољашње температуре комбиновањем различитих извора енергије, комунално предузеће у Карлсруеу суочило се са заједничким изазовом: недостатком детаљне транспарентности у погледу стварне потрошње енергије целог система и интеракције појединачних компоненти. Пре имплементације паметног решења, увид у ефикасност је у суштини био ограничен на годишњи биланс стања. Иако је на крају године било могуће утврдити колико је мегават-сати хлађења произведено и колико је укупно електричне енергије и даљинског грејања потрошено, детаљна анализа која компонента је потрошила колико енергије у ком тренутку и да ли је то било у оптималној пропорцији са произведеним хлађењем није била могућа. Надлежни у комуналном предузећу су ову ситуацију прикладно описали као неку врсту „лета на слепо“, јер је потенцијал за циљане оптимизације остао углавном скривен.

Циљ пројекта: Већа транспарентност и значајно повећање ефикасности

Јасан циљ комуналних предузећа у Карлсруеу био је да окончају овај недостатак транспарентности. Желели су не само да идентификују потенцијалне уштеде, већ и да их активно и аутоматски примене. Решење је лежало у имплементацији аутоматизованог система за управљање енергетским системом. Овај систем, који је развила специјализована компанија Factor4Solutions, заснован је на софтверу подржаном вештачком интелигенцијом и користи концепт дигиталног близанца. Увођење овог система омогућило је фундаментално нови начин управљања расхладним системом, као и веома детаљно праћење енергије.

Инсталација софтвера и потребних сензора учинила је све токове енергије унутар расхладног система видљивим и детаљно мерљивим по први пут. Параметри као што су запремински проток охлађене и расхладне воде, температуре на различитим тачкама у систему и тачна потрошња енергије (електричне енергије и даљинског грејања) сваке појединачне компоненте – од апсорбера до компресора и пумпи, па све до расхладног торња – сада се бележе и анализирају у реалном времену. Ова свеобухватна база података је кључ оптимизације. Софтвер сада може континуирано да анализира који су услови рада најекономичнији. Једноставан, али ефикасан пример таквог потенцијала оптимизације, откривен транспарентним прикупљањем података, јесте управљање пумпама. Често пумпе у расхладним системима раде са 100% запреминског протока, без обзира на стварну потражњу. Међутим, детаљна анализа показује да би, у зависности од потребног капацитета хлађења и стања система, често било довољно 60% или чак и мање. Ручно или стално управљање таквим јединицама доводи до значајне, непотребне потрошње електричне енергије.

Често занемарен проблем у расхладним системима, који постаје очигледан тек кроз детаљну анализу, јесте потрошња енергије помоћне опреме. Пумпе, вентилатори у расхладном торњу или друге помоћне јединице понекад могу трошити сличну или чак и већу енергију од стварних расхладних јединица, посебно ако нису оптимално контролисане. Штавише, у многим системима, оптимизација је ограничена на појединачне компоненте или на идеализовано радно стање које се ретко постиже у стварности – обично у мање од три процента свих радних сати. То доводи до значајних количина електричне енергије које се губе током већег дела радног времена. Циљано побољшање интеракције свих компоненти система је управо специјалност имплементираног решења.

После шест месеци: Опипљиви успеси и висок потенцијал

Интелигентни софтвер компаније Factor4Solutions користи холистички приступ. Не посматра сваку компоненту изоловано, већ цео систем хлађења као динамичку јединицу. Потрошња енергије свих релевантних јединица – чилера, пумпи, вентилатора итд. – процењује се заједно. Ово је омогућено употребом дигиталних близанаца појединачних компоненти и целог система. Дигитални близанац је у суштини виртуелни, високо прецизни модел који одражава стварни систем у реалном времену. Овај модел омогућава вештачкој интелигенцији да израчуна различите сценарије рада и континуирано одређује како би појединачне компоненте идеално требало да раде заједно да би се постигла максимална ефикасност система.

Систем се више не контролише према крутим, унапред дефинисаним шемама (нпр. једна одређена машина увек ради као основно оптерећење, друга као вршно оптерећење), већ динамички и на основу потражње. Избор и контрола јединица сада се заснивају на тренутним временским условима (спољна температура), стварној потражњи за хлађењем и утврђеној ефикасности. Користећи стандардизоване комуникационе протоколе, интелигентни систем управљања системом селективно активира и регулише излаз појединачних чилера и помоћних јединица. Резултат је рад који постиже највећу могућу ефикасност на нивоу система у свакој замисливој ситуацији оптерећења и под свим условима околине.

Ефикасност овог приступа постала је очигледна у комуналном предузећу у Карлсруеу убрзо након завршетка тест фазе и потпуног пуштања система у рад. У првих шест месеци преласка на интелигентно управљање, комунално предузеће је забележило значајно смањење годишње потрошње електричне енергије – уштеду од преко 20 процената у поређењу са истим периодом претходне године. Ово повећање ефикасности директно се одражава на оперативне трошкове и већ је резултирало петоцифреним финансијским уштедама у првих шест месеци.

Али, према речима стручњака, ово је само почетак. Првих шест месеци рада под новим системом управљања такође је укључивало периоде у којима је систем делимично или у потпуности радио према старим, конвенционалним контролама. Пуни потенцијал интелигентног решења се развија током комплетног годишњег циклуса, јер оптимални режим рада различитих чилера (апсорбера, компресије, слободног хлађења) у великој мери зависи од годишњег доба, спољашње температуре и специфичне потражње за хлађењем. Прорачуни компаније Factor4Solutions, засновани на почетним подацима о раду и симулацијама са дигиталним близанцем, предвиђају потенцијалне уштеде енергије од преко 40 процената током целе године рада. Овај амбициозни циљ је сада чврсто у нишану комуналног предузећа Карлсруе.

Од локалног до глобалног: Мала и средња предузећа освајају светско тржиште паметном стратегијом - Слика: Xpert.Digital

У ери у којој дигитално присуство компаније одређује њен успех, изазов лежи у стварању аутентичног, персонализованог и далекосежног присуства. Xpert.Digital нуди иновативно решење које се позиционира као пресек индустријског центра, блога и амбасадора бренда. Комбинује предности комуникационих и продајних канала на једној платформи и омогућава објављивање на 18 различитих језика. Сарадња са партнерским порталима и могућност објављивања чланака на Google News-у и листи за дистрибуцију штампе са приближно 8.000 новинара и читалаца максимизирају досег и видљивост садржаја. Ово представља кључни фактор у екстерној продаји и маркетингу (SMarkеting).

Више информација овде:

• Аутентично. Индивидуално. Глобално: Xpert.Digital стратегија за вашу компанију

100-постотна оперативна поузданост захваљујући интелигентном праћењу

Поред чисте енергетске ефикасности и смањења трошкова, оперативна поузданост система је од највеће важности за комунално предузеће попут Штатверке Карлсруе. Посебно када се снабдева дата центар, где чак и кратки прекиди могу имати озбиљне последице, континуирана доступност хлађења је апсолутно неопходна. Интелигентно решење овде нуди још једну кључну предност: систем се не подешава само једном, а затим се независно управља, већ га континуирано прати, тестира и оптимизује даљински добављач, Factor4Solutions.

Иако општинско комунално предузеће има сопствене системе за праћење и квалификовано особље, додатна, специјализована подршка стручног тима Factor4Solutions, са њиховим дубинским знањем у технологији хлађења и оптимизацији система подржаној вештачком интелигенцијом, представља вредан додатак. Кроз континуирано даљинско праћење помоћу вештачке интелигенције, систем често може да открије аномалије или потенцијалне проблеме пре него што доведу до квара. Захваљујући дигиталном близанцу и поређењу тренутних оперативних података у реалном времену са идеалним стањем модела, одступања се могу рано идентификовати, а купци могу бити проактивно обавештени о предстојећим кваровима или неопходним мерама одржавања. Ово омогућава предиктивно одржавање и избегава непланиране застоје. Обезбеђивање оперативне спремности у сваком тренутку је од фундаменталног значаја за општинско комунално предузеће Карлсруе, не само због његове уговорне обавезе да обезбеди хлађење, посебно осетљиви центар података у ГартенКареу.

Увођење и интеграција решења

Из перспективе општинског комуналног предузећа, увођење и имплементација паметног решења прошли су глатко и без компликација. Сарадња са спољним добављачем услуга, који већ управља технологијом мерења и управљања комуналним предузећем, била је неопходна у овом процесу.

Заједно су идентификовани и одобрени подаци потребни за подешавање софтвера. Фактор4Солушнс, који даљински управља решењем са своје локације у Берлину, јасно је унапред саопштио које су тачне тачке података из контролног система постројења потребне. То је укључивало, на пример, проток, температуре и прецизна очитавања са мерача топлоте и хладноће.

Када су ови подаци достављени, софтвер је конфигурисан веома брзо. У року од једног дана, систем је у основи подешен и могао је да почне са прикупљањем података и почетном анализом. Након само четири до шест недеља, била је доступна прва свеобухватна анализа података постројења. На основу увида добијених из ове анализе, систем је могао бити даље фино подешен. На пример, постало је јасно које додатне тачке података би биле корисне за још прецизнију оптимизацију, и систем је проширен и калибрисан у складу са тим.

Ова релативно једноставна и брза интеграција чини технологију фундаментално интересантном за широк спектар примена и индустрија, где год се користе сложени системи хлађења и где је потребно повећати њихову ефикасност.

Брза амортизација као снажан аргумент за проширење сарадње

Позитивни ефекти интелигентне оптимизације хлађења постали су очигледни веома брзо и убедљиво за комунална предузећа у Карлсруеу. Поређење годишње потрошње енергије и производње расхладне енергије са претходном годином, иако је нови систем управљања био у потпуности оперативан тек шест месеци, већ је показало значајно повећање ефикасности и мерљиве уштеде енергије.

Посебно је охрабрујући економски аспект: период амортизације система је изузетно кратак. Годишњи трошкови коришћења софтвера и континуирана подршка стручњака за расхладну опрему компаније Factor4Solutions надокнађују се уштедама енергије постигнутим у првих пет месеци рада. То значи да од шестог месеца у години па надаље, систем генерише нето уштеде које превазилазе почетне трошкове система. Овај брзи повраћај инвестиције (ROI) је убедљив аргумент за имплементацију таквих технологија.

С обзиром на позитивна искуства и доказана повећања ефикасности, није изненађење што комунално предузеће у Карлсруеу не само да разматра проширење сарадње са компанијом Factor4Solutions, већ је већ имплементира. Још један систем хлађења овог комуналног предузећа сада се такође управља и оптимизује помоћу интелигентног система. Штавише, комунално предузеће управља низом других система хлађења различитих величина и сложености који су потенцијално погодни за оптимизацију коришћењем вештачке интелигенције. Пошто се технологија показала флексибилном и интегрисаном у практично све уобичајене системе хлађења, постоји велика шанса да се значајне анализе, повећана транспарентност и додатни потенцијал уштеда могу остварити и у овим системима кроз употребу вештачке интелигенције и дигиталних близанаца.

Пројекат у ГартенКареу у Карлсруеу је успешан пример како модерне дигиталне технологије – посебно вештачка интелигенција и дигитални близанци – могу револуционисати енергетску ефикасност у традиционално енергетски интензивном сектору као што је хлађење. Трансформацијом оперативних постројења у транспарентне, интелигентно контролисане системе, добављачи енергије не само да могу постићи значајне уштеде у оперативним трошковима, већ и повећати оперативну поузданост и дати виталан допринос смањењу потрошње енергије, а тиме и заштити климе. Успех у општинском комуналном предузећу у Карлсруеу показује да се инвестиције у паметне, на подацима засноване системе за оптимизацију брзо исплате и отварају пут одрживијем и ефикаснијем снабдевању енергијом. Првобитно импресивне уштеде од преко 20 процената и пројектовани потенцијал од преко 40 процената наглашавају огроман потенцијал својствен интелигентној контроли и умрежавању енергетских система.

☑️ Подршка малим и средњим предузећима у стратегији, консултацијама, планирању и имплементацији

☑️ Креирање или реорганизација дигиталне стратегије и дигитализације

☑️ Проширење и оптимизација међународних продајних процеса

☑️ Глобалне и дигиталне B2B платформе за трговање

☑️ Пионирски развој пословања

Konrad Wolfenstein

Било би ми драго да вам будем лични саветник.

Можете ме контактирати попуњавањем контакт форме испод или ме једноставно позовите на +49 7348 4088 965 .

Радујем се нашем заједничком пројекту.

Xpert.Digital је центар за индустрију фокусиран на дигитализацију, машинство, логистику/интралогистику и фотонапонске системе.

Са нашим решењем за развој пословања од 360°, пружамо подршку реномираним компанијама, од нових пословања до постпродајних услуга.

Тржишна интелигенција, маркетиншки маркетинг, маркетиншка аутоматизација, развој садржаја, односи с јавношћу, мејлинг кампање, персонализоване друштвене мреже и неговање потенцијалних клијената су део наших дигиталних алата.

Више информација можете пронаћи на: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus