Akıllı soğutma: Karlsruhe belediye su işletmesinde yapay zeka ve dijital ikizlerin uygulanmasına bir örnek

Karlsruhe Belediye Su İşletmeleri: Kentsel soğutma için akıllı sistemler

İklim değişikliği ve artan enerji maliyetleri çağında, enerjiyi daha verimli kullanma ihtiyacı giderek daha önemli hale geliyor. Bu durum sadece ısıtma ve elektrik tedarikini değil, özellikle modern, yoğun nüfuslu kentsel alanlarda ve veri merkezleri veya sağlık tesisleri gibi özel uygulamalar için vazgeçilmez olan soğutmayı da kapsıyor. Stadtwerke Karlsruhe gibi belediye enerji tedarikçileri bu konuda özel bir sorumluluk taşıyor. Sadece tedarik güvenliğini garanti etmekle kalmayıp, aynı zamanda sürdürülebilirliğe katkıda bulunurken işletme maliyetlerini düşürmenin yenilikçi yollarını da bulmaları gerekiyor. Bunun nasıl başarılabileceğine dair etkileyici bir örnek, Karlsruhe'deki GartenCarée tesisinde gelişmiş dijital teknolojiler kullanılarak soğutmanın optimize edilmesidir.

Yaklaşık 1.100 çalışanı olan bir belediye enerji şirketi olan Stadtwerke Karlsruhe, bölgedeki 400.000'den fazla kişiye elektrik, doğal gaz, bölgesel ısıtma ve içme suyu gibi temel enerji kaynaklarını güvenilir bir şekilde sağlamaktadır. Bu geniş sorumluluk yelpazesinin bir parçası olarak, GartenCarée gibi büyük bina kompleksleri için karmaşık enerji sistemlerinin işletimi ve bakımı da yer almaktadır. Bu kompleks, daireler, ofis alanları, tıp merkezleri, perakende satış noktaları, restoranlar ve kritik bir veri merkezini barındıran çok fonksiyonlu bir bina kompleksidir. Kesintisiz ve talebe dayalı bir soğutma tedariği, tüm ünitelerin sorunsuz çalışması için hayati önem taşımaktadır.

GartenCarée'deki mevcut soğutma sistemi, tasarımı bakımından hiç de basit değil. Mümkün olan en esnek ve potansiyel olarak enerji verimli tedariği sağlamak için farklı teknolojileri bir araya getiriyor. Temelinde, pahalı elektrik yerine çevre dostu bölgesel ısıtma veya hatta yakındaki bir rafineriden gelen atık ısı ile çalışabilme avantajı sunan üç adet absorbsiyonlu soğutucu bulunuyor. Bu sistem, soğutma talebinin yüksek olduğu durumlarda veya belirli çalışma koşullarında kullanılan iki kompresörlü geleneksel bir kompresyonlu soğutucu ve fazla ısıyı çevreye dağıtan bir soğutma kulesi ile tamamlanıyor.

Farklı enerji kaynaklarını birleştirerek soğutma talebine ve dış sıcaklıklara esnek bir şekilde yanıt verme temel olasılığına rağmen, Karlsruhe belediye enerji şirketi ortak bir zorlukla karşı karşıyaydı: tüm sistemin gerçek enerji tüketimi ve bireysel bileşenlerin etkileşimi konusunda ayrıntılı şeffaflık eksikliği. Akıllı bir çözümün uygulanmasından önce, verimliliğe ilişkin bilgiler esasen yıllık bilanço ile sınırlıydı. Yıl sonunda kaç megawatt-saat soğutma üretildiğini ve toplamda ne kadar elektrik ve bölgesel ısıtma kullanıldığını belirlemek mümkün olsa da, hangi bileşenin ne zaman ne kadar enerji tükettiği ve bunun üretilen soğutmaya optimal oranda olup olmadığına dair ayrıntılı bir analiz mümkün değildi. Belediye enerji şirketindeki sorumlular bu durumu, hedefli optimizasyon potansiyelinin büyük ölçüde gizli kalması nedeniyle, bir tür "kör uçuş" olarak tanımladılar.

Proje hedefi: Daha fazla şeffaflık ve önemli verimlilik artışı

Karlsruhe belediyesinin enerji yönetimi biriminin net hedefi, bu şeffaflık eksikliğine son vermekti. Sadece potansiyel tasarrufları belirlemekle kalmayıp, bunları aktif ve otomatik olarak uygulamayı da hedefliyorlardı. Çözüm, otomatik bir enerji sistemi yönetim sisteminin uygulanmasında yatıyordu. Uzman Factor4Solutions tarafından geliştirilen bu sistem, yapay zeka destekli yazılıma dayanıyor ve dijital ikiz kavramını kullanıyor. Bu sistemin devreye alınması, soğutma sisteminin kontrolünde temel olarak yeni bir yöntem ve son derece detaylı enerji izleme olanağı sağladı.

Yazılımın ve gerekli sensörlerin kurulumu, soğutma sistemindeki tüm enerji akışlarını ilk kez ayrıntılı olarak görünür ve ölçülebilir hale getirdi. Soğutulmuş ve soğutma suyunun hacimsel debisi, sistemdeki çeşitli noktalardaki sıcaklıklar ve emicilerden kompresörlere ve pompalara, soğutma kulesine kadar her bir bileşenin tam enerji tüketimi (elektrik ve bölgesel ısıtma) gibi parametreler artık gerçek zamanlı olarak kaydediliyor ve analiz ediliyor. Bu kapsamlı veri tabanı, optimizasyonun anahtarıdır. Yazılım artık hangi çalışma koşullarının en ekonomik olduğunu sürekli olarak analiz edebiliyor. Şeffaf veri toplama ile ortaya çıkan bu tür optimizasyon potansiyelinin basit ama etkili bir örneği, pompa kontrolüdür. Soğutma sistemlerindeki pompalar genellikle gerçek talepten bağımsız olarak %100 hacimsel debide çalışır. Ancak, ayrıntılı analizler, gerekli soğutma kapasitesine ve sistem durumuna bağlı olarak, %60 veya daha azının bile genellikle yeterli olacağını göstermektedir. Bu tür ünitelerin manuel veya sürekli çalıştırılması, önemli ve gereksiz elektrik tüketimine yol açar.

Soğutma sistemlerinde sıklıkla göz ardı edilen ve ancak detaylı analizlerle ortaya çıkan bir sorun, yardımcı ekipmanların güç tüketimidir. Pompalar, soğutma kulesindeki fanlar veya diğer yardımcı üniteler, özellikle optimum şekilde kontrol edilmedikleri takdirde, bazen gerçek soğutma ünitelerine benzer veya hatta daha fazla güç tüketebilirler. Dahası, birçok sistemde optimizasyon, tek tek bileşenlerle veya gerçekte nadiren elde edilen ideal bir çalışma durumuyla sınırlıdır – genellikle tüm çalışma saatlerinin yüzde üçünden daha azında. Bu durum, çalışma süresinin büyük bir bölümünde önemli miktarda elektrik enerjisinin boşa harcanmasına neden olur. Tüm sistem bileşenlerinin etkileşiminin hedeflenen iyileştirilmesi, uygulanan çözümün uzmanlık alanıdır.

Altı ay sonra: Somut başarılar ve yüksek potansiyel

Factor4Solutions' akıllı yazılımı bütünsel bir yaklaşım benimser. Her bir bileşeni ayrı ayrı değil, tüm soğutma sistemini dinamik bir ünite olarak ele alır. Soğutucular, pompalar, fanlar vb. gibi ilgili tüm ünitelerin enerji tüketimi birlikte değerlendirilir. Bu, bireysel bileşenlerin ve tüm sistemin dijital ikizlerinin kullanılmasıyla mümkün hale gelir. Dijital ikiz, esasen gerçek sistemi gerçek zamanlı olarak yansıtan sanal, yüksek hassasiyetli bir modeldir. Bu model, yapay zekanın çeşitli çalışma senaryolarını hesaplamasına ve sistem verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için bireysel bileşenlerin ideal olarak nasıl birlikte çalışması gerektiğini sürekli olarak belirlemesine olanak tanır.

Sistem artık katı, önceden tanımlanmış şemalara (örneğin, belirli bir makine her zaman temel yükte, diğeri tepe yükte çalışır) göre değil, dinamik olarak ve talebe bağlı olarak kontrol ediliyor. Ünitelerin seçimi ve kontrolü artık mevcut hava koşullarına (dış sıcaklık), gerçek soğutma talebine ve belirlenen verimliliğe dayanıyor. Standartlaştırılmış iletişim protokolleri kullanılarak, akıllı sistem yönetim sistemi, bireysel soğutma ünitelerinin ve yardımcı ünitelerin çıkışını seçici olarak etkinleştiriyor ve düzenliyor. Sonuç olarak, her türlü yük durumunda ve tüm çevresel koşullar altında sistem düzeyinde mümkün olan en yüksek verimliliği sağlayan bir çalışma elde ediliyor.

Bu yaklaşımın etkinliği, test aşamasının tamamlanmasından ve sistemin tam olarak devreye alınmasından kısa bir süre sonra Karlsruhe belediye elektrik dağıtım şirketinde belirgin hale geldi. Akıllı kontrole geçişin ilk altı ayında, şirket yıllık elektrik tüketiminde önemli bir azalma kaydetti; bu da önceki yılın aynı dönemine göre %20'nin üzerinde bir tasarruf anlamına geliyor. Bu verimlilik artışı doğrudan işletme maliyetlerine yansıyor ve ilk altı ay içinde beş haneli rakamlara ulaşan finansal tasarruflar sağladı.

Ancak uzmanlara göre bu sadece başlangıç. Yeni kontrol sistemi altında ilk altı aylık çalışma süresi, sistemin kısmen veya tamamen eski, geleneksel kontrollere göre çalıştığı dönemleri de içeriyordu. Akıllı çözümün tam potansiyeli, çeşitli soğutma ünitelerinin (emici, kompresyonlu, serbest soğutma) optimum çalışma modunun mevsime, dış sıcaklığa ve özel soğutma talebine büyük ölçüde bağlı olması nedeniyle, tam bir yıllık döngü boyunca ortaya çıkıyor. Factor4Solutions tarafından ilk işletme verilerine ve dijital ikiz ile yapılan simülasyonlara dayalı olarak yapılan hesaplamalar, tam bir işletme yılı boyunca %40'ın üzerinde potansiyel enerji tasarrufu öngörüyor. Bu iddialı hedef, Karlsruhe belediye elektrik şirketinin artık kesin olarak hedeflediği bir nokta.

Yerelden küresele: KOBİ'ler akıllı stratejilerle küresel pazarı ele geçiriyor - Resim: Xpert.Digital

Bir şirketin dijital varlığının başarısını belirlediği bir zamanda, zorluk bu varlığın nasıl özgün, bireysel ve geniş kapsamlı hale getirileceğidir. Xpert.Digital, kendisini bir endüstri merkezi, bir blog ve bir marka elçisi arasında bir kesişim noktası olarak konumlandıran yenilikçi bir çözüm sunuyor. İletişim ve satış kanallarının avantajlarını tek platformda birleştirerek 18 farklı dilde yayın yapılmasına olanak sağlar. Ortak portallarla yapılan işbirliği ve Google Haberler'de makale yayınlama olanağı ve yaklaşık 8.000 gazeteci ve okuyucudan oluşan bir basın dağıtım listesi, içeriğin erişimini ve görünürlüğünü en üst düzeye çıkarıyor. Bu, dış satış ve pazarlamada (SMarketing) önemli bir faktörü temsil eder.

Bununla ilgili daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz:

• Otantik. Bireysel olarak. Global: Şirketiniz için Xpert.Digital stratejisi

Akıllı izleme sayesinde %100 operasyonel güvenilirlik

Enerji verimliliği ve maliyet düşürmenin yanı sıra, sistemin operasyonel güvenilirliği, Stadtwerke Karlsruhe gibi bir enerji şirketi için son derece önemlidir. Özellikle kısa süreli kesintilerin bile ciddi sonuçlar doğurabileceği bir veri merkezine soğutma sağlarken, soğutmanın sürekli olarak sağlanması kesinlikle şarttır. Akıllı çözüm burada bir diğer önemli avantaj sunuyor: Sistem sadece bir kez kurulup bağımsız olarak yönetilmekle kalmıyor, aynı zamanda sağlayıcı Factor4Solutions tarafından uzaktan sürekli olarak izleniyor, test ediliyor ve optimize ediliyor.

Belediye su ve doğalgaz şirketi kendi izleme sistemlerine ve nitelikli personeline sahip olsa da, soğutma teknolojisi ve yapay zeka destekli sistem optimizasyonu konusunda derinlemesine bilgi birikimine sahip Factor4Solutions uzman ekibinin sağladığı ek, özel destek değerli bir tamamlayıcı niteliğindedir. Yapay zeka kullanılarak yapılan sürekli uzaktan izleme sayesinde, sistem arızaya yol açmadan önce anormallikleri veya potansiyel sorunları sıklıkla tespit edebilmektedir. Dijital ikiz ve mevcut işletme verilerinin modelin ideal durumuyla gerçek zamanlı karşılaştırılması sayesinde, sapmalar erken tespit edilebilmekte ve müşteriler olası arızalar veya gerekli bakım önlemleri hakkında proaktif olarak bilgilendirilebilmektedir. Bu, öngörücü bakımı mümkün kılar ve planlanmamış arıza sürelerini önler. Her zaman operasyonel hazır olma durumu, Karlsruhe belediye su ve doğalgaz şirketi için, özellikle GartenCarée'deki hassas veri merkezine soğutma sağlama konusundaki sözleşmesel yükümlülüğü nedeniyle temel önem taşımaktadır.

Çözümün tanıtımı ve entegrasyonu

Belediyenin su ve doğalgaz işletmesi açısından bakıldığında, akıllı çözümün tanıtımı ve uygulanması sorunsuz ve komplikasyonsuz gerçekleşti. Bu süreçte, işletmenin ölçüm ve kontrol teknolojisini zaten yöneten harici hizmet sağlayıcıyla iş birliği çok önemliydi.

Yazılım kurulumu için gerekli veri noktaları birlikte belirlendi ve onaylandı. Çözümü Berlin'deki merkezinden uzaktan yöneten Factor4Solutions, tesisin kontrol sisteminden hangi spesifik veri noktalarına ihtiyaç duyulduğunu önceden açıkça iletmişti. Bunlar arasında örneğin akış hızları, sıcaklıklar ve ısı ve soğuk sayaçlarından alınan hassas okumalar yer alıyordu.

Bu veriler sağlandıktan sonra, yazılım çok hızlı bir şekilde yapılandırıldı. Bir gün içinde sistem temel olarak kuruldu ve veri toplama ve ilk analizlere başlanabildi. Sadece dört ila altı hafta sonra, tesis verilerinin ilk kapsamlı analizi hazır hale geldi. Bu analizden elde edilen bilgiler doğrultusunda, sistem daha da ince ayarlandı. Örneğin, daha hassas optimizasyon için hangi ek veri noktalarının faydalı olacağı netleşti ve sistem buna göre genişletildi ve kalibre edildi.

Bu nispeten basit ve hızlı entegrasyon, teknolojiyi, karmaşık soğutma sistemlerinin kullanıldığı ve verimliliklerinin artırılması gereken çok çeşitli uygulamalar ve sektörler için temel olarak ilgi çekici hale getiriyor.

Hızlı amortisman, işbirliğinin genişletilmesi için güçlü bir argüman olarak öne çıkıyor

Akıllı soğutma optimizasyonunun olumlu etkileri, Karlsruhe belediye tesisleri için çok hızlı ve ikna edici bir şekilde ortaya çıktı. Yeni kontrol sisteminin tam olarak faaliyete geçmesinin üzerinden sadece altı ay geçmiş olmasına rağmen, yıllık enerji tüketimi ve soğutma üretiminin önceki yılla karşılaştırılması, verimlilikte önemli bir artış ve ölçülebilir enerji tasarrufu gösterdi.

Özellikle cesaret verici olan ekonomik yönüdür: sistemin amortisman süresi oldukça kısadır. Yazılımın kullanımına ilişkin yıllık maliyetler ve Factor4Solutions'ın soğutma uzmanlarından alınan sürekli destek, işletmenin ilk beş ayında elde edilen enerji tasarrufuyla karşılanmaktadır. Bu, yılın altıncı ayından itibaren sistemin, ilk sistem maliyetlerini aşan net maliyet tasarrufu sağladığı anlamına gelir. Bu hızlı yatırım getirisi (ROI), bu tür teknolojilerin uygulanması için güçlü bir argüman oluşturmaktadır.

Olumlu deneyimler ve kanıtlanmış verimlilik kazanımları göz önüne alındığında, Karlsruhe belediyesinin Factor4Solutions ile iş birliğini genişletmeyi düşünmesinin yanı sıra, halihazırda uygulamaya koyması da şaşırtıcı değil. Belediyenin soğutma sistemlerinden bir diğeri de artık akıllı sistem tarafından yönetiliyor ve optimize ediliyor. Dahası, belediye, yapay zeka çözümü kullanılarak optimize edilebilecek çeşitli boyut ve karmaşıklıkta bir dizi başka soğutma sistemi de işletiyor. Teknolojinin esnek ve neredeyse tüm yaygın soğutma sistemlerine entegre edilebilir olduğu kanıtlandığından, yapay zeka ve dijital ikizlerin kullanımıyla bu sistemlerde de önemli analizler, artırılmış şeffaflık ve daha fazla tasarruf potansiyeli gerçekleştirilebilir.

Karlsruhe'deki GartenCarée projesi, modern dijital teknolojilerin – özellikle yapay zeka ve dijital ikizlerin – soğutma gibi geleneksel olarak enerji yoğun bir sektörde enerji verimliliğini nasıl devrimleştirebileceğinin başarılı bir örneğidir. Operasyonel tesisleri şeffaf, akıllıca kontrol edilen sistemlere dönüştürerek, enerji tedarikçileri yalnızca işletme maliyetlerinde önemli tasarruflar sağlamakla kalmaz, aynı zamanda operasyonel güvenilirliği de artırır ve enerji tüketimini azaltmaya ve böylece iklimi korumaya hayati bir katkıda bulunur. Karlsruhe belediye enerji şirketindeki başarı, akıllı, veri odaklı optimizasyon sistemlerine yapılan yatırımların hızla kendini amorti ettiğini ve daha sürdürülebilir ve verimli bir enerji tedarikinin yolunu açtığını göstermektedir. Başlangıçta %20'nin üzerinde elde edilen etkileyici tasarruflar ve %40'ın üzerinde öngörülen potansiyel, enerji sistemlerinin akıllı kontrolü ve ağ bağlantısında bulunan muazzam potansiyelin altını çizmektedir.

☑️ Strateji, danışmanlık, planlama ve uygulama konularında KOBİ desteği

☑️ Dijital stratejinin ve dijitalleşmenin oluşturulması veya yeniden düzenlenmesi

☑️ Uluslararası satış süreçlerinin genişletilmesi ve optimizasyonu

☑️ Küresel ve Dijital B2B ticaret platformları

☑️ Öncü İş Geliştirme

Konrad Wolfenstein

Kişisel danışmanınız olarak hizmet etmekten mutluluk duyarım.

Aşağıdaki iletişim formunu doldurarak benimle iletişime geçebilir veya +49 89 89 674 804 (Münih) .

Ortak projemizi sabırsızlıkla bekliyorum.

Xpert.Digital, dijitalleşme, makine mühendisliği, lojistik/intralojistik ve fotovoltaik konularına odaklanan bir endüstri merkezidir.

360° iş geliştirme çözümümüzle, tanınmış firmalara yeni işlerden satış sonrasına kadar destek veriyoruz.

Pazar istihbaratı, pazarlama, pazarlama otomasyonu, içerik geliştirme, halkla ilişkiler, posta kampanyaları, kişiselleştirilmiş sosyal medya ve öncü yetiştirme dijital araçlarımızın bir parçasıdır.

Daha fazla bilgiyi şu adreste bulabilirsiniz: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus