Energiatehokkuus 2.0: tekoälyn vallankumous hallien lämmitystekniikassa

"Tekoälyn ja kehittyneiden, dynaamisten infrapuna-sisälämmitysjärjestelmien yhdistäminen merkitsee vallankumouksellista aikakautta energiatehokkuuden ja räätälöityjen sisäilmastojen alalla", sanoo Thomas Kübler, KÜBLER GmbH:n perustaja ja toimitusjohtaja. Infrapunalämmityksen nopea reagointikyky verrattuna hitaampiin järjestelmiin, kuten lämpöpumppu yhdessä hydrauliikan kanssa, on ratkaiseva etu. Tätä dynamiikkaa vahvistaa tekoälyn optimoitu integrointi, joka takaa tehokkaamman mukavuuden mahdollisimman pienillä energiahäviöillä. Tämän ratkaisevan edun merkittävä rooli näkyy erityisesti älykkäissä ohjauksissa, jotka mahdollistavat välittömän ja räätälöidyn mukauttamisen käyttäjän yksilöllisiin tarpeisiin, kuten eri lämpötilavyöhykkeisiin hallirakennuksessa, jopa ilman väliseiniä. KÜBLER GmbH:n pilottihankkeessa käytetään tekoälyyn perustuvaa järjestelmäkonfiguraattoria hallien ja varastojen lämmitysjärjestelmien rakentamisen optimointiin.

Onnistunut pilottihanke esitellään Green-AI Hubin verkkosivustolla otsikolla "AI-based configuration of heating systems":

Hallien lämmitysjärjestelmien rakentaminen

KÜBLER valmistaa järjestelmiä, jotka lämmittävät halleja erityisen energiatehokkaasti. Valikoimaa täydentävät laitevaihtoehdot, joissa on valaistus-, jäähdytys- ja ilmanvaihtokonsepteja sekä lämpöavusteinen lämmitys. Uusimman sukupolven infrapunalämmittimet (FUTURA ja MAXIMA E-Hybrid) käyttävät biokaasua, nestekaasua, vetyä (komponentit), maakaasua tai sähköä. Hinnan tai saatavuuden mukaan näiden energialähteiden välillä voidaan siirtyä edestakaisin.

Järjestelmien räätälöity konfigurointi

Hallien 3D-malleja käytetään suunnittelussa lämmitysjärjestelmien tehokkaan käytön varmistamiseksi. Tuotantoprosessissa käytetään metalleista, muovista, pahvista, lasikuidusta ja komposiittimateriaaleista valmistettuja materiaaleja. Yrityksellä on erilaisia yksilöllisiä ratkaisuja järjestelmien konfigurointiin, suunnitteluun ja tarjousten laatimiseen, kuten lämmityskuorman laskeminen sekä yksiköiden tyypin ja määrän valinta. Järjestelmiä koskevia tietoja, kuten CAD-suunnitelmia ja käyttötietoja, on saatavilla eri muodoissa eri toimipisteissä.

Digitaalinen kaksonen, jossa on visuaalinen simulaatio

Green-AI Hub Mittelstandin pilottihankkeessa yhdistetään näin ollen eri tiedot ensimmäistä kertaa digitaalisen kaksosen avulla. Tämä analysoi tiedot, mikä mahdollistaa valtavan säästöpotentiaalin tulevissa järjestelmissä paljastamalla ylimitoituksen ja optimoimalla yksittäisten järjestelmäkomponenttien teknisen koordinoinnin.

Digitaalista kaksosta täydennetään sekatodellisuuslaseilla, jotka visualisoivat järjestelmän. Näin suunnitellut asennukset voidaan tarkastaa visuaalisesti etukäteen paikan päällä, esimerkiksi kokoontumishallissa, jotta voidaan tunnistaa hallin lämmitysjärjestelmien sopivin asennus empiiristen arvojen ja visuaalisen palautteen perusteella. Tätä voidaan tarvittaessa säätää myöhemmin uudelleen. Visuaalisen simuloinnin avulla voidaan tunnistaa mahdolliset suorat säästömahdollisuudet, kuten se, että tarvitaan vähemmän tai pienempiä järjestelmiä kuin alun perin oletettiin. Myös epäsuorat säästömahdollisuudet voidaan tunnistaa. On esimerkiksi mahdollista päätellä, tarvitaanko ylimääräistä laitetta. Näin lämmityslaitteet voisivat toimia tehokkaassa toimintatilassaan pidempään ja niitä voitaisiin käyttää resurssiystävällisemmällä, kestävämmällä ja yleisesti ottaen kestävämmällä tavalla.

Tekoäly tietorajapintana

Digitaalinen kaksonen mahdollistaa resurssisäästöt eri vaiheissa. Digitaalisen kaksosen digitaalisessa tuotepassissa luetellaan kierrätettävät komponentit, mikä on askel kohti kiertotaloutta. Säästöjä voidaan saavuttaa myös käytön aikana. Simulointi- ja sekatodellisuusvisualisointiskenaarioiden avulla voidaan vähentää käytettävien järjestelmien määrää tai kokoa. Huippukäyttöä on myös mahdollista välttää käyttämällä digitaalisen kaksosen laitteiden digitaalista kuvaa ja tietoa laitteiden käytöstä. Tämä suojaa laitteita ja vähentää energiankulutusta sähkön ja kaasun muodossa.

Pilottihankkeessa hallien lämmitysjärjestelmiä tarkastellaan yleisessä kontekstissa (älykäs asuminen, älykäs kaupunki, teollisuus 4.0 jne.) ja analyysiin otetaan mukaan muita antureita ja tietolähteitä (esim. hallien aktiivisuus) (jaettu data-alue). Näin voidaan laatia tarkempia arvioita käyttötavoista ja -tyypeistä ja siten kokonaisvaltaisia ennusteita. Digitaalisen kaksosen standardoitu tietorajapinta niputtaa yhteen kaikki toiminnan kannalta tärkeät tiedot.

Optimoitu järjestelmäkonfiguraatio säästää resursseja

Tekoälyn käyttö ei vaikuta ainoastaan yrityksen resurssitehokkuuteen, vaan myös niiden asiakkaiden resurssitehokkuuteen, joille on asennettu tai tullaan asentamaan KÜBLERin infrapunalämmittimet. Tämä koskee myös takautuvasti jo asennettuja infrapunalämmittimiä. Esimerkiksi kunnossapitoa voidaan mukauttaa siten, että vältetään järjestelmäviat, kustannusintensiiviset, suunnittelemattomat korjaukset, hukkaan heitetyt resurssit matkoihin tai kustannusintensiiviset seurannaisvahingot. Uusien hallien paremman suunnittelun ja mitoituksen ansiosta voidaan kerätä käyttötietoja ja suunnitella vastaavien hallien kokoa ja varustusta paremmin tulevaisuudessa. Lisäksi tekoälyä ja lämmitysjärjestelmien digitaalista kaksosta kehitetään ja parannetaan jatkuvasti. Kokeiluhankkeessa materiaalin, energian ja CO₂ pelastettu.

BMUV:n pk-yrityksille suunnattu vihreä tekoälykeskus (Green AI Hub)

Green-AI Hub Mittelstand (www.green-ai-hub.de) on liittovaltion ympäristöministeriön (BMUV) tekoälyaloite. Se tukee yrityksiä niiden omien tekoälyhankkeiden toteuttamisessa resurssien ja materiaalien säästämiseksi.

Lähde: Green-AI Hub Mittelstand (green-ai-hub.de)