Für eine effiziente und nachhaltige Energieversorgung der industriellen Produktion ist es notwendig, den tatsächlichen Energiebedarf einzelner Prozesse optimal auf die Verfügbarkeit thermischer und elektrischer Energie abzustimmen. Vor allem in Hinblick auf die Integration eines hohen Anteils erneuerbarer Energie, brauchen Industriebetriebe geeignete Instrumente und Methoden für die Auslegung und Optimierung ihrer Energieversorgungssysteme. Die industrielle Energieversorgung ist derzeit zu einem großen Teil auf den Einsatz einzelner Versorgungstechnologien ausgelegt und kann auf den schwankenden, prozessbedingten Bedarf und die volatile Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie nicht optimal reagieren.
Modellierung energierelevanter Prozesse
Im Rahmen des Leitprojekts Digital Energy Twin1 wird unter der Leitung von AEE INTEC – Institut für Nachhaltige Technologien ein Konzept und ein geeignetes Softwaretool für die Optimierung des Designs und des Betriebs von industriellen Energieversorgungssystemen entwickelt. Dazu kommt die Methode des „Digitalen Zwillings“ zum Einsatz, die bisher vorwiegend für die Optimierung von Produktionsabläufen und logistischen Fragestellungen in der Industrie genutzt wurde. Mit Hilfe des Digitalen Zwillings werden erstmals detaillierte Modelle für ausgewählte energierelevante Prozesse und erneuerbare Energieversorgungstechnologien ausgearbeitet, validiert und vereinfacht.
Optimierung auf Basis von live-Betriebsdaten
Kern des Projekts ist die Entwicklung eines holistischen Optimierungsalgorithmus. Dieser basiert einerseits auf den Betriebs- und Prozessdaten standardisierter Beispiele und andererseits auf realen (live) Betriebsdaten aus der Fertigungsindustrie des Leiterplattenherstellers AT&S. In diesem Unternehmen soll das neue Tool eingesetzt und weiterentwickelt werden. Ziel ist es, den Digital Energy Twin am ganzen Standort von AT&S in Hinterberg/Leoben und in der Folge an allen Produktionsstandorten weltweit einzusetzen. Der Digital Energy Twin bietet eine Lösung für das Zusammenspiel zwischen fluktuierendem Energiebedarf auf Prozessebene, volatiler erneuerbarer Energieversorgung sowie dem Einsatz möglichst effizienter Prozess- und Versorgungstechnologien.Die Methodik des digitalen Zwillings erlaubt zusätzlich die Kombination mit Augmented and Virtual Reality (AR/VR). Diese Technologien könnten in Zukunft für eine effiziente Produktions- und Energiesystemüberwachung und -steuerung eingesetzt werden.
alle Abb.: AT&S
Kostengünstige Anwendung
Im Rahmen des Projekts werden standardisierte Modelle für energierelevante Prozess- und Versorgungstechnologien entwickelt. Dies gewährleistet die Multiplizierbarkeit der Methode und eine kostengünstige Anwendung in vielen anderen Industriezweigen. Die Optimierungsmethode wird Unternehmen helfen, die Risiken von Investitionen in nachhaltige Energiesysteme besser abzuschätzen bzw. zu reduzieren. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag für die breitere Umsetzung von energieeffizienten Prozess- und Versorgungstechnologien sowie die Integration von erneuerbaren Energieträgern in der industriellen Produktion.
Projektziele
> Entwicklung eines holistischen Optimierungsalgorithmus für industrielle Energiesysteme
> Entwicklung und Anwendung der DigitalEnergyTwin-Software
> Ganzheitliche und vereinfachte Energiemodellierung (konventionell und erneuerbar)
> Validierung von Datensicherheit und Datenmanagement zwischen Soft- und Hardwarekomponenten
> Standardisiertes Modell für die Übertragbarkeit von DigitalEnergyTwin
> Kombination mit Augmented and Virtual Reality für die Mensch-Maschine-Interaktion im Rahmen von Industrie 4.0
https://energieforschung.at/projekt/optimised-operation-and-design-of-industrial-energy-systems/
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Mehr erfahren
„Für die Leiterplattenproduktion setzen wir bei AT&S hochspezialisierte Anlagen und Prozesse ein, die auch ein komplexes Energiesystem benötigen. Damit wir effizient, nachhaltig und hochqualitativ produzieren können, werden alle Fertigungsschritte und die damit verbundenen Prozesse sehr genau überwacht und kontinuierlich optimiert. Dafür setzen wir auch auf innovative Lösungen: Mit Hilfe eines Digital Energy Twins einer unserer Fertigungsanlagen sind wir dabei, weitere Optimierungsmöglichkeiten entlang der Produktions- und Energieversorgungskette zu identifizieren und auch umzusetzen. So wird die Flexibilität und Effizienz in der Produktion weiter gesteigert und gleichzeitig ein wesentlicher Beitrag geleistet, die Herstellung von Leiterplatten noch umweltfreundlicher und ressourcenschonender zu machen.“
Andreas Gerstenmayer
Vorstandsvorsitzender (CEO) AT&S
1 Projektpartner: AEE INTEC (Projektleitung), AT&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft, FH Vorarlberg: Research Center Digital Factory Vorarlberg / Research Center Energy /Research Center User Centered Technologies / VR Lab, FH Salzburg / Informationstechnik & System-Management, TU Graz / Institute for Software Technologies / Institute for Interactive Systems and Data Science, Montanuniversität Leoben / Lehrstuhl für Energieverbundtechnik, Eberle Automatische Systeme GmbH & Co KG, Enertec Naftz & Partner GmbH & Co KG, Schmoll Maschinen GmbH, VTU Energy GmbH Bravestone Information-Technology GmbH
