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Energieforschung

Ein Problem, das virtuelle Modell und schließlich die Lösung

Durch einen „digitalen Zwilling“ soll die Optimierung von Industrieprozessen erleichtert werden.
Durch einen „digitalen Zwilling“ soll die Optimierung von Industrieprozessen erleichtert werden.chuttersnap/Unsplash
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Mit der Integration erneuerbarer und effizienter, aber auch konventioneller Technologien wird in der
industriellen Energieversorgung ein hybrides Versorgungssystem erreicht. Ein steirisches Institut entwickelt die Modelle dazu.

Es sind ehrgeizige Ziele, die angepeilt werden: eine Produktivitätssteigerung von bis zu 25 Prozent, eine Energieeffizienz von plus zehn Prozent und der Umstieg auf erneuerbare Energie im Ausmaß von etwa 50 Prozent bis 2030. Im Leitprojekt des Energieforschungsprogramms „DigitalEnergy Twin – Optimised Operation and Design of Industrial Energy Systems“, geleitet vom steirischen Institut für Nachhaltige Technologien AEE Intec, einem Mitglied des Dachverbands Austrian Cooperative Research, forscht man an dieser Aufgabe. Neben technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten muss – so die Zielvorgabe – auch auf die ökologische Komponente geachtet werden.

Virtuelle Kopie der Produktion

Projektleiter Jürgen Fluch formuliert dies in einer Synopsis: „Ziel von Digital Energy Twin ist es, die Industrie mit einer Methode und einem Softwaretool dabei zu unterstützen, den Betrieb und die Auslegung des industriellen Energieversorgungssystems zu optimieren.“ Durch die Anwendung eines „digitalen Zwillings“, so der Verfahrenstechniker, würden detaillierte Modelle für ausgewählte energierelevante Produktionsprozesse entwickelt, validiert und vereinfacht werden.

Die Entwicklung derartiger Modelle zur Optimierung des Energieverbrauchs steht im Fokus des Forschungslabors. Die Grenzen der bestehenden Energieversorgungsanlagen können zu einer Verminderung einer angepeilten Produktionssteigerung führen. Nun geht es um die Integration erneuerbarer und effizienter, auch konventioneller Technologien hin zu hybriden Versorgungssystemen in der Industrie.

Der Beschreibung des Forschungsprogramms zufolge „ist das übergeordnete Ziel von Digital Energy Twin, der Industrie eine Methodik und ein Softwaretool zur Verfügung zu stellen, das genau die Optimierung des Betriebs und der Auslegung des industriellen Energiesystems unterstützt“. Industriebetriebe wie der Leiterplattenhersteller AT&S (Austria Technologie und Systemtechnik AG), einer der Kernpartner von AEE Intec, peilen ein neues, dynamisch optimiertes Energiesystem an und stellen ihre Daten zur Verfügung.

„Jetzt spielen wir die einzelnen Prozessschritte im virtuellen Raum durch und entwickeln die maßgeschneiderten Lösungen“, beschreibt Jürgen Fluch den Ansatz. Um ein Ergebnis zu quantifizieren, werden die Messdaten auf den Produktionsablauf der vergangenen Jahre angesetzt. „Dann sehen wir, wie die Ersparnis ausgefallen wäre, hätte man das neue Modell schon zwei, drei Jahre früher angewendet.“


Neben dem ganzheitlichen Optimierungsalgorithmus stellt Digital Energy Twin auch die eigens entwickelte Software für das industrielle Energiesystem, die ganzheitliche Energiemodellierung sowie das standardisierte Vorgehen zur Datensicherheit und dem Datenmanagement zur Verfügung. Dann sollten die eingangs erwähnte Energieeffizienz, die Produktionssteigerung und der Einsatz erneuerbarer Energien (Solarthermie, Wärmepumpen, Wärmerückgewinnung, Fotovoltaik und biogene Brennstoffe) erreicht werden.