Unikanie kosztownych szczytów zapotrzebowania

Firma ZF wykorzystuje korzyści płynące z autonomicznego zarządzania obciążeniem szczytowym, co pozwala na trwałe obniżenie kosztów energii.

Ceny energii nieustannie rosną, a koszty obciążeń szczytowych mogą przyprawić przedsiębiorców o ból głowy. Przekroczenie umownego obciążenia podstawowego o zaledwie jeden megawat może spowodować wzrost kosztów energii elektrycznej w firmie o liczbę sześciocyfrową.

System autonomiczny

Prognozuje zapotrzebowanie na energię i autonomicznie zarządza systemami, aby uniknąć szczytów zapotrzebowania

Długoterminowa oszczędność kosztów energii

Szybka amortyzacja i bieżące redukcje kosztów

Wydajna produkcja

Brak zakłóceń lub przerw w produkcji

Klient

ZF Friedrichshafen AG

ZF to globalna firma technologiczna, dostarczająca systemy do samochodów osobowych, pojazdów użytkowych oraz technologii przemysłowych. Korporacja ta umożliwia pojazdom widzenie, myślenie i działanie. Działanie w czterech obszarach technologii – sterowania ruchem pojazdów, zintegrowanych systemów bezpieczeństwa, zautomatyzowanej jazdy oraz pojazdów elektrycznych – pozwala firmie oferować kompleksowe produkty i oprogramowanie nie tylko uznanym producentom pojazdów, ale także nowo powstającym dostawcom usług transportowych i mobilnych. ZF umożliwia elektryfikację całej gamie rozmaitych typów pojazdów. Swoimi produktami firma przyczynia się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, ochrony klimatu oraz poprawy bezpieczeństwa w zakresie mobilności.

Wyzwanie

Firma ZF wykorzystuje korzyści płynące z autonomicznego zarządzania obciążeniem szczytowym, co pozwala na trwałe obniżenie kosztów energii

Ceny energii nieustannie rosną, a koszt obciążeń szczytowych szybko może przyprawić o ból głowy. Dla firmy przekroczenie umownego obciążenia podstawowego o zaledwie jeden megawat może spowodować wzrost kosztów energii elektrycznej o liczbę sześciocyfrową. Dlaczego? Ponieważ każdy szczyt zapotrzebowania stanowi dodatkowe obciążenie dla sieci energetycznej, a to z kolei wpływa na wysokość rachunków za energię elektryczną w związku z wysokimi cenami energii. Aby zatem utrzymać koszty w ryzach, należy wypłaszczyć szczyty i spadki obciążeń energetycznych. Czy oznacza to zastosowanie systemu zdolnego do przewidywania i raportowania sytuacji zanim pojawi się ryzyko przekroczenia wartości granicznych? Przez wiele lat taka możliwość pozostawała w sferze marzeń osób odpowiedzialnych za zarządzanie energią – system, który nie tylko przewiduje nadmierne zużycie, ale też autonomicznie wdraża działania zapobiegawcze bez wpływu na bieżącą produkcję. A może to tylko fantastyka naukowa? Absolutnie nie. Dokładnie takie rozwiązanie firma GFT wprowadziła dla przedsiębiorstwa ZF, dostawcy z branży motoryzacyjnej.

Firma ZF postawiła sobie za cel ciągłą optymalizację zużycia energii w swoich zakładach na całym świecie. Wstępna analiza zużycia energii pozwoliła na zidentyfikowanie szczytowych wartości poboru energii elektrycznej. Były one przyczyną wzrostu kosztów i w konsekwencji zostały określone jako obszar priorytetowy do podjęcia działań. Obecnie firma korzysta z inteligentnego rozwiązania do zarządzania energią opartego na platformie IoT SPHINX OPEN. Oprócz dostarczania szczegółowych prognoz działa ono również autonomicznie w tle, pozwalając unikać obciążeń szczytowych w dwóch zakładach produkcyjnych.

Jeśli firma ZF miała skutecznie unikać obciążeń szczytowych, potrzebowała całkowitej przejrzystości w czasie rzeczywistym, co oznaczało konieczność uzyskiwania dokładnych prognoz zapotrzebowania na energię, aby w razie potrzeby możliwe było podejmowanie działań zapobiegawczych bez negatywnego wpływu na przebieg produkcji.

Po przeprowadzeniu szczegółowej i dogłębnej analizy firma GFT zaproponowała wprowadzenie autonomicznego systemu zarządzania obciążeniami szczytowymi opartego na rozwiązaniu SPHINX OPEN. Rozwiązanie oparte na regułach przewidywało również prognozę zapotrzebowania z wykorzystaniem procesów uczenia maszynowego w chmurze.

Zadanie

Unikanie szczytów zużycia energii bez negatywnego oddziaływania na produkcję

Dzięki doskonałej sieci cyfrowej obejmującej wszystkie systemy, które wymagały energii lub ją wytwarzały, firma ZF miała już do dyspozycji solidne podstawy, na których mogła się oprzeć. Dostępna była jednolita architektura oferująca dwukierunkowe połączenie za pośrednictwem OPC. Dzięki systemowi zarządzania obciążeniem (LMS) SPHINX OPEN firma ZF może teraz nie tylko przewidywać zapotrzebowanie na energię, ale także je kontrolować i odpowiednio nim zarządzać. Menedżerowie energii definiują zasady czasowego wyłączania systemów zużywających energię lub włączania systemów, które ją wytwarzają. Operatorzy mogą również określać wszelkie parametry, których należy dotrzymać, a w razie potrzeby także dokonywać niezależnych korekt. Podczas zarządzania obciążeniami system może działać autonomicznie – nie wymaga on żadnej interwencji ręcznej.

Do systemu w sposób ciągły dostarczane są dane o wytwarzaniu energii, jej zużyciu i zapotrzebowaniu na nią. Otrzymuje on również informacje o wszystkich pozostałych komponentach podłączonych do systemu energetycznego. Dane te są wzbogacane o dane historyczne, prognozy pogody i dane planowania produkcji, dzięki czemu można ustalić priorytety z dokładnością co do minuty i określić, które elementy systemu należy włączyć lub wyłączyć, aby zapewnić utrzymanie obciążeń na określonym poziomie przez określony czas.

Serce rozwiązania stanowią cyfrowe bliźniaki, będące wirtualnym odzwierciedleniem wszystkich istotnych maszyn, opartym o oprogramowanie SPHINX OPEN. Oprócz aktualizacji odczytów energii zapewniają one również ciągłą aktualizację informacji na temat źródeł energii i bieżącego stopnia elastyczności systemu. Łącząc dane bieżące z historycznymi i zewnętrznymi, system generuje niezbędne prognozy w oparciu o inteligentne oszacowania.

Wyznaczony mu cel jest prosty i jasny: nie przekraczać określonych obciążeń. Następnie system realizuje ten cel, gromadząc dane ze wszystkich maszyn lub systemów wytwarzających lub zużywających energię, sprawdzając i analizując informacje w odstępach jednominutowych. Za połączenia danych, ocenę, monitorowanie i prognozowanie odpowiada system koordynacji stanowiący rdzeń tego rozwiązania: Model in the Middle. Jego architektura umożliwia dwukierunkowe połączenie cyfrowych obrazów wszystkich źródeł danych, dzięki czemu autorzy danych nie tylko przekazują informacje, ale również czerpią z nich korzyści podczas realizacji protokołów optymalizacji. Model in the Middle reaguje również na zmiany parametrów operacyjnych, problemy techniczne i awarie systemu, autonomicznie inicjując określone wcześniej działania zapobiegawcze. Na przykład w przypadku zbliżającej się awarii, działania zapobiegawcze mogą polegać na odłożeniu w czasie procesów energochłonnych lub wstrzymaniu pracy niektórych urządzeń. Te predefiniowane reguły są tworzone i katalogowane przez ekspertów ZF, którzy regularnie porównują i zestawiają parametry z wymaganiami operacyjnymi. System oferuje otwarte interfejsy, które umożliwiają podłączenie każdej wymaganej technologii sterowania, a także zewnętrznych źródeł danych w zakresie prognoz wartości temperatury, siły wiatru i nasłonecznienia. Rezultatem jest kompleksowy system zarządzania energią, który można rozbudować w dowolnym momencie.

Korzyść

Długoterminowe oszczędności kosztów i bezkonkurencyjny zwrot z inwestycji

Z biegiem czasu rozwiązanie wprowadzone przez firmę ZF stało się integralną częścią jej strategii zarządzania energią. Na co dzień system nieustannie dostosowuje się do zmiennych warunków i realizuje regulacje parametrów. Umożliwia on również przewidywanie potencjalnych szczytów zapotrzebowania z tygodniowym wyprzedzeniem, dostarczając firmie ZF cennych informacji do planowania produkcji.

Autonomiczne rozwiązanie przyniosło również długoterminowe korzyści w zakresie zarządzania energią:

szczyty zapotrzebowania można przewidywać i automatycznie wyrównywać w oparciu o zdefiniowane wcześniej reguły, co trwale obniża koszty energii
Co najważniejsze, zużycie energii w godzinach szczytu zostało zredukowane z 24 do około 20 megawatów
Inwestycja zwróciła się w przeciągu 18 miesięcy

„SPHINX OPEN był jedynym systemem, który umożliwił nam osiągnięcie naszych ambitnych celów dotyczących zarządzania obciążeniem szczytowym, zmierzających do zmniejszenia zużycia energii. To prawdziwy USP.“

Christoph Weippert

Kierownik działu zarządzania energią

ZF Friedrichshafen AG