Künstliche Intelligenz für Solarkraftwerke
Der Klimawandel erfordert innovative, energieeffiziente Lösungen zur Reduzierung der CO2-Emissionen. Erneuerbare Energiequellen wie thermische Solarenergie verbessern den CO2-Fussabdruck. Sulzer hilft den Atlantica-Solarkraftwerken mit ihrer auf künstlicher Intelligenz basierenden fortschrittlichen Analyse-Plattform BLUE BOX™ beim effizienten Management ihrer Anlagen und bei der Vermeidung von Ausfallzeiten.
Mit ihren vielen tausend der Sonne zugewandten Parabolrinnen sieht die Anlage aus wie ein riesiger Spiegel inmitten der Wüste. Das 280-MW-Solarkraftwerk liegt in der Mojave-Wüste, einem der heissesten Gebiete Nordamerikas, und erzeugt sauberen Strom für etwa 90’000 Haushalte in der Region. Ein ähnliches Bild bietet sich auf der anderen Seite des Atlantiks: KaXu Solar One in Südafrika nutzt die Kraft der Sonne, um die Bevölkerung vor Ort mit 100 Megawatt Strom zu versorgen.
665’000 Tonnen CO2-Emissionen jährlich vermeiden
Die beiden Solarkraftwerke gehören zum vielseitigen Portfolio von Atlantica, einem globalen Unternehmen mit nachhaltigen Infrastrukturanlagen in aller Welt.
Gemeinsam vermeiden diese beiden Kraftwerke jährlich den Ausstoss von 665’000 Tonnen CO2. Diese Menge entspricht den Emissionen, die ein Wald von der Grösse des Yosemite National Parks in einem Jahr absorbieren kann.
Die Kraft der Sonne nutzen
Verschiedene Studien zu Energieszenarien betrachten die konzentrierte Solarenergie (Concentrated Solar Power – CSP) als Energiequelle, die für die Erreichung ehrgeiziger Klimaschutzziele von zentraler Bedeutung ist.
In CSP-Anlagen wird das Sonnenlicht mithilfe von Spiegeln oder Linsen eingefangen und auf Absorberrohre gebündelt. Diese Rohre sind mit einem Wärmeträgermedium gefüllt, das mit Kesselspeisepumpen durch die gesamte Anlage gepumpt wird. Der aus Wärmeenergie erzeugte Dampf treibt dabei einen Generator an und wird in elektrische Energie umgewandelt. Pumpen spielen für den Betrieb der gesamten Anlagen eine wichtige Rolle.
Stromausfällen immer einen Schritt voraus
Da die Stromversorgung von vielen tausend Menschen von diesen Kraftwerken abhängt, wollen die Betreiber ihre Anlagen so effizient wie möglich betreiben und Stillstände vermeiden. Atlantica hat deshalb in Sulzers fortschrittliche Analyse-Plattform BLUE BOX investiert, um die Leistung ihrer Anlagen zu überwachen und zu optimieren.
BLUE BOX nutzt maschinelles Lernen zur Auswertung der Echtzeitbetriebsdaten von Pumpen. In Verbindung mit dem Know-how der Sulzer-Experten, das dem Kunden zusammen mit der Lösung zur Verfügung gestellt wird, hilft das System Anlagenbetreibern, den Betrieb und die Wartung ihrer Pumpen anhand dieser Daten zu optimieren.
Es erkennt und signalisiert Anomalien automatisch, schätzt die Restlebensdauer der Ausrüstung ein und hilft, datenbasierte Entscheidungen für die präventive Wartung zu treffen.
„Die Kombination von menschlicher und künstlicher Intelligenz schafft Mehrwert“
Weiterlesen
Die Lösungen von Sulzer spielen überall auf der Welt eine wichtige Rolle bei Infrastrukturen, deren Stillstand einen Gewinnausfall bedeutet. Marc Heggemann, Head of Group Commercial Digital Solutions bei Sulzer, erklärt, wie durch die Kombination von künstlicher und menschlicher Intelligenz die Effizienz von Anlagen optimiert und Maschinenausfälle vorhergesagt werden können.
Lässt sich mit künstlicher Intelligenz und Algorithmen der Ausfall einer Anlage vorhersagen?
Maschinelles Lernen ist dafür notwendig, genügt aber nicht. Warum? Die Datenmenge ist oft begrenzt und auch die Qualität manchmal nicht gut genug, weil Betreiber nicht über die komplette Historie von Pumpenbetrieb und -wartung verfügen.
Damit die Ergebnisse zuverlässiger werden, muss das maschinelle Lernen mit einer physikalischen Modellierung der Pumpe kombiniert werden. Hier kommt Sulzer ins Spiel: Als Erstausrüster verfügen wir im eigenen Hause über das nötige Pumpen-Know-how. Es erfordert Fachverstand – bzw. menschliche Intelligenz –, um zu verstehen, wie die Konstruktion und der Betrieb einer Maschine oder Anlage in einem „digitalen Zwilling“ abgebildet werden. Darauf aufbauend unterstützen unsere Spezialisten für Anlagenoptimierung die Kunden mit der Datenanalyse, die sie für fundierte Entscheidungen benötigen.
Wie funktioniert BLUE BOX in der Praxis?
BLUE BOX ist ein Früherkennungssystem, das Anomalien bei den Leistungskennzahlen von Pumpen automatisch erkennt. Diese Anomalien werden von Schwellenwert-Warnsystemen, die auf Einzelsensoren basieren, oft erst erkannt, wenn es zu spät ist. Bei unserem System erfolgt die Anomalieerkennung früh genug für präventive Wartungsmassnahmen. Lassen Sie mich das an einem Beispiel aus der Praxis erläutern: Nach der Implementierung von BLUE BOX in den Atlantica-Kraftwerken hat das System über einen Zeitraum von einigen Tagen vier Anomalien an einer einzigen Pumpe erkannt und eine Abweichung der Anlagenleistung gemeldet.
Diese Feststellung wurde vom Atlantica-Data-Science-Team vor Ort bestätigt, das in seiner Datenauswertung ebenfalls eine Anomalie fand. Bei der späteren Analyse von Motorleistung und Wellendrehzahl hat sich dann herausgestellt, dass ein Lagerschaden kurz bevorstand, obwohl die Vibrations- und Temperaturwarnschwellen herkömmlicher Systeme noch lange nicht erreicht waren. So konnte der Kunde rechtzeitig Ersatzteile bestellen und damit das Risiko eines Ausfalls abwenden und Geld sparen.
Warum sollte ein kostenbewusster Anlagenbetreiber in eine solche KI-Lösung investieren?
Wenn Sie die Kosten über den gesamten Lebenszyklus der Ausrüstung oder Anlage betrachten, ist die Investition in eine solche KI-Lösung im Vergleich zu den möglichen Einsparungen eher gering und durchaus gerechtfertigt. Wir schaffen Mehrwert, indem wir unsere Kunden mit massgeschneiderten Kosten-Nutzen-Analysen bei ihren Entscheidungsprozessen unterstützen. Der plötzliche Ausfall kritischer Pumpensysteme beispielsweise kann leicht Kosten von mehr als 100’000 USD pro Ereignis verursachen. BLUE BOX überwacht die Ausrüstung und erkennt Anomalien, bevor es zum Ausfall kommt. So werden teure Stillstände vermieden und betriebliche Risiken reduziert. Wir kombinieren diese Ergebnisse mit unserem Expertenwissen und können so die besten und kosteneffizientesten Lösungen empfehlen. Auf diese Weise kann der Kunde die Lebensdauer seiner Ausrüstung und seiner Anlagen verlängern und die Lebenszykluskosten senken, so dass sich seine Investition in der Regel innert weniger Monate auszahlt.
Mehr Verfügbarkeit, weniger betriebliche Risiken
In Zusammenarbeit mit dem Data-Science-Team von Atlantica verbessert Sulzer mit ihrer digitalen Lösung die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Solarkraftanlagen und mindert damit die betrieblichen Risiken. Das Ergebnis sind Kosteneinsparungen und höhere Gewinne.
Der Anschluss der Kraftwerke Mojave und KaXu an die Cloud-Lösung von Sulzer war nur der erste Schritt: Atlantica plant, BLUE BOX im Rahmen ihres Digitalisierungsprojekts in all ihren Anlagen weltweit zu implementieren.
Die Zukunft der Energieversorgung ist sauber und erneuerbar. BLUE BOX erlaubt es Unternehmen wie Atlantica, ihre Anlagen rund um den Globus bestmöglich zu nutzen. Sulzer optimiert die Performance dieser nachhaltigen Energiequellen und leistet damit einen Beitrag zu einer besseren Zukunft.
Weitere Storys über unsere Produkte und Services finden Sie auf www.sulzer.com/stories.