Optimierung des Stromsensornetzes

Die Optimierung des Energieverbrauches in der Produktion und die Vorhersage der Energieaufnahme der verschiedensten Prozessabläufe

VSStrom Prod: Optimierung des Energieverbrauches

VSStromProd – Aufbau und Optimierung eines Stromsensornetzes in einer industriellen Produktionsumgebung zur Minimierung der Energiekosten

Ein optimierter Energieverbrauch in der Produktion nützt nicht nur der Umwelt, sondern erhöht gleichzeitig die Effizienz in der Produktion. Im Fokus steht dabei vor allem eine Vermeidung von Stromspitzen. Derzeit können Energieaufnahmen lediglich explizit an einzelnen Anlagen oder im Anlagennetzwerk kontrolliert werden. Der Energieverbrauch und insbesondere die Energiekosten, die sich aus Stromspitzen ergeben, können somit innerhalb komplexer Prozessabläufe in der Fertigung nicht effizient genug gesteuert werden. Um Stromspitzen vor einem Prozessablauf vorhersagen zu können, ist ein System aus einzelnen Strommessungen nicht ausreichend und nur schwer zu optimieren.

Der Ansatz im Projekt VSStromprod der Fraunhofer-Institute EMFT und IKS sowie Würth Elektronik eiSos GmbH besteht darin, gezielte Informationen über die Energieaufnahme komplexer Prozessabläufe zu erfassen und weiter zu verarbeiten. Durch eine Echtzeitmessung des Stromverbrauches an einer Vielzahl von Geräten, die für den Produktionsablauf benötigt werden, werden diese Daten zunächst erfasst, bewertet und verarbeitet. Aus diesen Daten können dann Steuermechanismen zur Optimierung generiert werden. Erfassung und Informationsfluss der Messdaten erfolgen dabei so flexibel wie möglich und ohne wesentliche Eingriffe in bestehende Installationen. Mit Hilfe des in VSStromprod aufzubauenden Stromsensornetzes liegen somit alle Informationen rechtzeitig und flexibel ablesbar vor. Zusätzlich können durch im Projekt implementierte Methoden der künstlichen Intelligenz Vorhersagen zur Energieaufnahme in den verschiedensten Prozessabläufen getroffen werden. Von der Komponentenseite wird ein hochwertiger, aber dennoch kostengünstiger Sensorknoten, der neuen Kunden für die Evaluation weiterer Systemanwendungen zur Verfügung gestellt wird, mit einer flexiblen Kommunikationsschnittstelle aufgebaut. In beiden Fällen wird die notwendige Software des verteilten, skalierbaren Systems mit Hilfe von Simulation und entsprechenden Analysetools abgesichert.

Der Stromsensorknoten und KI für Energieoptimierung spezifischer Prozessabläufe

Stromsensorik

Die Hard- und Softwarekomponenten einer Stromsensorik mittels Hall-Element auf Printed-Circuit-Board (PCB) für Ströme > 50 A

Sensornetz

Eine definierte Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation in einem Sensornetzwerk als Daten- / Sensorknoten wird auf der Sensorkomponente integriert

Künstliche Intelligenz

Entwicklung und Absicherung einer künstlichen Intelligenz zu Bewertung der Energieeffizienz: Erstellung und Bewertung der Energieaufnahme bestimmter Prozesse mittels maschinelles Lernens