»ENERDIG« – Digitalisierung und Künstliche Intelligenz für ein Energiemanagement 2.0

Der Name des Projektes »ENERDIG« steht für »Energiemanagement 2.0, Digitalisierung, KI, Optimierte Prozesse« und zielt auf ein ganzheitliches Energiemanagement ab. Angesiedelt ist das Projekt im Leistungszentrum »Simulations- und Software-basierte Innovation«, welches die Forschung von vier beteiligten ITWM-Abteilungen bündelt. Forschende aus den Bereichen »Optimierung« und »High Performance Computing« sowie den Abteilungen »Transportvorgänge« und »Systemanalyse, Prognose und Regelung« bringen ihre Expertise ein. Digitalisierung und Künstliche Intelligenz sollen den Energieverbrauch in Produktion und Gebäuden reduzieren, ihn an die fluktuierende Erzeugung anpassen und Energieumwandlungsprozesse effizienter steuern.

Die Forschungsarbeiten des Teams befassen sich mit vier Themengebieten:
Dem Energiemanagement in

• Wohngebäuden und der Industrie
• der Kunststoffherstellung
• der chemischen Produktion 
• der Vliesproduktion
   

Strom, Wärme und Mobilität in Wohngebäuden und Industrie

Ein wichtiger Weg, um im privaten Umfeld und im Gewerbe den Ausstoß von Treibhausgasen zu verringern, ist das Nutzen von regenerativem Strom in Verbindung mit Wärmepumpen und Solarthermie. Dabei fragen sich die Menschen zum Beispiel, welchen Verbrauch sie morgen haben und was ihre Photovoltaik- und Solarthermieanlagen dann leisten. Und welche Rolle das Wetter dabei spielt. Um das zu beantworten, entwickelt das Projektteam neue Methoden der KI, um anhand von Prognosen Stromspeicher zu laden, die dann wiederum Wärmepumpen und Elektroautos zu einem möglichst großen Anteil mit erneuerbarer Energie versorgen.
 

Optimierung der Aerodynamik in der Vliesstoffproduktion

Ein großes Einsparpotenzial besteht auch in der industriellen Produktion, zum Beispiel der Vliesstoffproduktion. Die Herausforderungen bei der Vliesstoffherstellung sind sehr hohe Produktionsgeschwindigkeiten sowie Turbulenzen im Prozess. Beides führt häufig zu Qualitätsschwankungen bei den Vliesstoffen. Mithilfe unterschiedlicher Software-Lösungen tragen wir zur aerodynamischen Optimierung der Vliesproduktion bei. Dies führt zu stabilerer Produktqualität und zu signifikanten Energieeinsparungen.

Flexibilisierung der Energienutzung in der Kunststoffherstellung

Ein hoher Kostendruck und wachsende Komplexität in der Produktion umreißen das Spannungsfeld der Kunststoffproduktion. Durch eine Steuerung der Stromnachfrage durch das gezielte Ab- und Zuschalten von Lasten, dem sogenannten Demand-Side-Management, kann der für die Produktion benötigte Strom am Energiemarkt kostengünstiger eingekauft und entsprechend das Produkt günstiger hergestellt werden. Neben der Stärkung der Marktposition liefert der Betreibende des Demand-Side-Management-Systems damit einen Beitrag zur Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien. Mit dem Ziel, vor allem kleine und mittlere Unternehmen auf dem Weg zu einem Energiemanagement 2.0 zu unterstützen, entwickelt das Team basierend auf Digitalen Zwillingen von Maschinen und Produktionsanlagen Algorithmen, mit diesen identifizieren und bewerten die Forschenden den Energieverbrauch und -flexibilität. Dabei kommen innovative Methoden des Maschinellen Lernens (ML) mit tiefen Neuronalen Netzen zum Einsatz.