SEI spart mit Digitalem Zwilling jährlich mehr als 550 Tonnen an CO2 ein

SEI, der Fernwärmeversorger aus dem italienischen Mantua, befasst sich derzeit verstärkt mit der Dekarbonisierung. Seit einigen Jahren arbeitet SEI daran, die Nachhaltigkeit des Fernwärmenetzes der Stadt Mantua zu verbessern – mit dem Ziel, die CO2-Emissionen deutlich zu senken. Dabei hat SEI die Digitalisierung als entscheidenden Faktor erkannt und sich zur Optimierung des Fernwärmesystems mit Gradyent einen starken Partner zur Implementierung eines Digitalen Zwillings gesucht.

Herausforderung

SEI ist bestrebt, sein System zu dekarbonisieren und den Gesamtgasverbrauch zu reduzieren. Um dieses Ziel zu erreichen, investiert SEI in erneuerbare Energiequellen sowie in die Verbesserung der Energieeffizienz des Gesamtsystems. Beim zweiten Punkt stehen für SEI das Sammeln und Analysieren von Daten zur Erreichung seiner Ziele an erster Stelle. Im Zuge dessen steigert SEI die Transparenz der erforderlichen Investitionen und maximiert so die Möglichkeiten für einen intelligenteren und umweltfreundlicheren Betrieb.

Lösung

Entwicklung und Implementierung eines in Echtzeit funktionierenden Digitalen Zwillings

Im Jahr 2020 nahm SEI die Zusammenarbeit mit Gradyent zur Entwicklung eines Digitalen Zwillings des Fernwärmenetzes auf. Mit seinem Digitalen Zwilling erstellt Gradyent ein digitales Abbild des gesamten Fernwärmesystems, das geografische, Wetter- und Sensordaten mit physikalischen Modellen und künstlicher Intelligenz kombiniert und in Echtzeit funktioniert. Dieses Abbild bietet Einblick in die Vorgänge in allen Teilen des Systems. So können Fernwärmeunternehmen ihre Fernwärmenetze während des Betriebs optimieren, um die Effizienz zu steigern, sowie Simulationen umfangreicher Systemänderungen durchführen.

Gradyent erstellte einen Digitalen Zwilling des gesamten Fernwärmesystems von Mantua und trainierte diesen mit den historischen Daten von SEI. Hierzu zählten Zeitreihendaten aus den Erzeugungsanlagen (zentrale KWK-Anlage, Spitzenkesselanlagen und Wärmespeicher), dem Fernwärmenetz und den Stationen sowie GIS-Daten. Durch die Kombination mit einem thermohydraulischen Modell ergab sich eine präzise virtuelle Darstellung des Gesamtsystems, die den Echtzeitbedingungen entspricht. So konnte SEI die Vorteile des Betriebs bei niedrigeren Temperaturen im Fernwärmenetz genau auswerten und erhebliches Optimierungspotenzial ermitteln.

Das Team von Gradyent übernahm dabei die Analyse der Daten, präsentierte die Haupterkenntnisse im Rahmen verschiedener Workshops zur Datenvalidierung und war für die Entwicklung des Digitalen Zwillings zuständig. Das Team von SEI brachte sein Wissen über das Fernwärmenetz ein und gab bei den Workshops Rückmeldung zu den Erkenntnissen.

Ergebnisse

Deutlich weniger Wärmeverluste und CO2-Emissionen

Berechnungen mithilfe des Digitalen Zwillings ergaben, dass sich die Anschaffung zusätzlicher Pumpen aufgrund der Temperatursenkung und der damit verbundenen geringeren Wärmeverluste über einen Zeitraum von einem Jahr voll und ganz amortisieren würde. Außerdem blieb der Digitale Zwilling bei seiner minutengenauen Analyse stets innerhalb der Systemgrenzen. So erhielten die Entscheider bei SEI die Gewissheit, dass den Betreibern mit dem Digitalen Zwilling die richtige Lösung zur Verfügung steht, um Potenzial in Mehrwert zu verwandeln.

Während der Heizperiode 2022/2023 konnte SEI die Anwendung der vom Digitalen Zwilling vorgeschlagenen Betriebseinstellungen testen. Auf diese Weise ließ sich die Effizienz des Fernwärmenetzes von Mantua im laufenden Betrieb verbessern. So kann im Vergleich zu den vorherigen Betriebsbedingungen eine Reduzierung um mehr als 550 t CO2-Emissionen pro Jahr erzielt werden.

Nächste Schritte: Optimierung des Wärmespeichers und Integration in die Steuerzentrale

Gemeinsam haben Gradyent und SEI einen Mehrjahresplan ausgearbeitet, um die Partnerschaft auszubauen und das Fernwärmesystem von Mantua weiter zu digitalisieren und zu optimieren. In den kommenden Monaten wird der Digitale Zwilling noch gezielter abgestimmt. Auf diese Weise soll das Management des Wärmespeichers optimiert und das Modell in den tatsächlichen Betrieb in der neuen Steuerzentrale von SEI integriert werden.