Mit Künstlicher Intelligenz zur klimaneutralen Produktion

Die Transformation zu mehr Klimaneutralität erfordert ein stufenweises Umstellen der Prozesse und ihrer Abläufe in den energieintensiven Industrien. Ziel des Forschungsprojekts „Dekarbonisierung der energieintensiven Industrie durch intelligente Sektorkopplung mit KI-basierten probabilistischen Prognosen und Betriebsführungen (DeepCarbPlanner)“ ist, mit einer durch Künstliche Intelligenz (KI) unterstützten optimalen Produktionsplanung eine effektive und ökonomische Emissionsreduktion zu erreichen. Dabei werden Sektorkopplung, regenerative Energieerzeugung und Speichertechnologien miteinbezogen. Das so erreichte modulare Design soll dann auf verschiedene Unternehmen übertragbar sein.

Der Kooperationspartner Fondium Singen GmbH gehört als Eisengießer zu den energieintensiven Industriebranchen. Für das Schmelzen von Eisen wird vor allem Koks verwendet. Des Weiteren braucht das Werk auch große Mengen Strom und Erdgas. Allein die direkten CO2-Emissionen betragen jährlich rund 100 000 t. Bis 2030 will Fondium CO2-neutral sein. Zu den wichtigsten Maßnahmen zählen daher die Umstellung auf CO2-neutrale Verfahren sowie eine effiziente Auslastung der CO2-neutralen Energiequellen.

Durch die Entwicklung eines digitalen Zwillings werden sowohl Vorhersagen, die auf maschinellem Lernen basieren, als auch Algorithmen zur Betriebsführung entwickelt. Die aus Prognosemodellen und dem digitalen Zwilling gewonnenen Informationen werden dann in einem stochastischen Optimierungsmodell zur Minimierung der CO2-Emissionen verwendet. Für die Anwendung streben die Forscher die Entwicklung eines Werkzeugkastens, der „DeepCarbPlanner-Toolbox“, an. Sie integriert die Einzelkomponenten des Projekts: Datenerfassung, digitaler Zwilling und probabilistische (Berücksichtigung von Wahrscheinlichkeiten) Prognosen zu einem Softwarepaket. Die Toolbox dient neben der Berechnung von Pfaden zur CO2-Emissionsreduktion auch der Analyse von positiven Effekten einer Sektorkopplung. Für eine mögliche Sektorkopplung werden potenzielle Abnehmer für die Wärmeenergie identifiziert (derzeit nutzt zum Beispiel das benachbarte Werk Abwärme aus der Eisenguss-Produktion von Fondium).

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