Datengesteuerte Energieoptimierung: Einsparungen ohne Kompromisse
5 min readIn der Fertigung darf eine Energieverbrauchssenkung keineswegs zu Einbußen bei der Qualität oder der Produktivität führen. Und sie muss es auch nicht.
Die Notwendigkeit einer kosteneffizienteren Produktion durch geringeren Energieverbrauch war noch nie so offensichtlich wie heute. Gleichzeitig sind minderwertige Produkte und Produktivitätseinbußen nach wie vor Tabu. Das kann öfter zu unangenehmen Kompromissen führen, denn viele Fertigungsunternehmen haben Schwierigkeiten, den Energieverbrauch zu senken und dabei eine herausragende Produktionsqualität zu gewährleisten.
Dafür gibt es meistens eine einzige Ursache: Viele Unternehmen wissen schlichtweg nicht, wie viel Energie sie wirklich benötigen, um ihre eigenen Produktionsstandards effizient zu erfüllen. Das liegt daran, dass dabei ziemlich viele Faktoren eine Rolle spielen. Es stellt deshalb eine Herausforderung dar, die relevantesten unter ihnen mithilfe herkömmlicher Methoden zu identifizieren – geschweige denn, die Produktion auf dieser Grundlage zu optimieren.
Um sich von diesem Dilemma zu befreien, bedarf es einer höheren Ebene technologisch fundierter Einblicke in die eigenen Produktionsprozesse. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie Sie durch Simulationen Einsparungen beim Energieverbrauch erzielen können, ohne Abstriche bei der Produktionsqualität und -quantität in Kauf nehmen zu müssen.
Man muss zunächst das Potenzial zur Verbesserung erkennen
Als ein europäischer Lebensmittelhersteller begann, an einer experimentellen vertikalen Farm zu arbeiten, entpuppte sich der Energieverbrauch der Farm als eines der Hauptprobleme für ihre Wettbewerbsfähigkeit. Dies resultierte aus der Tatsache, dass in Containern angebautes Blattgemüse kein Sonnenlicht nutzen kann, sondern elektrische Beleuchtung zur Förderung des Wachstums benötigt.
Folglich muss der Betreiber einer vertikalen Farm dafür teuer bezahlen, was traditionelle Farmen kostenlos erhalten. Und da die Energiepreise seit 2022 um 50 Prozent gestiegen sind und auf diesem hohen Niveau voraussichtlich bleiben werden, hängt die künftige Wettbewerbsfähigkeit der vertikalen Farm von einer deutlichen Senkung des Stromverbrauchs.
Jeder Produktionsprozess kann energieeffizienter gestaltet werden. Man braucht dafür nur die richtigen Einsichten.
Wie genau sollte man mit der Kraft der Sonne konkurrieren? Der Schlüssel lag daran, die Stärken der vertikalen Farm zu nutzen, um ihre Nachteile zu überwinden. Da vertikale Farmen in Containern untergebracht und zur Erzeugung von Licht und Wärme auf Strom angewiesen sind, herrscht in ihnen ein in sich geschlossenes System. Das heißt: Sie bieten ihrem Betreiber vollständige Kontrolle über den Wachstumszyklus.
Anstatt also außerhalb der vertikalen Farm nach Möglichkeiten zur Senkung des Energieverbrauchs zu suchen, stellte der Kunde eine andere Frage: Wie viel Energie benötigt Blattgemüse eigentlich?
Den Hinweisen der Produkte folgen
Ähnliche Fragen sollten in jedem Unternehmen gestellt werden, das seinen Energieverbrauch bewältigen möchte. Dies erfordert, zunächst alle Informationen über interne und externe Produktionsfaktoren zu sammeln, sofern sie mit dem Energieverbrauch zusammenhängen. Nachdem diese Daten vorliegen, kann der Energieverbrauch analysiert und an die Produktionsanforderungen angepasst werden. Erst dann wird es möglich, Strategien zur Senkung des Energieverbrauchs zu entwickeln.
Damit ist jedoch noch nicht alles erledigt. Es gilt herauszufinden, welche Eingriffe wirksam sind und tatsächliche Verbesserungen bringen. Doch Experimente während der laufenden Produktion sind nicht unbedenklich, da sie zu erheblichen Qualitäts- oder Produktivitätsverlusten führen können. Außerdem sind sie in großem Umfang kostspielig.
Um diese besondere Herausforderung zu lösen, bedarf es einer kostengünstigen Möglichkeit, mehrere Szenarien zu testen, ohne eine verringerte Produktivität zu riskieren oder den Produktwert durch Qualitätsverluste zu mindern.
Simulationen und Experimente
Für den Lebensmittelhersteller führte die Suche nach einer solchen Möglichkeit zur Entwicklung einer Gesamtlösung. Mithilfe einer Robotik-Anlage wurden täglich Bilder jeder einzelnen Pflanze aufgenommen. Diese Bilder wurden dann zu einem digitalen Zwilling jeder Pflanze und der gesamten Wachstumsumgebung verarbeitet.
Diese digitalen Zwillinge ermöglichten Experimente, ohne den Betrieb der vertikalen Farm zu beeinträchtigen, und eröffneten die Möglichkeit zur Simulation von "Was-wäre-wenn"-Szenarien. So konnte der Lebensmittelhersteller digitale Untersuchungen zu den Unterschieden von Wachstumsergebnissen durchführen, basierend auf Faktoren wie Lichtart und -intensität, Raumgestaltung, Anbauzeit, Pflanzensorte und Ernährung.
Mit praktisch unbegrenzter Kapazität zur Simulation verschiedener Szenarien auf Grundlage von Energieverbrauch und Pflanzenwachstum ist der Lebensmittelhersteller auf dem Weg, seinen Energieverbrauch auf ein absolutes Minimum zu reduzieren und eine effizientere Produktion zu gestalten.
Darüber hinaus geht die Robotik-Anlage in den Energiesparmodus über, wenn sie nicht aktiv ist, und ist dadurch energieeffizient und arbeitssparend. Mit Kosten von nur 0,01 € pro Pflanze über den gesamten Erntezyklus ist dies zudem äußerst kostengünstig.
Datenbasiertes Simulieren: schnell und sicher zur Energieeffizienz
Durch Datenanalyse und -integration können Verbrauchsmuster erkannt werden, um den Energiebedarf jedes Teils Ihrer Produktion zu verstehen. Dann sind Sie bereits auf dem besten Weg, eine Simulationstechnologie einzusetzen, die Strategien zur Senkung des Energieverbrauchs liefert.
Wenn Sie daran interessiert sind, Ihren Energieverbrauch ohne Produktivitäts- und Qualitätseinbußen zu senken, lassen Sie uns darüber sprechen!
Und wenn Sie mehr über unsere Zusammenarbeit mit dem Lebensmittelhersteller erfahren möchten, lesen Sie die Fallstudie hier.