Mit digitalen Zwillingen die Sektor-Kopplung von Kläranlagen vorantreiben
In Rahmen des Ki:SeKoPo (Kläranlage intelligent: Sektorkopplungspotenzial durch Digitalisierung aktivieren) wurde eine systematische Analyse von Kläranlagenprozessen durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf einem innovativen Ansatz lag. Das Projekt zielte darauf ab, neue und bislang ungenutzte Sektorkopplungspotenziale zu identifizieren und die erforderlichen Daten und Modelle für einen digitalen Zwilling von Kläranlagen unter Berücksichtigung ihres Umfeldes zu analysieren.
Digitale Zwillinge in Kläranlagen sind virtuelle Modelle, die es ermöglichen, den Betrieb und die Prozesse in Echtzeit zu überwachen, zu optimieren und vorherzusagen, indem sie Daten aus der physischen Anlage nutzen. Sie tragen zur Effizienzsteigerung, Wartungsplanung und Ressourceneffizienz in Kläranlagen bei und können außerdem dazu beitragen, Kläranlagen zu Energie- und Ressourcendrehscheiben zu entwicklen. Die Abbildung zeigt den Aufbau eines digitalen Zwillings, wie er in Kläranlagen eingesetzt werden könnte.
Die derzeit bzw. zukünftig für Kläranlagen relevanten Problemstellungen wurden sowohl mit kommunalen als auch industriellen Kläranlagenbetreibern im Rahmen von strukturierten Interviews erhoben und Lösungsansätze durch den Einsatz eines umfassenden Steuerungssystems wie des digitalen Zwillings aufgezeigt. Durch langjährige Erfahrungen von AEE INTEC im Monitoring verschiedener Anlagen und der Kompetenz des Instituts für Energietechnik und Thermodynamik der TU Wien für digitale Zwillinge konnten hier erste Kostenabschätzungen für verschiedene Ausbaustufen von einem vergleichsweise einfachen Monitoring bis hin zu einem autonom agierenden System getätigt werden. Diese können in Zukunft als wertvolle Grundlagen für weitere (Forschungs-)Projekte in diesem Bereich dienen. Um die positiven Aspekte des Einsatzes eines digitalen Zwillings aufzuzeigen, wird neben einer Kosten-Nutzen-Matrix auch eine qualitative Aufschlüsselung der Vorteile wie Ausfallsicherheit, Reduktion von Primäraufwand sowie besseres Verständnis für komplexe Systeme angeführt. Weiters wurde für künftige Forschungsprojekte ein Konsortium der relevanten Akteure zusammengestellt, um alle notwendigen Kompetenzen (Energieversorgung, Forschungspartner, Automatisierung) zur Umsetzung zu vereinen.
Mit dem Sondierungsprojekt Ki:SeKoPo wurde ein wichtiger Schritt in Richtung von künftigen Energie- und Ressourcendrehscheiben gemacht, die Kläranlagen sein können, wenn sie ihr Potenzial voll entfalten.
Projektkoordination:
TU Wien – Institut für Energietechnik und Thermodynamik
Projektpartner:
AEE INTEC
Kontakt: