Dynamische Druckluftoptimierung für ressourcenschonendes Recycling (D2R2) 

Die Nutzung von Druckluft in industriellen Prozessen ist weit verbreitet und stellt neben elektrischem Strom einen der häufigsten Energieträger dar. Eine zeitgemäße und effiziente Druckluftversorgung trägt wesentlich dazu bei, die aktuellen Klimaziele zu erreichen. Das Effizienzpotenzial bei der Optimierung liegt allein in Deutschland bei 8,5 Terawattstunden (TWh) im Jahr bzw. 3,6 Megatonnen (MT) CO2e. Dies entspricht ca. 1 Prozent der notwendigen Maßnahmen, um die Energiewende einzuleiten.

D2R2 zielt darauf ab, die Effizienz von Druckluftsystemen durch eine ganzheitliche Optimierung in einem Effizienzmodell auf Basis von 16 vorher definierten Maßnahmengruppen im laufenden Betrieb mittels Datenanalyse und KI-Einsatz von bis zu 50% zu verbessern. Hierzu soll das gesamte Druckluftsystem von der Erzeugung bis zum Prozess als digitaler Zwilling auf einer zu entwickelnden und IoT-Plattform (Cloud Lösung) abgebildet werden.  

Bestehende, druckluftbetriebene Sortieranlagen im Recyclingprozess der dem Projekt assoziierten Anwendungspartner (Remondis und Theo Steil) werden als Innovationsgradmesser und zur Erprobung und Validierung der Ansätze und Optimierung des HMI (Human-Maschine-Interface bzw. Dashboard) herangezogen. Rohstoffe, welche durch das Recycling wieder in den Stoffkreislauf integriert werden, können auf diese Weise energetisch günstiger bereitgestellt werden. Es entsteht die messbare Größe in tCO2/t Recyclinggut, indem Werte von vor der Implementation der Lösungen mit jenen danach verglichen werden. Dies erhöht die Wettbewerbsfähigkeit dieser Branche im Vergleich zur Neugewinnung natürlicher Rohrstoffe (Bsp. Rohaluminium oder PET aus Rohöl). 

Mit einem Smartfusion Gateway für Sensorik- und Aktorikanbindung zur Datentransformation und -verdichtung sowie einer IoT-Plattform zur Analyse wird eine Recyclingsortieranlage in einem digitalen Effizienzmodell abgebildet. Durch einen bidirektionalen Datenfluss zwischen IoT-Plattform und realer Anlage können intelligente Konzepte zur Prozessoptimierung und der Predictive Maintenance in Echtzeit realisiert werden. Effizienzverluste durch z. B. zu kleine Leitungen, verschmutze Filter oder eine ineffiziente Kompressorauslegung werden automatisch erkannt. Ziel der Forschungsarbeiten der Universität Kassel ist die Untersuchung und Entwicklung eines neuartigen System-on-Chip (SoC) auf der Hardware- und Softwareebene. 

Aktuelle Lösungen und Ansätze wie Kompressorsteuerungen oder Verbrauchsebenenanalysen betrachten nur Teile der Anlage oder sind in Form von Audits aufwendig, in zu geringer Frequenz oder basieren auf historischen Daten. 

D2R2 verfolgt eine nachhaltige, dynamische Effizienzlösung, die sich ständigen Bedarfsänderungen anpasst und mehrere Eingangsgrößen (Maschinendaten, Sensordaten, Expertenwissen) in Echtzeit auf der IoT-Plattform zu einer kontinuierlichen Modelloptimierung zusammenführt. 

Fa. Postberg + Co. und die Flavia IT beabsichtigen die Projektergebnisse mittelfristig als Produkt- und Dienstleistungsangebote für den deutschen und internationalen Markt weiterzuentwickeln. Neben einem Vertriebskonzept für den Verkauf des Smartfusion Gateways in Kombination mit der IoT-Plattform für Drucklufteffizienz sind ergänzende Dienstleistungen für Servicepartner (Bsp. Planungsprognosen, dp-Überwachung, Effizienz der Wärmerückgewinnung, Leckageüberwachung) geplant.