2012-01
Industrielle Prozesse
Mit dem Release der Softwareversion EINSTEIN 2.1 wurde die vorläufige Entwicklung der im Rahmen des EU-Projektes EINSTEIN entwickelten Methode und Software abgeschlossen. Gegenüber den Vorgängerversionen konnten neue Module wie zum Beispiel ein Modul für thermische Kälteanlagen integriert, Algorithmen weiter entwickelt und entscheidende Verbesserungen der Programmstabilität und Benutzerfreundlichkeit erreicht werden.
EINSTEIN – Expert System for an INtelligent Supply of Thermal Energy in INdustry
Veröffentlichung der Softwareversion 2.1
Von Jürgen Fluch, Christoph Brunner, Matthäus Hubmann *
Einsparungspotenziale in Industriebetrieben
Die Idee von EINSTEIN war die Entwicklung einer Methode und Software zur raschen Identifizierung von möglichen Einsparungspotentialen in Industriebetrieben sowie großen öffentlichen Gebäuden. Dabei sollten vor allem der Zeit- und Kostenaufwand für den untersuchten Betrieb reduziert werden. Diese im Rahmen von thermischen Energie-Audits durchgeführten Studien stellen in einem ersten Schritt den Ist-Zustand dar und bewerten diesen hinsichtlich der energieintensivsten Energieströme und Prozesse und der Erzeugung von Wärme und Kälte sowie deren Verteilung. Im zweiten Schritt werden Potentiale zur Prozessoptimierung sowie vor allem Wärmerückgewinnung und somit Effizienzsteigerung erfasst und mithilfe der Pinch Analyse Umsetzungskonzepte zur Wärmeintegration definiert. Im letzten Schritt wird die Energieversorgung untersucht und der Fokus auf den Einsatz erneuerbarer Energien zur Substitution fossiler Energieträger gelegt. Durch die standardisierte EINSTEIN Audit Methode und im Hintergrund angewandte Modelle und Algorithmen können Prozesse abgebildet und der Aufwand für ein Energie-Audit sowohl zeitlich als auch monetär deutlich reduziert und die Qualität auf einem sehr hohen Level gehalten werden.
Weiterentwicklung des Software - Tools
Im Rahmen des Projektes wurden Vorgängerversionen aufbauend auf Erfahrungen aus insgesamt 72 Energieaudits in ganz Europa stetig weiter entwickelt. Zusätzlich sind Rückmeldungen aus durchgeführten EINSTEIN-Trainingskursen (Grundkurse) in die Entwicklung mit eingeflossen, wodurch speziell die Anwenderfreundlichkeit, die Benutzeroberfläche (GUI) und die Darstellung der Ergebnisse verbessert werden konnten. Darüber hinaus wurden einzelne Module und Optionen (Kälteanlagen, Gebäude) weiter entwickelt bzw. neu in das Programm integriert. Die erhofften Verbesserungen wurden durch die Teilnehmer der EINSTEIN-Fortgeschrittenenkurse bestätigt.
Abbildung 1: Screenshot grafische Benutzeroberfläche Prozessdefinition
Software-Struktur und Möglichkeiten der Analyse
Die Grundstruktur der EINSTEIN Software ist unverändert. Die Steuerung erfolgt über eine Menüstruktur und die Dateneingabe ebenso wie die Darstellung der Ergebnisse über das Hauptmenü. Einstellungen des Programms und der ausgewählten Module können über eine Menüzeile ähnlich allen Microsoft-Programmen adaptiert werden. Darin befindet sich auch das Menü der Datenbank der Software, in der Arbeitsmedien, Brennstoffe, Geräte (Brenner, Kessel, Solaranlagen…), nationale Strommixe sowie Daten der Auditoren und Benchmarkzahlen verwaltet und verändert werden. Die Menü-Struktur von EINSTEIN 2.1 gliedert sich analog der standardisierten Schritte eines EINSTEIN Audits in
- die Erfassung und Darstellung des Ist-Zustandes und den Vergleich mit Benchmarkzahlen,
- die Erstellung von Alternativen (Prozessoptimierung, Wärmerückgewinnung und Energieversorgung mit Wärme und inklusive erneuerbarer Energien),
- die Wirtschaftlichkeitsberechnung,
- die energetische, ökologische und ökonomische Bewertung der Alternativen und
- die automatische Berichtserstellung.
Optimierung der Programmstabilität
Verbesserungen der Software betreffen zum einen allgemeine Entwicklungen. Das Angebot der verfügbaren Sprachen (bspw. englisch, deutsch, französisch…) konnte um bulgarisch und slowakisch erweitert werden. Ein wichtiger Punkt der Entwicklung war eine Optimierung der Stabilität des Programms. Eingesetzte Algorithmen wurden verbessert und gezielt Analysen der notwendigen Rechnerzeiten durchgeführt. Doppelte Berechnungen gehören der Vergangenheit an, a-priori-Abfragen vermeiden Programmabstürze und der Programmcode der Software wurde gründlich überarbeitet und optimiert. Zusätzlich konnten Simulationen beschleunigt und zeitintensive Berechnungen optimiert werden. Damit wurde auch die Qualität der Ergebnisse entscheidend verbessert.
Abbildung 2: Screenshot grafische Benutzeroberfläche Wärme- und Kälteverteilung
Erweiterung des Software - Umfangs
Der Umfang der EINSTEIN Software wurde punktuell erweitert. Der Bereich der Energieversorgung umfasst nun die Module Kraft-Wärme-Kopplung, Solarthermie, Wärmepumpen, Brenner und Kessel sowie Kompressions- und thermische Kälteanlagen. Im Gebäudemodul wurde der Bereich der Lüftung und Wärmerückgewinnung (kontrollierte Frischluftzufuhr bzw. Abluftsysteme) völlig überarbeitet und den Anforderungen großer Gebäude angepasst. Die für den Anwender sichtbarsten Verbesserungen betreffen neue grafische Benutzeroberflächen. Modellierung und Spezifikation von Prozessen und deren Versorgung mit Energie erfolgen ab der EINSTEIN Version 2.1 ebenso über ein grafisches Interface (siehe Abbildung 1 und Abbildung 2) wie die Ergebnisdarstellung der Energiemengen von der Primärenergie bis zu den Prozessen. Damit wird einem großen Wunsch der Anwender entsprochen und zum besseren Verständnis der EINSTEIN-Terminologie beigetragen.
Schließlich wurde noch die Kompatibilität mit allen gängigen Betriebssystemen (Windows, Linux, Unix…) sichergestellt, um eine weitere Verbreitung der open-source Freeware EINSTEIN 2.1 zu erreichen.
Link zum Download
http://sourceforge.net/projects/einstein/
*) DI Christoph Brunner ist Leiter des Bereichs Industrielle Prozesse und Energiesysteme – IPE von AEE INTEC (Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!)
DI Jürgen Fluch ist Mitarbeiter des Bereichs Industrielle Prozesse und Energiesysteme – IPE von AEE INTEC (Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!)
DI Matthäus Hubmann ist Mitarbeiter des Bereichs Industrielle Prozesse und Energiesysteme – IPE von AEE INTEC (Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!) [^]