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Dieser Blogbeitrag ist Teil 2 einer Blogserie zur Bewältigung der Herausforderungen der Nachhaltigkeit in der Industrie mit Simcenter System Simulation . Im vorangegangenen Teil 1 wurde ein kurzer Überblick gegeben und erläutert, warum Simulation für die Bewältigung von Herausforderungen im Bereich der Nachhaltigkeit wirklich geeignet ist.
In diesem Blog wollen wir untersuchen, wie die Simulation dazu beiträgt, die Nachhaltigkeitsherausforderungen von Komponentenlieferanten zu bewältigen, d.h. alles von Getrieben, Pumpen, Kompressoren bis hin zu erneuerbaren Energien und Energieeinsparungen oder Simulation im Betrieb. Sie alle tragen dazu bei, Ihre Nachhaltigkeitsziele in Ihrem Unternehmen zu erreichen. Schauen wir uns gemeinsam an, wie System Simulation dabei helfen kann.
Nachhaltigkeit umfasst eine breite Palette von Themen, die sich an unterschiedliche Nutzerprofile richten. Sie geht über integrierte Systeme und Produktionsmaschinen hinaus und umfasst auch einzelne Komponenten, die in intelligente Produkte integriert sind. Bei näherer Betrachtung hat praktisch jede Komponente einer Maschine Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit. Wenn Sie diese Herausforderungen bereits in einem frühen Stadium des Designprozesses angehen, können Sie sie in einen nachhaltigen Wettbewerbsvorteil umwandeln, indem Sie ein tieferes Verständnis der Funktionsphysik erlangen.
In der Praxis sehen wir, dass die Systemsimulation für alle Komponenten gut geeignet ist. Es geht um Getriebe, Pumpen, Kompressoren, Wärmetauscher usw.
ð§ð¡â¡ï¸ Sie sehen, dass das Thema âEnergieeffizienzâ bei der Entwicklung oder Aufrüstung dieser Komponenten immer wieder auftaucht. Bei den hydraulischen/pneumatischen Komponenten, den thermohydraulischen oder zweiphasigen Strömungskomponenten oder den elektromechanischen Systemen. Mit einigen zusätzlichen Schritten in Richtung elektrifizierter Komponenten.
Innerhalb weniger Sekunden nach der Ausf�hrung kann System Simulation Metriken �ber Leistungsverluste, Wirkungsgrade oder Energieeinsparungen liefern, so dass es einfach ist, mehrere  Szenarien zu untersuchen. Die Simulation kann auch dabei helfen, die Investition in bessere Komponenten zu rechtfertigen, effizientere Produkte zu kaufen, die normalerweise teurer sind, oder auf elektrifizierte Komponenten umzusteigen, die einige Anpassungen erfordern.
â¡ï¸¸ð¡ð Praktisch können wir über elektrifizierte Zahnradpumpen, elektrische Ventilatoren oder andere Komponenten nachdenken, um Ihre alten Komponenten zu ersetzen. Sie können das Wärmemanagement von E-Maschinen untersuchen, bis hin zum Runaway der Batterie, um die Sicherheit zu gewährleisten und die Brandgefahr zu verhindern. All diese Aspekte müssen auf Ihrem Weg zur Nachhaltigkeit formell überprüft werden, um die Komponenten, die Sie seit Jahren verwenden, auf effizientere oder elektrifizierte Komponenten umzustellen. Genau hier ist die Digitalisierung eine große Hilfe und macht den Unterschied zu anderen traditionellen Ansätzen aus.
Lassen Sie uns nun einen Blick auf die erneuerbaren Energien und das Energiesparen werfen. Ich möchte nur sagen, dass wir solche Energieanwendungen mit Simcenter Amesim haben. Zum Beispiel mit dem Grünen Wasserstoffproduktion.
â „ï¸ð§â¡ð° Dank Windturbinen, Sonnenkollektoren, Wellenenergiekonvertern und einem Elektrolyseur zur Speicherung der Energie in den Wasserstofftanks können wir in wenigen Sekunden die Verteilung der Wasserstoffproduktion über Monate vorhersagen. Am Ende wird grüne Energie produziert, die Sie für Ihre Produktionsmaschinen oder Werksanlagen nutzen können, so dass sich Ihr CO2-Fußabdruck deutlich verringert.
â „ï¸â¡ð Wir können auch mehr auf die elektrische Seite gehen, mit diesem digitalen Zwilling eines grünes wasserstoffbasiertes Microgrid. Das Ziel ist die Optimierung der globalen Systemeffizienz unter Berücksichtigung des Wärmemanagements. Sie können Ihren Strommix (Solar, Elektrolyseur, Brennstoff, Zelle, Batterie, â¦) über Monate hinweg überprüfen. Um schließlich zu überprüfen, ob er mit der elektrischen Last kompatibel ist und ob er ordnungsgemäß in das Netz eingespeist werden kann.
âï¸â¡ð „ð Sie können sogar die Verwendung von Sonnenkollektoren zur Stromerzeugung mit Sonnenenergie, die mit BESS (Batterie-Energiespeichersystemen) in Batterien gespeichert werden kann. Der digitale Zwilling kann Ihnen dabei helfen, die optimalen Einstellungen für die Dimensionierung der Solarpaneele zu finden, abhängig von Ihrem GPS-Standort (wenn Sie sich in Tokio, Berlin, Madrid oder Detroit befinden) mit unterschiedlichen Sonneneinstrahlungen, Wetterbedingungen, â¦) um zu simulieren, ob es ausreicht, genügend Strom für alle Ihre Fabriken zu liefern, abhängig von den Jahreszeiten oder während der verschiedenen Monate des Jahres.
ð¢ð Für die Lieferung per Schiff, wenn Sie Ihre Produktion in verschiedene Länder weltweit versenden, können Sie eine Nachrüstung in Betracht ziehen Frachtschiffe mit Flettner-Rotoren um den Antrieb zu verbessern. Auf diese Weise können Sie mit einer geringen Investition den Treibstoffverbrauch erhöhen und die CO2-Emissionen erheblich reduzieren.
Sie können sogar die Einfluss der Bedingungen des Seewegs (gutes Wetter, schlechtes Wetter) und der Schiffsgeschwindigkeit (langsam, schnell) auf die Reisezeit, den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen.
Ich möchte nur sagen, dass die Systemsimulation perfekt geeignet ist, um schöne Erfolge für die Nachhaltigkeit in Ihrem Unternehmen zu erzielen.
Jeder ist beeindruckt von all diesen Möglichkeiten, großartige Ergebnisse zu erzielen. Aber nicht nur während des Produktentwicklungsprozesses mit âSimulation for Designâ können Sie von den Fähigkeiten der Systemsimulation profitieren, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, sondern auch durch die âSimulation in Operationsâ, bei der direkt vor Ort, in der Nähe der Hardware-Geräte, erhebliche praktische Vorteile erzielt werden können.
Die Technik âSimulation in Operationsâ hilft dabei, das in der Entwurfsphase erstellte Simulationsmodell zu nutzen, um während des Maschinenbetriebs oder der In-Services Erkenntnisse zu gewinnen. Entweder mit Edge Computing oder mit Cloud Computing.
Hier ist ein Beispiel für  „ Simulation im Betrieb“ mit einem Executable Digital Twin (xDT). Es ist ein industrielle Wärmepumpe für Stadtteile mit Model Predictive Control (MPC).
ðï¸ð¡ï¸â „ï¸ð¥ Praktisch handelt es sich um eine Gasturbinen-Kombianlage (GTCC) mit einer zusätzlichen Wärmepumpe und einem Speicher. Es ist in Echtzeit ausgeführt und verwendet einen gemischten Ansatz zwischen den gestreamten Felddaten und den Ergebnissen des dynamischen Simulationsmodells. So lässt sich das zukünftige Verhalten in Echtzeit vorhersagen, so dass man von den starken Schwankungen der Energiepreise und Produktionsprofile profitieren kann. Mit einer deutlichen Reduzierung der OPEX (Betriebskosten). Praktisch gesehen handelt es sich um Software (Controller) und Hardware (Anlagen) für ein reales System.
Wir können uns auch andere Anwendungsfälle im Betrieb vorstellen. Zum Beispiel bei der künstlichen Intelligenz (KI), wo die digitalen Zwillinge dabei helfen können, eine große Menge an synthetischen Daten zu erzeugen. Das würde die Datengenerierung mit Hardware-Geräten im Betrieb ersetzen, die so lange wiederholt werden muss, bis ein neues Szenario gefunden wird, und zwar online. Die High-Fidelity-Simulationen können das Verhalten der Hardware schnell nachahmen und die notwendigen Daten generieren und die Kosten reduzieren, indem sie viele Szenarien in wenigen Sekunden der Ausführung untersuchen. Dabei können die virtuellen Daten mit den realen Betriebsdaten ergänzt werden, um die KI-Algorithmen im Vorfeld offline zu trainieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir den Anwendungsbereich der Systemsimulation erweitern können, um die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, bis hin zu einer nachhaltigen Produktion auf Werksebene. In der Regel sind Kunden daran interessiert, Metriken für ihre CO2-Transparenz zu erhalten, ihr Energiemanagement zu optimieren oder besser zu wissen, wie sie die erneuerbaren Energien vor Ort nutzen können.
ðððZielen Sie auf die Kohlenstoffneutralität Ihrer Fabrik ab, indem Sie erneuerbare Energien oder Wasserstoff-Brennstoffzellen für Gabelstapler und Batterien einsetzen oder sich mit der Elektrifizierung von Prozessen befassen. Es stehen viele Technologieoptionen zur Verfügung. Die Systemsimulation kann definitiv Erkenntnisse liefern, um die besten Optionen, Speichersysteme und Anlagenkonfigurationen auszuwählen und gleichzeitig die Betriebskosten zu optimieren. Man kann auch Industriegebäudeâ, deren HVACR- oder Umgebungssysteme berücksichtigen, um nachhaltiger zu werden. Es hilft Ihnen, strategische Entscheidungen zu treffen, um Ihre Montagewerke oder Anlagen auf einen kohlenstoffneutralen Betrieb umzustellen. Was für ein großartiges Ziel!
Es ist nun an der Zeit, die wichtigsten Vorteile von System Simulation for Sustainability zusammenzufassen.
- Bringen Sie Ihre Nachhaltigkeitsaktivitäten voran, denn die Simcenter System-Simulationslösungen bieten alle erforderlichen Out-of-the-Box-Funktionen – die Werkzeuge zur Energie-/Stromanalyse, zur Überprüfung der Auswirkungen von Biomaterialien, zur Minimierung von Ressourcen, â¦
- Bewältigen Sie neue Herausforderungen oder Anforderungen mit System Simulation, wenn sich die Industrie auf nachhaltigere Optionen umstellt.
- Es gibt auch einige Zertifizierungen wie die ISO 50â001 und einige andere, die den Organisationen helfen, Nachhaltigkeit in ihren täglichen Betrieb zu integrieren.
- Schließlich sollten Sie die Erwartungen gut verstehen und grüne Ziele mit Energieeinsparungen und nicht nur Kosteneinsparungen in Betracht ziehen. In diesem Fall ist die Systemsimulation gut geeignet, um erfolgreich zu sein.
Falls Sie es verpasst haben, lesen Sie bitte Teil 1 dieser Blogserie, um einen allgemeinen Überblick darüber zu erhalten, wie System Simulation Ihnen hilft, dank der Digitalisierung auf dem Weg zur Nachhaltigkeit erfolgreich zu sein.
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