27.06.2019

Mit KI Druckluft sparen

Effizienz der meisten Druckluftanlagen lässt sich deutlich steigern.

In deutschen Unternehmen sind rund 60.000 Druckluft­anlagen in Betrieb. Zusammen verbrauchen Sie Jahr für Jahr 16,6 Terawatt­stunden, was sieben Prozent des gesamten Stromverbrauchs der heimischen Industrie entspricht. „Die Kosten dafür ließen sich um bis zu dreißig Prozent senken“, sagt Alexander Sauer, Bereichsleiter Ressourcen­effiziente Produktion am Fraunhofer-Institut für Produktions­technik und Automatisierung IPA und Leiter des Instituts für Energie­effizienz in der Produktion (EEP) der Universität Stuttgart. Eines der größten Einsparungs­potenziale ergibt sich für ihn vor allem daraus, dass die allermeisten Druckluft­anlagen bisher ineffizient arbeiten. Der Grund: Es wimmelt von Leckagen.

Abb.: An dieser Demonstrations­anlage sollen mit künst­licher Intelligenz...
Abb.: An dieser Demonstrations­anlage sollen mit künst­licher Intelligenz undichte Stellen im Druckluft­system ermitteln. (Bild: Fh.-IPA)

Löcher und Knicke in den Schläuchen oder undichte Verbindungs­stücke: All das ist schwer auszumachen. Denn oft sind nicht alle Teile einer Druckluft­anlage mühe- und gefahrlos zugänglich und die Lecks so winzig, dass sie mit bloßem Auge nur sehr schwer oder gar nicht erkennbar sind. Bisher behilft man sich mit einem Ultraschall­messgerät, das die für den Menschen nicht hörbaren Frequenzbereiche, mit denen die Luft entweicht, aufspürt. Die meisten Unternehmen betreiben diesen Aufwand allenfalls einmal jährlich, oder leben einfach mit den Leckagen. Mit künstlicher Intelligenz wollen Christian Dierolf und sein Kollege Christian Schneider undichte Stellen in Druckluft­anlagen ermitteln und der Verschwendung ein Ende setzen. Dazu haben die beiden Forscher im ersten Schritt eine Demonstrations­anlage aufgebaut.

In ihr strömt die Druckluft wahlweise durch intakte Schläuche oder durch welche mit kaum sichtbaren Löchern, Knicken und undichten Verbindungs­stücken – die häufigsten Leckagen von Druckluft­anlagen in der Industrie. Welchen Weg die Druckluft auch nimmt, für das bloße Auge macht das keinen Unterscheid: Die Aktoren machen ihren Job. Doch der Demonstrator misst, ob die Luft mit mehr oder weniger Druck durch die Schläuche strömt, ermittelt den Durchfluss, die Position der Aktoren, den Zustand der Ventile und erfasst Ultraschall­signale.

All das wird zeitsynchron in einer Cloud gespeichert. „Der Demonstrator schafft also die Basis für unsere daten­getriebene Produktions­forschung, etwa durch das Trainieren selbstlernender Algorithmen“, erklären die Forscher. Diese Algorithmen sollen später auf Industrie­anwendungen übertragen werden. Dort sollen sie dann nicht nur die Leckagen ermitteln und lokalisieren, sondern in Zukunft auch gleich die Bezeichnung und die Bestell­nummer des betroffenen Bauteils über eine App ausspielen. Der Verantwortliche für die Druckluft­anlage muss dann nicht mehr lange im Katalog suchen. Stattdessen kann er mit wenigen Klicks Ersatz beschaffen und so die Ausfall­zeiten kurz halten. „Neben der Klassi­fikation der Leckagen liegt die Identi­fikation der im Druckluft­netz der Maschine vorhandenen Aktoren mit minimalem Messaufwand im Fokus der Forschung“, sagt Dierolf.

Fh.-IPA / JOL

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