Digitaler Zwilling reduziert Treibhausgase in Fabriken

Die Industrie zählt zu den größten Verursacher*innen von CO2-Emissionen. Das steirische Forschungszentrum Large Engine Competence Center (LEC) will nun mit Simulationsmodellen dem CO2-Ausstoß in Fabriken auf den Grund gehen. Dazu werden auf Basis von Maschinen- und Produktionsdaten "digitale Zwillinge" von Industrieanlagen erstellt, Treibhausgasemissionen analysiert und Möglichkeiten zur Verringerung der Schadstoffe aufgezeigt. "Wir bauen den Standort digital nach und suchen auch mit Hilfe von künstlicher Intelligenz nach Optimierungen", sagt die interimistische LEC-Geschäftsführerin Nina Simon zur futurezone.

Ursprünglich wurde das "LEC-ENERsim" genannte Simulationswerkzeug für die Analyse von CO2-Emissionen von Großmotoren für Lokomotiven oder Schiffe entwickelt. Das Werkzeug lasse sich auch in andere Bereiche transferieren, sagt Simon. "Mit unserem Tool bieten wir der Industrie auch außerhalb der Motorbranche ein leistungsstarkes Werkzeug zur Erreichung der Klimaziele." 

Daten zentral

Wichtig für die Erstellung der Simulationsmodelle sei eine gute Datenbasis. "Je präziser wir die Daten bekommen, umso besser können wir analysieren", erläutert Simon. Untersucht werden neben den Anlagen, die Produktionsabläufe, Strom- und Wärmebedarf, Stromquellen und auch Gebäudedaten. "Wir sehen uns die Bestandsdaten an und drehen dann an unterschiedlichen Schrauben."

Dabei wird etwa durchgespielt, wie die Auslastung verbessert und Abläufe optimiert werden können. Auch die Nutzung alternativer Energiequellen, wie Solarenergie oder Brennstoffzellen, fließt in die Analyse mit ein. Untersucht wird auch die Verfügbarkeit neuer Technologien. "Alles was es an neuer Technologie am Markt gibt, wird ausprobiert und in Szenarien angesehen."

Berücksichtigt wird dabei auch, wann die Technologien, von denen sich viele noch in Entwicklung befinden, einsatzbereit sind und wie es um die Verfügbarkeit alternativer Kraftstoffe steht. "Wir können unterschiedliche Szenarien ausrechnen und Vorschläge unterbreiten, wie man in welcher Zeit die jeweiligen Klimaziele zu welchen Kosten erreichen kann."

Pilotprojekt

Zur Anwendung kommt das Simulations-Tool bereits in einem Pilotprojekt beim Gasmaschinenhersteller INNIO Jenbacher. Das Tiroler Unternehmen will mithilfe des digitalen Zwillings seiner Produktionsanlagen die Treibhausgas-Emissionen am Standort Jenbach bis 2030 um die Hälfte reduzieren. Zum Einsatz kommen könne das Simulationswerkzeug aus dem Grazer Forschungszentrum aber auch bei Anlagebauern, der Abfallwirtschaft oder der metallverarbeitenden Industrie, sagt Simon. "Wir haben viele Anfragen aus unterschiedlichen Bereichen, die wir sondieren."

Handlungsbedarf gibt es jedenfalls. Um die von der EU formulierten Klimaziele, die bis 2030 eine Reduktion der Treibhausgase von 55 Prozent vorsehen, zu erreichen, bedarf es großer Anstrengungen. Mit einem Anteil von knapp 44 Prozent ist der Sektor Energie und Industrie in Österreich einer der größten Verursacher*innen von CO2-Emissionen. Seit 1990 sind die Treibhausgasemissionen in dem Bereich laut Statistiken des Umweltbundesamts insgesamt lediglich um knapp 4 Prozent zurückgegangen. Die Klimaziele seien eine große Herausforderung, meint Simon. Zwar sei einiges in Bewegung gekommen und auch technologische Entwicklungen würden vorangetrieben: "Es ist aber keine gmahde Wiesn."

Schiffsmotor mit Wasserstoffantrieb

An der Reduktion von Treibhausgassen arbeitet das steirische Forschungszentrum auch in seinem Kernbereich, den Großmotoren. Ein vielversprechendes Unterfangen steht dabei kurz vor dem Abschluss. Im Rahmen des EU-Projekts "HyMethShip" rüsteten die Grazer Forscher einen herkömmlichen Verbrennungsmotor für Frachtschiffe so um, dass er mit Wasserstoff betrieben werden kann. Demonstrationen von dem Projekt soll es in den nächsten Wochen geben.