Ressourceneffizienter Pumpenbetrieb

Für die Transalpine Ölpipeline, die sich vom Hafen Triest über drei Länder bis nach Karlsruhe erstreckt, konnten mit Unterstützung der esentri AG Ineffizienzen im Pumpenbetrieb identifiziert und entsprechende Verbesserungsmaßnahmen eingeleitet werden. Ziel des Industrial Analytics Projektes war es auf Basis historischer Sensordaten zu untersuchen ob es möglich ist bei etwa gleich bleibendem Durchfluss Energieeinsparungen entlang der Rohöl-Förderpipeline zu erzielen. Um den Transport des Rohöls durch die Pipeline zu ermöglichen, werden entlang der Pipeline mehrere Pumpstationen betrieben. Eine solche Pumpstation besteht im Kern aus mehreren Kreiselpumpen, die wiederum von Elektromotoren angetrieben werden. Da die zur Förderung verwendeten Elektromotoren mit Leistungen im Megawattbereich betrieben werden, haben Energieeinsparungen auch erhebliches Kosteneinsparpotenzial. Im Rahmen des Projektes wurde zunächst eine Pumpstation auf potenzielle Energieeinsparungen untersucht. Es konnten Ineffizienzen im Reihenschaltungsbetrieb identifiziert werden. In etwa 50 % der Betriebszeit laufen die Pumpen im Reihenschaltungsbetrieb. Ineffiziente Datenpunkte machten ca. 4,5 % des Reihenschaltungsbetriebes aus. In dieser Zeit ist eine mittlere Effizienzsteigerung von 10 % durch Anpassung der Ansteuerung der Elektromotoren möglich. Zur Analyse der Ursachen für die Ineffizienzen im Reihenschaltungsbetrieb wurden erklärbare Machine Learning Modelle (insb. Random Forest Modelle) trainiert. Mithilfe dieser Modelle konnte herausgefunden werden, dass Ineffizienzen immer dann auftreten, wenn die relative Leistungsaufnahme von Elektromotor 1 an der gesamten aufgenommen elektrischen Leistung aller Elektromotoren der Pumpstation relativ gering ist. Auf Basis dieses Industrial Analytics Projektes lassen sich die aufgezeigten Ineffizienzen vermeiden, indem die Elektromotoren entsprechend angesteuert werden. Außerdem lassen sich die Ergebnisse aus der analysierten Pumpstation auch auf weitere Pumpstationen (zumindest solche, die ebenfalls in Reihe geschaltete Pumpen verwenden) übertragen. Über das Jahr hinweg ergibt sich eine Energieeinsparung von circa 31,5 MWh pro Pumpstation.