KI-Kessel

KI-unterstützte Kesselregelung für seriengefertigte Heizkessel im Maßstab <1 MW

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#Steigerung Prozess-Effizienz/-Effektivität

#Minderung von Treibhausgasen und Umwelteffekten

#Prozessoptimierung

#Rest- und Abfallstoffe

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#Flexibilisierung

#Mess-/Steuerungs-/Regelungstechnik

#Prozesswärme

01.11.2022

30.06.2026

FKZ-Nr.:

03EI5446

Entwickeln eines günstigen KI-Basierten Steuerung und Reglung System für Feuerungsanlagen im kleinen und Mittleren Leistungsbereiches zur Minimierung der Emissionen, vor allem bei schwankender Lastanforderung oder wechselnde Brennstoffzusammensetzung. Dieses System soll an Demonstrationsanlagen getestet werden.

Biomassefeuerungen im kleinen bis mittleren Leistungsbereich haben heutzutage bereits einen sehr hohen Entwicklungsstand und erlauben bei gezielter Einstellung und Adaption vielfach die Verbrennung verschiedenster biogener Brennstoffe unter Einhaltung der Grenzwerte gemäß der 1. bzw. der neuen 44. Bundesimmisionsschutzverordnung (BImSchV). Meist erfolgt dies über hinterlegte Kennfelder oder aufeinander abgestimmte Regelkreise für den in der Auslegung betrachteten stationären Last- und Betriebsfall, welche üblicherweise auch bezüglich der Emissionsmessungen im Fokus stehen. Forschungsbedarf für Optimierungspotentiale besteht jedoch noch für den Betrieb mit schwankenden Lastanforderungen oder auch für wechselnde Brennstoffzusammensetzungen. Hier stoßen herkömmliche Ansätze zur Prozessregelung an ihre Grenzen, was sich meist an Spitzen in den Kohlenmonoxid-Emissionen zeigt, welche auch in der Vergangenheit schon mehrfach Gegenstand von einschlägigen Förderprojekten waren. Diese Problematik soll mithilfe einer KI gelöst werden.

- Charakterisierung der Brennstoffeigenschaften der Ausgewählten Brennstoffe - Erstellen eines flexiblen 1D-Modells der Verbrennungsreaktionen mit Vorhersage NOx-Freistetzung - Kalibrierung des Modelles an Kundenparameter - Wissenschaftliche Begleitung der Tests - Befragung der Kunden - Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie im Hinblick auf die Verwendung von Komponenten aus der Massenproduktion im Automotive- und Unterhaltungsbereich

- Betrachtung der Regelschemata der Demonstrationsanlagen um die Eingriffsstellen in den Prozess finden - Kalibrierung und Training der Kamera für die unterschiedlichen Brennstoffe - Zusammenführen der Messtechnik mit den Anlagen und Datenverknüpfung des Kesselmodells - Entwicklung einer kontinuierlichen und selbstständigen Kalibrierung der Kamera - Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie im Hinblick auf die Verwendung von Komponenten aus der Massenproduktion im Automotive- und Unterhaltungsbereich

- Auswahl der Demonstrationsanlage unter Berücksichtigung des Kundenstammes - Auswahl der Brennstoffe - 36 h-Test der Anlage mit gezielten Schwankungen in der Brennstoffaufgabe - Test an verschiedenen Kundenanlagen

Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Institutsteil Sulzbach-Rosenberg

Pin Icon An der Maxhütte 1, 92237 Sulzbach-Rosenberg

Projektleitung:

M. Eng. Martin Meiller

+49 (0) 9661 908-419

martin.meiller@umsicht.fraunhofer.de

Weitere Ansprechperson:

Tim Schäfer tim.schaefer@umsicht.fraunhofer.de

prosio engineering GmbH

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Weitere Ansprechperson:

Dr.-Ing. Thomas Plankenbühler +49-(0) 170 190 6372 tp@prosio-engineering.de Dr.-Ing. Dominik Müller +49 (0) 151 10394476 +49 9123 809676 dm@prosio-engineering.de

Endress Holzfeuerungsanlagen GmbH

Pin Icon Industriestraße 18, 91593 Burgbernheim

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Dipl.-Ing. (FH) Markus Heese +49 (0) 9843 936348-0 markus.heese@endress-feuerungen.de

A.P. Bioenergietechnik GmbH

Pin Icon Träglhof 6, 92242 Hirschau

Weitere Ansprechperson:

Philipp Schneider +49 (0) 9608 / 9230128 +49 9608 9133-20 p.schneider@oeko-therm.net

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