Projekt DIEGO, czyli klucz do zrównoważonego zarządzania energią w przemyśle

Politechnika Warszawska, jako partner - jednostka naukowa, aktywnie uczestniczy w międzynarodowym projekcie DIEGO. Jego głównym celem jest opracowanie rozwiązań cyfrowych przeznaczonych do zrównoważonego, efektywnego energetycznie i opłacalnego ekonomicznie zarządzania infrastrukturą energetyczną zakładów przemysłowych. Rozwiązania projektu DIEGO są implementowane i uruchamiane w 5 instalacjach pilotażowych w różnych lokalizacjach w 4 państwach uczestniczących w projekcie: Polsce, Niemczech, Austrii oraz Izraelu.

Projekt DIEGO (Digital Energy Path for Planning and Operation of Sustainable Grid, Products and Society - Cyfrowa Ścieżka dla Planowania i Eksploatacji Zrównoważonych Sieci Elektroenergetycznych, Produktów i Społeczności) ruszył w maju 2022 roku przy współfinansowaniu ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. 

W Polsce w rzeczywistym środowisku rozwijane i testowane są koncepcje oraz narzędzia do łączenia infrastruktury energetycznej (OZE, odbiory, magazyny energii) z elementami elektronicznymi w sieciach AC i DC zakładu przemysłowego. Celem badań ma być zrównoważona, efektywna energetycznie i opłacalna ekonomicznie produkcja. W szerszej perspektywie realizacja projektu DIEGO umożliwi dostarczenie pozytywnych impulsów do przyspieszenia procesu dekarbonizacji przemysłu. 

- Wyniki projektu mogą być podstawą dla wdrażania w przedsiębiorstwach rozwiązań w koncepcji Net-Zero Energy. Zastosowane w ramach projektu DIEGO uniwersalne metody optymalizacji mogą mieć zastosowanie w dowolnym zakładzie przemysłowym. Zakłady przemysłowe posiadające instalacje OZE wraz z magazynem energii oraz opracowany w ramach projektu system predykcji dostępności zielonej energii mogą w dużym stopniu podnieść poziom autokonsumpcji „zielonej” energii, co w dłuższej perspektywie może przynieść realny zysk wielu przedsiębiorstwom – mówi dr inż. Łukasz Rokicki, kierownik projektu z ramienia Politechniki Warszawskiej. 

Międzynarodowa współpraca

W skład zespołu badawczego z Politechniki Warszawskiej wchodzi 5 naukowców: dr inż. Łukasz Rokicki, prof. dr hab. inż. Mirosław Parol, dr hab. inż. Paweł Piotrowski oraz dr inż. Marcin Kopyt z Instytutu Elektroenergetyki Wydziału Elektrycznego, a także dr inż. Piotr Pałka z Instytutu Automatyki i Informatyki Stosowanej Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych.

Do zadań zespołu badawczego PW należało:

• analiza układu elektroenergetycznego występującego w zakładzie przemysłowym, w którym uruchomiona zostanie instalacja demonstracyjna, w zakresie odbiorów energii elektrycznej, źródeł generacji rozproszonej, magazynów energii elektrycznej oraz realizowanych procesów technologicznych,
• analiza dostępnych danych pomiarowych w zakresie pobieranej mocy i zużycia energii elektrycznej oraz generacji mocy i energii elektrycznej w rozpatrywanym zakładzie przemysłowym,
• opracowanie wymagań oraz założeń dotyczących metod i algorytmów bilansowania energii w czasie rzeczywistym oraz ustalania właściwych reżimów pracy wybranych urządzeń elektrycznych zainstalowanych na terenie rozważanego zakładu przemysłowego,
• opracowanie modelu testowej sieci elektroenergetycznej (w tym modeli głównych odbiorów energii elektrycznej) o charakterystyce zbliżonej do charakterystyki rzeczywistego układu elektroenergetycznego występującego w rozważanym zakładzie przemysłowym,
• opracowanie środków zaradczych dotyczących ograniczenia szczytów obciążeń elektrycznych oraz poprawy efektywności energetycznej wybranych procesów technologicznych realizowanych w rozważanym zakładzie przemysłowym,
• opracowanie modeli predykcyjnych określających przewidywane zapotrzebowanie na moc i energię elektryczną wybranych odbiorów energii elektrycznej występujących w rozważanym zakładzie przemysłowym, przewidywaną generację mocy i energii elektrycznej w tym zakładzie oraz przewidywanej efektywności energetycznej,
• przedstawienie zasad funkcjonowania systemów wieloagentowych oraz dokonanie przeglądu wybranych platform pozwalających na implementację informatyczną tych systemów,
• opracowanie metody i algorytmu bilansowania energii elektrycznej w czasie rzeczywistym na poziomie rozważanego zakładu przemysłowego oraz jego implementacja informatyczna z wykorzystaniem systemu wieloagentowego,
• opracowanie metody i algorytmu ustalania właściwych reżimów pracy wybranych urządzeń elektrycznych w rozważanym zakładzie przemysłowym oraz jego implementacja informatyczna z wykorzystaniem systemu wieloagentowego,
• weryfikacja symulacyjna poprawności działania opracowanych metod i algorytmów,
• integracja opracowanych metod i algorytmów z systemem nadrzędnym,
• testowania i ewaluacja opracowanych metod i algorytmów w instalacji demonstracyjnej.

W ramach realizacji polskiej części projektu przewidziana jest implementacja wypracowanych rozwiązań (uruchomienie instalacji demonstracyjnej) w firmie Alu-Frost, zlokalizowanej na przedmieściach Białegostoku, świadczącej usługi w zakresie laserowego cięcia elementów metalowych. Partnerzy z Austrii, Niemiec i Izraela również wdrażają opracowane rozwiązania w swoich instalacjach demonstracyjnych.

W skład konsorcjum międzynarodowego wchodzi 9 firm/instytucji:

• Hochschule Magdeburg-Stendal (Niemcy, lider konsorcjum międzynarodowego),
• LS Software & Engineering GmbH (Niemcy),
• Erdgas Mittelsachsen GmbH (Niemcy),
• Electrum Concreo Sp. z o.o. (Polska, lider konsorcjum krajowego),
• Politechnika Warszawska, Instytut Elektroenergetyki (Polska),
• Salzburg Research Forschungsgesellschaft mbH (Austria),
• Meo ENERGY GmbH (Austria),
• Energie Kompass GmbH (Austria),
• Ben-Gurion University of the Negev (Izrael).

Wyzwania projektowe

Na drodze do finalizacji projektu naukowcy napotkali na pewne wyzwania, m.in. na konieczność zmiany części założeń projektowych. Była ona niezbędna z uwagi na zmianę partnera przemysłowego, która wystąpiła na wczesnym etapie realizacji projektu. Silnie losowy charakter zmian mocy i energii pobieranej przez urządzenia elektryczne zainstalowane w rozważanym zakładzie przemysłowym, utrudnił z kolei opracowanie modeli predykcyjnych. Zespół zmierzył się również z brakiem układu pomiarowego dostarczającego dane niezbędne do opracowanych przez zespół PW algorytmów i modeli predykcyjnych – konieczne było jego zaprojektowanie i instalacja u partnera przemysłowego (projekt i instalacja realizowane były przez lidera konsorcjum krajowego). Problemy zostały jednak pokonane, a projekt zbliża się ku końcowi. 

- Planowana data zakończenia projektu to 31 października 2024 roku. Aktualnie realizowane są prace związane z integracją opracowanych przez zespół PW rozwiązań z systemem nadrzędnym, będącym własnością firmy Electrum Concreo Sp. z o.o. W październiku zaplanowane są testy opracowanych rozwiązań na instalacji demonstracyjnej u partnera przemysłowego - dodaje dr inż. Łukasz Rokicki.

Całkowity budżet polskiej części projektu wynosił 4 015 756,50 zł. Budżet części realizowanej przez PW wynosił 465 916,50 zł i był w całości finansowany ze środków NCBiR. Budżet części realizowanej przez firmę Electrum Concreo Sp. z o. o. wynosił 3 549 840,00 zł. NCBiR przeznaczył na dofinasowanie firmy Electrum Concreo Sp. z o. o. kwotę 1 419 936,00 zł, co stanowi dofinansowanie na poziomie 40%.