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Nutzung digitaler Abbilder zur effizienten Steuerung von Aufbereitungsprozessen der Kreislaufwirtschaft am Beispiel von Kühlgeräterecyclinganlagen

Laufzeit

01.04.2021 - 31.03.2023

Beschreibung

Pro Jahr erreichen in Deutschland mehrere Millionen Kühlgeräte das Ende ihres Lebenszyklus und müssen in dedizierten Abfallbehandlungsanlagen fachgerecht recycelt werden. Die Vielfalt der eingesetzten Treib- und Kältemittel in den Kühlgeräten sowie die hohe Heterogenität des Stoffstroms zwingen die Anlagenbetreiber dazu, immer komplexere Prozessketten zu implementieren.

Um den hohen Qualitätsansprüchen auch in Zukunft gerecht zu werden, sollen Anlagenerweiterungen in Form von sensorischer Erfassung von Eingangs-, Betriebs- und Ausgangsdaten und einer intelligenten Verknüpfung dieser Informationen zu einer effizienten Steuerung der Anlage mittels digitaler Zwillinge der eingehenden Kühlgeräte untersucht und bei den beteiligten Praxispartnern umgesetzt werden. So soll eine sichere und effiziente Behandlung der aktuellen und zukünftigen Mischungen aus verschiedenen Treib- und Kältemitteln sichergestellt werden.

Zu Beginn der Forschungsarbeiten wird die Datenbasis für die Erstellung der digitalen Zwillinge der Kühlgeräte geschaffen indem mehrere große Felduntersuchungen zu prozess- und überwachungsrelevanten Eigenschaften des Abfallstroms durchgeführt werden. Zudem wird der Ist-Zustand der Aufbereitungsanlagen aufgenommen, um Ansatzpunkte für die Erweiterungen durch Sensorik und die intelligente Steuerung zu erforschen. Danach wird mit Hilfe der Felddaten ein Datenmodell der digitalen Zwillinge für die Kühlgeräte, Anlagen und Stoffströme erstellt.

In den nächsten Arbeitsabschnitten wird eine technische Umsetzung der Datenerhebung und intelligenter Steuerung an den Praxisanlagen in Form von Demonstratoren angestrebt. Es ist geplant, die in die digitalen Zwillinge fließenden Daten mithilfe von Maschinellem Lernen (ML) zu analysieren, Prognosen zu treffen und daraus konkrete Steuerungseingriffe in den betroffenen Prozessschritten abzuleiten. Neben der wirkungsgradsteigernden Datenerfassung und -nutzung muss eine anschauliche Darstellungsform der Anlagenzustände, der Stoffstromdaten sowie ein Datenzugriffskonzept für die verschiedenen Stakeholder geschaffen werden. Die Möglichkeiten zukünftiger Gerätekennzeichnungen durch die Kühlgeräteherstellenden werden im Rahmen des Forschungsprojektes ebenfalls diskutiert und tragen so zur Umsetzung der digitalisierten Kreislaufwirtschaft für Kühlgeräte bei.