August 2018
Mahlen nach Zahlen

Innovative IT-Dienstleistung ermöglicht strompreisoptimierte Fahrweise im Zementwerk

Die Zementherstellung ist ein energieintensiver Prozess, bei dem die Rohstoffe getrocknet, gebrannt und feingemahlen werden müssen. Mit wirtschaftlich optimierten Produktionsplänen, die prognostizierte Strompreise berücksichtigen und Lasten intelligent verschieben, lassen sich die Energiekosten senken. Für diese komplexe Aufgabe nutzt HeidelbergCement am Standort Geseke eine innovative IT-Dienstleistung, die künstliche Intelligenz mit mathematischer Optimierung verbindet.

Als die alten Römer im dritten Jahrhundert vor Christus ihr opus caementitium entwickelten, hätten sie im Traum nicht daran gedacht, dass sich ihre ursprüngliche Handwerksdisziplin 2.300 Jahre später zu einer modernen High-Tech-Industrie entwickelt haben würde. Mit einer Gesamtproduktionsmenge von rund
3,6 Mrd. t ist Zement heute der meistverbrauchte Werkstoff weltweit. Doch seine Herstellung ist energieintensiv. Die Rohstoffe Kalkstein, Ton und ihr natürliches Gemisch Kalkmergel werden in Steinbrüchen abgebaut und zerkleinert. In mehreren Schritten wird das Material im Zementwerk durchmischt, getrocknet, gemahlen und gebrannt, so auch im Zementwerk Geseke mit seinen beiden Werksteilen Elsa und Milke. Das Werk südwestlich von Paderborn wurde 1909 gegründet und gehört seit 2005 der HeidelbergCement AG.

Der wirtschaftlich optimierte Einsatz der Zementmühlen hat einen beträchtlichen Einfluss auf die Produktionskosten: Die Mühlen sollen idealerweise dann auf Hochtouren laufen, wenn der Strom vergleichsweise günstig ist. Dabei müssen aber auch die Zementnachfrage, geplante Wartungsarbeiten und die Kapazitäten der Silos berücksichtigt werden. Um den bisher manuellen Prozess der Fahrplanerstellung zu vereinfachen und zu verbessern, holte sich das Unternehmen Unterstützung durch die ATHION GmbH aus Köln, die sich auf die Digitalisierung von Energiesystemen und komplexe Optimierungen spezialisiert hat. Die Ingenieure von ATHION nahmen zunächst alle relevanten technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen der Produktionsstandorte in Geseke auf. Auf dieser Grundlage entwickelten die Spezialisten ein Optimierungsmodell, das die prognostizierten Strompreise für den nächsten Tag und vorgegebene Hochlastzeitfenster berücksichtigt, um Lasten intelligent verschieben zu können.

Optimierte Produktionspläne per Mausklick

In der Praxis können die Mitarbeiter des Zementwerks dem System nun täglich wichtige Randbedingungen vorgeben, wie die Nachfrage je Zementsorte, geplante Wartungen oder Stillstände. Zudem wird der jeweils aktuelle Betriebszustand am Standort kontinuierlich erfasst. Hierdurch wird sichergestellt, dass vorhandene Silokapazitäten optimal als Speicher genutzt werden und gleichzeitig genügend Zementmengen zur Abnahme am Standort bereitstehen. Die mathematische Optimierung starten die Mitarbeiter am Produktionsstandort per Mausklick. Anschließend wird der optimale Produktionsplan für die nächsten zehn Tage im ATHION IT-System erstellt, an HeidelbergCement übermittelt und im ATHION Kundenportal visualisiert. Die Steuerung der Produktionsanlage übernimmt ATHION in diesem Fall nicht. Ein Betriebsingenieur des Zementwerks vor Ort entscheidet, ob er den vorgeschlagenen Produktionsplan annimmt oder nicht.

HeidelbergCement profitiert durch die optimierten Produktionspläne in mehrfacher Hinsicht. Das Unternehmen konnte die Wirtschaftlichkeit in der Energiebeschaffung verbessern. Außerdem hat sich das Einhalten der Hochlastzeitfenster, durch das sich die Netzentgelte reduzieren lassen, vereinfacht und der Arbeitsaufwand für das Erstellen der Produktionspläne ist deutlich gesunken.

Bei HeidelbergCement ist man zufrieden mit den Ergebnissen: „Mit dem Team von ATHION waren wir in der Lage, die komplizierten Planungsvorgänge am Standort zu strukturieren und zu automatisieren. Durch die intelligente Lastverschiebung sparen wir nicht nur Stromkosten, sondern entlasten zudem die Netze und leisten unseren aktiven Beitrag zur Energiewende“, sagt Tobias Ostermann, Ressortleiter Strom & Gas Einkauf Deutschland.

Von Simone Pabst
www.em-power.eu

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