Energiatehokkuudesta on tullut merkittävä painopistealue Saksan taloudessa, erityisesti sen jälkeen, kun Vihreä puolue nousi Saksan hallitukseen. Monet yritykset, myös satamat ja terminaalilaitokset, ovat tutkineet keinoja tehdä toiminnastaan energiatehokkaampaa ja hiilineutraalimpaa. Digitaalisten kaksosten kehittämisellä on ratkaiseva rooli tässä pyrkimyksessä, ja tämä on vasta muutoksen alku.
Digitaalisten kaksosten merkityksen ymmärtämiseksi on ensin tunnustettava satamien ja terminaalien menestyksen edellytykset. Näitä ovat kapasiteetin ja läpimenon turvallinen, tehokas ja älykäs maksimointi. Kriittisten kuljetusvirtojen varrella sijaitsevien logististen ja digitaalisten solmukohtien - sekä saumattoman siirtymisen laivan, maantien ja rautatien välillä - ympäristövaikutusten pitäisi olla mahdollisimman vähäisiä. Jotta satamat voisivat kilpailla kansainvälisesti, niiden on asetettava etusijalle innovatiiviset teknologiat ja kestävät ratkaisut. Kestävyyshankkeet ovat yleistymässä, mutta digitaalisen kaksikon luomista energian optimointia varten pidetään kultaisena standardina.
Yksi merkittävä esimerkki on Pohjois-Saksassa sijaitsevasta satamasta, jossa kaksi konttinosturia, joiden kapasiteetti ei enää riittänyt sataman käyttöön, purettiin ja kuljetettiin Itämeren kautta Viroon. Uuden sijaintipaikan käyttöönoton aikana käytettiin tilaisuutta luoda näiden nostureiden energianhallintajärjestelmän digitaalinen kaksonen, jotta niiden energiatehokkuutta voitaisiin parantaa tulevassa käytössä.
Nämä nosturit olivat palvelleet alkuperäisessä satamassaan hyvin yli 15 vuoden ajan ja käsitelleet jopa 14 000 kontin aluksia. Maailmanlaajuisen merenkulkualan kehittyessä suurissa satamissa vakioksi tulivat kuitenkin lastijättiläiset, joiden kapasiteetti on jopa 23 000 konttia. Tämän seurauksena näiden nostureiden käyttö vanhassa kotipaikassaan kävi vähemmän kannattavaksi. Niiden ulottuma ja puomin pituus eivät enää vastanneet suurempien konttialusten vaatimuksia.
Uusia konttiterminaaleja varten, joissa käsittelyvolyymit ovat suuremmat, päätettiin siirtää kaksi nykyistä nosturia muualle. Koska nosturit olivat vielä hyvässä kunnossa, ne löysivät uuden kodin pienemmästä virolaisesta kumppanuussatamasta. 1 400 tonnin nostureiden kuljetus oli logistisesti haastava tehtävä, joka vaati huolellista suunnittelua vuorovesiolosuhteet huomioon ottaen. Hanke oli kuitenkin kestävän kehityksen mestariteos.
Ajatus konttinostureiden uudelleenkäytöstä johti muihin hankkeisiin prosessien, kustannusten ja energiankulutuksen optimoimiseksi. Nopeasti kävi selväksi, että nosturin käyttöön tarvittavien eri laitteisto- ja ohjelmistokomponenttien digitalisointi ja automatisointi olisivat keskeisessä asemassa. Nämä nosturit, jotka koostuivat lukemattomista eri valmistajien komponenteista, olivat olleet käytössä yli puolitoista vuosikymmentä, mikä tarkoitti, että niiden alkuperäinen rakenne oli lähes 20 vuotta vanha. Siksi on ymmärrettävää, että näiden monimutkaisten nosturirakenteiden digitalisointiaste oli vanhentunut. Sen vuoksi oli ratkaisevan tärkeää paitsi koota nosturit uudelleen niiden siirron jälkeen myös löytää keino varustaa laitteistokomponentit nykyaikaisella anturitekniikalla, joka mahdollistaisi satamaoperaattorin luotettavan ja tulevaisuuteen suuntautuvan ohjauksen.
Koska satamaoperaattori totesi, että jälkiasennuksia ei voitu soveltaa yhdenmukaisesti kaikkiin nosturin osa-alueisiin, se asetti etusijalle energianhallinnan digitalisoinnin, koska se on tärkeää ympäristönsuojelun kannalta. Lastaus- ja purkuprosessin aikana sekä kulutetaan että tuotetaan energiaa. Esimerkiksi kontin nostaminen vaatii huomattavan paljon energiaa, kun taas vaakasuora liike laivasta rantaan kuluttaa vähemmän energiaa ja energiaa syntyy jopa purkamisen aikana. Tavoitteena oli integroida energiankulutus ja -tuotanto satamatoimintoihin.
Yksi ajatus oli käyttää purkamisen aikana tuotettua energiaa rannan puoleisessa kuljetuksessa käytettävien automaattisten ajoneuvojen (AGV) käyttövoimana. Tämän lähestymistavan etuna on se, että näiden ajoneuvojen latauksenhallinta on jo pitkälle digitalisoitu, joten on helppo seurata, missä energiaa tarvitaan.
Suurin haaste oli tietojen näkyvyys. Tämän ratkaisemiseksi Virossa uudelleen käyttöönotettuihin nostureihin asennettiin lisää tehonmittausantureita eli sähkömittareita, jotta saatiin tietoja sähkön kysynnästä ja tuotannosta. Saadun tiedon tehokkaaseen analysointiin ja hyödyntämiseen satama turvautui digitaaliseen kaksoisteknologiaan.
Mutta mitä digitaalinen kaksonen tarkalleen ottaen on? Tulkintoja on useita, mutta Wikipedia kuvaa sitä reaalimaailman aineellisen tai aineettoman esineen digitaaliseksi esitykseksi digitaalisessa maailmassa. Digitaaliset kaksoset tunnetaan hyvin tuotantoympäristössä - erityisesti autoteollisuudessa - jossa niitä käytetään tyypillisesti uusien tuotteiden kehittämiseen, valmistusprosessien parantamiseen tai erityistilanteiden simulointiin. Ne toimivat pääasiassa testiympäristöissä.
Edellä mainitun satamahankkeen yhteydessä termi ”digitaalinen kaksonen” viittaa nosturin anturitietojen digitaaliseen esitykseen.
Seuraava kysymys on, miten anturitiedot voidaan tallentaa ja visualisoida. Voidaanko tietoja jäsentää ja analysoida? Voidaanko tiedot integroida olemassa olevaan satamanhallintajärjestelmään ja yhdistää ne muihin kumppanijärjestelmiin, kuten SAP-järjestelmään tai satamissa yleisesti käytettyihin terminaalien käyttöjärjestelmiin (TOS)? Voidaanko satamayhteisöjärjestelmä (Port Community System, PCS) ja muut tilaustenhallintajärjestelmät integroida? Nämä kysymykset esitettiin ennen kuin etsittiin digitaalista datakeskusta, joka paitsi helpottaisi tiedonvaihtoa myös tarjoaisi ratkaisun kunnonvalvontaan tietojen avulla.
Toiveena oli luoda digitaalinen kaksonen, jolla on laajat arviointi- ja liitäntämahdollisuudet. Ja se onnistui. Käyttämällä compacerin edbic Business Integration Clusteria datakeskuksena satama pystyi paljastamaan ja visualisoimaan aiemmin piilossa olleet tiedot. Lisäksi uusien antureiden tiedot esitettiin standardoidussa rakenteessa - niin sanotussa metaformaatissa - joka voidaan helposti integroida olemassa olevaan ohjelmistomaailmaan.
Tuloksena on kattava kokoelma ”vanhoja tietoja” ja uusia energia-antureita, jotka antavat konkreettisen kuvan kahden konttinosturin energiantarpeesta ja tuotetusta energiasta. Tiedot ovat yksityiskohtaisia ja merkityksellisiä, ja niiden avulla satamaoperaattori voi hallita energiaa tehokkaasti.
Kun aiemmin purkamisen aikana syntynyt energia vapautettiin huolimattomasti ilmaan lämpönä, nyt se on mahdollista varastoida ja hyödyntää muihin tarkoituksiin. Tekoälymenetelmillä tuettu ohjelmisto antaa ennusteen tulevasta kulutuksesta. Yhdistettynä muista kaupoista, sovelluksista ja pilvipalveluista saatuihin tietoihin tämä ennusteohjelmisto pystyy ennustamaan sähkövirran jopa viikkoa etukäteen 96-98 prosentin tarkkuudella.
Pitkän aikavälin tavoitteena on luoda optimaalisesti suunniteltu energiakierto, joka tunnistaa ennakoivasti sähkön kysynnän ajoituksen ja mahdollistaa tuotetun energian ohjelmistolla tuetun uudelleenkäytön jatkuvassa prosessissa.
Hyödyt eivät lopu tähän. Muut samaan konserniin kuuluvat eurooppalaiset satamat haluavat nyt laajentaa ja hyödyntää tätä lähestymistapaa. Viron kokemusten perusteella ne haluavat parantaa energianhallintaa muissa konttiterminaaleissa ja säästää hiilidioksidia.
Suunnitelmissa on myös laajentaa digitaalisen kaksosen periaatetta muille aloille - esimerkiksi kaapeleiden pituuksien seurantaan. Tämä olisi askel kohti ennakoivaa kunnossapitoa, sillä kaapeleiden pituuksien ja niihin liittyvän kaapelin laadun seuranta voisi auttaa tunnistamaan ja siten ehkäisemään konttinostureiden seisokit ja toimintahäiriöt etukäteen.
Loppujen lopuksi horisontaalisten ja vertikaalisten prosessien yhdistäminen on avain menestykseen matkalla kohti energiaa säästävää ja resurssitehokasta satamanhoitoa. Vain keräämällä mahdollisimman paljon tietoa sataman toiminnallisista osista ja visualisoimalla se jatkokäsittelyä varten voidaan nykyaikaisia satamia käyttää energiaa säästävällä tavalla ja tehdä niistä ”vihreämpiä”.
Yhteenvetona voidaan todeta, että digitaalisten kaksosten sisällyttäminen satamatoimintoihin on merkittävä edistysaskel energianhallinnassa ja kestävyydessä. Käyttämällä nykyaikaista teknologiaa satamat voivat optimoida prosessejaan, vähentää energiankulutusta ja edistää vihreämpää tulevaisuutta.
Matka kohti energiatehokasta satamanhallintaa on vasta alussa, ja innovointi- ja parannuspotentiaali on valtava. Kun yhä useammat satamat omaksuvat nämä käytännöt, niiden yhteisvaikutus ympäristöön ja talouteen on merkittävä ja tasoittaa tietä kestävämmälle merenkulkualalle.
Compacer GmbH:n strategiajohtajana Volker Hettich tekee digitaalisista prosesseista konkreettisia ja näkyviä. Kolmen vuosikymmenen asiantuntemuksella hän neuvoo tunnettuja yrityksiä tietojen integroinnin ja prosessien automatisoinnin alalla. Hänen innovatiiviset strategiansa ja liiketoimintamallinsa auttavat yrityksiä kasvamaan ja kukoistamaan nykypäivän dynaamisessa digitaalisessa ympäristössä.