Dorothee Sänger Künstliche Intelligenz in der Abfallwirtschaft
Abfall energieeffizient und optimiert pressen
Dorothee Sänger von Sutco Recycling Technik spricht im Interview darüber, wie ein automatisiertes Bunkermanagement das Pressen in einer Abfallanlage optimiert und die Energieeffizienz steigert.
Frau Sänger, was ist ein automatisiertes Bunkermanagement?
In einer Abfall-Sortieranlage werden die angelieferten Verpackungs-Materialien wie etwa Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff, PET-Flaschen, Papier, TETRA-Packs oder Aluminium separiert und in sogenannten Bunkern gesammelt. Im Durchschnitt hat eine Anlage ungefähr zehn bis 20 von diesen Bunkern. Je nach Material füllen sich diese unterschiedlich schnell: Folie hat eine geringere Dichte und so kann der Bunker mit Folie fünfmal pro Stunde entleert werden, der mit Aluminium oft nur einmal pro Tag. Ist ein Bunker voll, wird er vom Pressenbediener manuell abgezogen und über ein Zuführband in die Presse gegeben. Im Forschungsprojekt haben wir ein automatisiertes Bunkermanagement entwickelt, das den Abzug eines Bunkers über Füllstandsmessungen zum richtigen Zeitpunkt bestimmt. Das System zieht die einzelnen Bunker erst dann an, wenn sie ein ganzzahliges Volumen für einen Ballen enthalten.
Auf welcher Basis funktioniert dieses automatisierte Bunkermanagement?
An den Bunkern sind Sensoren installiert, die im laufenden Betrieb genau über den Füllstand und die Befüllgeschwindigkeit informieren. Das System kann so bestimmen, welcher Bunker wann gezogen und an welche Presse das Material geschickt wird. Am Pressenzuführband wird der Volumenstrom gemessen, der in die Presse geführt wird. Für jedes Material erfolgt kontinuierlich ein automatischer Abgleich zwischen erzeugter Ballenlänge und dem Soll-Wert des Bunkervolumens. So wird vermieden, dass zu kleine oder zu große Ballen gepresst werden. Das automatisierte Bunkermanagement ist so in der Lage, sich selbst zu optimieren.
Warum ist es wichtig, dass eine Presse in einer Abfallanlage mit recyclingfähigen Materialien einen möglichst optimalen Ballen presst?
Das spart Transportvolumen. Ansonsten haben Sie eine lose Schüttung von Folie oder Kartonagen und fahren mit 15 Lkw statt mit einem. Ein Ballen muss auch die richtige Länge haben, damit beim Transport das Ladevolumen des Lkw optimal genutzt wird. Das rechnet sich in einem Jahr ganz schnell hoch, wenn 40 Ballen in der Stunde gepresst und transportiert werden müssen und einer nicht mehr auf den Lkw passt. Dann braucht jeder Ballen neben der Form auch Stabilität und eine bestimmte Dichte: Ist er zu leicht, wird die Nutzlast des Lkw nicht erreicht; bei zu dichten Ballen ist er überladen.
KIPro: KI in der Produktion
Das BMWK fördert das Forschungsprojekt vKBP kurz für „Energieeffizienzerhöhung vollautomatischer Kanalballenpressen durch intelligente Stoffdatenerfassung“ im Rahmen des thematischen Verbunds KIPro mit der Universität Bremen, Agrarfrost, Schulz Systemtechnik, Sutco und Unotech.
Wie unterscheidet sich das Pressen mit automatisiertem Bunkermanagement vom bisherigen Stand der Technik?
Eine Presse muss immer auf das Material, das gerade reinkommt, angepasst und eingestellt werden. Die Auswahl der Maschinenparameter beruht auf langjähriger Erfahrung und ist für jedes Material anders. Eine Presse hat bislang eine vorgegebene Anzahl bestimmter Einstellungen, die entsprechend des jeweiligen Materials als „Rezept“ fest hinterlegt sind. Die Maschine presst nach diesem vorgegebenen Standardrezept einen Ballen.
Aber dabei fällt die Länge unterschiedlich aus. Um einen optimalen Ballen mit vorgegebener Länge und Dichte zu erzeugen, hilft ein automatisiertes Bunkermanagement, über das die passende Menge für einen Ballen aus dem Bunker abgezogen wird. Die Herausforderung stellt die flexible Gestaltung von materialabhängigen Selbstanpassungs-Programmen dar.
Wie wählt das System dann aus, welcher Bunker als nächstes gezogen wird?
Über ein Priorisierungsprogramm werden die unterschiedlichen Füllgeschwindigkeiten berücksichtigt und bei gleichem Füllstand, die Bunker bevorzugt, die am schnellsten voll werden. So bekommt die Presse kontinuierlich das Volumen, das sie zum Pressen eines optimalen Ballens braucht. Das ist effizient und spart Energie, weil es so auch weniger Leerlauf der Ballenpresse gibt. Auch Störungen im vorgeschalteten Sortierprozess und falsch geformte Ballen, die erneut dem Sortierprozess aufgegeben werden müssen, können so ausgeschlossen werden.
An welchem Punkt stehen Sie aktuell mit Ihrem Vorhaben?
Zusätzlich zum automatisierten Bunkermanagement haben wir eine Qualitätskontrolle entwickelt, die jeden gepressten Ballen exakt vermisst, wiegt und etikettiert. Die Daten jedes Ballens können so in einer Datenbank dokumentiert werden. Diese automatisierte Etikettierung stellt sicher, dass wir die aktuellen Lagerbestände in der entsprechenden Anlage genau im Blick haben und die LKW-Transporte optimal auslasten können.
Verändert das automatisierte Bunkermanagement auf Basis Künstlicher Intelligenz die Abfallbranche?
Ja, denn der Pressenbediener ist als Mensch nicht in der Lage, gleichzeitig die Füllgeschwindigkeiten der einzelnen Bunker im Blick zu behalten, die Bunker erst bei optimalem Füllstand für mehrere ganzzahlige Ballen abzuziehen und den Status der jeweiligen Pressaktivität der Ballenpressen zu berücksichtigen. Erst unsere speziell entwickelte Software - die über ein mathematisches Modell im Millisekunden-Takt eingehende Daten und Messwerte verarbeitet - kann diesen komplexen Prozess optimal führen. Um noch besser zu werden, wollen wir jetzt mehrere Anlagen mit dem automatisierten Bunkermanagement ausstatten, um möglichst viele Daten in den nächsten Jahren zu bekommen und die Technologie mit dem Pressprozess weiter zu optimieren.
Das Interview führte Annika Zeitler, Wissenschaftsjournalistin beim Projektträger Jülich.
