Vorhersage von Zeitserien der Biogasproduktion in anaeroben Faultürmen mit einem Temporal Fusion Transformer

摘要

Anaerobe Gärung in Faultürmen liefert als fixer Bestandteil vieler Abwasserreinigungsanlagen einen wertvollen Beitrag zur nachhaltigen Energieerzeugung. Der Einfluss verschiedener Parameter auf die gewonnene Menge an Biogas ist dabei noch nicht hinreichend erforscht. Mit Veränderungen am Faulprozess kann unter realen Bedingungen jedoch nicht experimentiert werden. Deshalb trainieren wir ein datengetriebenes Modell, einen sogenannten Temporal Fusion Transformer, welcher die biochemischen Vorgänge abbildet und Vorhersagen über die zu erwartende Produktionsrate trifft. Sowohl Zeitserien als auch nichtnumerische Merkmale werden dabei gemeinsam verarbeitet. Dies liefert ein umfassenderes Bild, weil externe Faktoren, wie z.B. Schwankungen bedingt durch den Tourismus, ebenfalls mit in Betracht gezogen werden. Das Modell stützt sich auf die vorliegende Information der letzten sieben Tage und erstellt daraus eine Vorhersage für die kommende Woche. Diese besteht zusätzlich zum Median aus den 2%-, 10%-, 25%-, 75%-, 90%-und 98%-Quantilen. Da- mit unterstützt und verbessert unser Modell die betriebliche Entscheidungs-findung. Der zur Kalibrierung verwendete Datensatz stammt von zwei realen Fermentern in Tirol.