Smart Grid: Kunsmatige intelligensie op die gebied van hernubare energie

Dit was 33 jaar gelede toe ek in aanraking gekom het met die nog jong dissipline “kunsmatige intelligensie” (AI). Ek het die AI -programmeringstale Lisp en Prolog te hanteer. Ek het ook via die University Network met die internet in aanraking gekom. Terselfdertyd was die mark vir satelliet -televisie besig om te bloei. Van hier af het ek voortgegaan om op die gebied van intralogistiek te ontwikkel totdat ek nog in fotovoltaïese aangekom het.

Die FAW Ulm (Research Institute for Application-Oriented Knowledge Processing), die eerste onafhanklike instituut vir kunsmatige intelligensie, is in 1987 gestig. Maatskappye soos DaimlerChrysler AG, Jenoptik AG, Hewlett-Packard GmbH, Robert Bosch GmbH en verskeie ander was betrokke. Ek was van 1988 tot 1990 daar as navorsingsassistent.

Intussen het KI sy weg gevind in baie gebiede, of dit nou medisyne, regte, bemarking of rekenaarspeletjies is. Die bekendste is masjienvertalings, byvoorbeeld met Google Translate of Deepl. Wanneer aandeelprysontwikkelinge ontleed en voorspel word of die vloed van inligting in soekenjins hanteer word.

Kunsmatige intelligensie is 'n tak van rekenaarwetenskap wat handel oor die outomatisering van gedragspatrone, waaruit besluitnemingshulpmiddels afgelei kan word en, in die beste geval, onafhanklike, outonome prosesse kan voortgaan. Dit word meestal gebruik wanneer 'n oorgroot of wanordelike maar onhanteerbare hoeveelheid data bestuur en gekoördineer moet word.

Dit is nie altyd suksesvol nie. Amazon moes byvoorbeeld sy KI afskakel om aansoekers te evalueer omdat die outomatiese evalueringstelsel vroue benadeel het .

En selfs met masjienvertalings is daar dikwels growwe blokke in wat frons of glimlagte veroorsaak wanneer jy dit van nader bekyk.

Dit is dus nie so maklik met kunsmatige intelligensie nie. Die probleem is eintlik nie die hoeveelheid data nie, maar eerder die korrekte toewysing. Omdat Amazon voorheen hoofsaaklik mans aangestel het, het die KI tot die gevolgtrekking gekom dat daar 'n prestasietekort onder vroue was. Trouens, daar is minder aandag gegee aan die feit dat die lae proporsie vroue in manlik-gedomineerde beroepe sosiologiese redes het.

Die fundamentele probleem van kunsmatige intelligensie: Die programmering van die algoritmes en die aanvanklike data is net so goed soos die subjektiewe werk van die ontwikkelaars self wat dit ontwikkel en beskikbaar stel. Tekortkominge in objektiwiteit as gevolg van individuele emosies en bedoelings, sowel as foute in interpretasie en persepsie deur die ontwikkelaars, word deur die KI oorgeneem, dit leer saam met hulle en brei daarop uit. As jy dan ’n gebrek aan kennis oor die verbande tussen dinge en prosesse (sleutelkwalifikasies) byvoeg, sluit die sirkel.

Meer hieroor: Kunsmatige intelligensie eenvoudig gemaak

Die KI benodig dus baie ontwikkelingstyd en die moed om terugslae te neem voordat dit in 'n doeltreffende stelsel kan ontwikkel.

Opskrifte soos “Kunsmatige intelligensie (AI) as die bestuurder van die energie -oorgang” of “Hoe die logistiek baat by kunsmatige intelligensie” is mediale stegies, wat nie aan die begin gereproduseer hoef te word nie, wat vir ontwikkeling en moeite gedoen moet word en dat die koste aanvanklik sigbaar is voordat die finansiële winsgewendheid sigbaar word.

Kunsmatige intelligensie is tot dusver hoofsaaklik in die energiebedryf gebruik vir monitering of voorspelling van take.

 

Smart Grid - Intelligente elektrisiteit

Soos die aandeel van elektrisiteit van hernubare energie toeneem, word dit egter duidelik dat KI ook in die toekoms die energiestelsel se prosesse op groot skaal sal beheer.

Terwyl kragnetwerke met sentrale kragopwekking tot dusver oorheers het, is die neiging na gedesentraliseerde opwekkingstelsels. Dit geld vir produksie uit hernubare bronne soos fotovoltaïese stelsels, sonkrag-termiese kragaanlegte, windturbines en biogasaanlegte. Dit lei tot 'n baie meer komplekse struktuur, hoofsaaklik op die gebied van lasbeheer, spanninginstandhouding in die verspreidingsnetwerk en die handhawing van netwerkstabiliteit. In teenstelling met mediumgrootte tot groter kragsentrales, voer kleiner, gedesentraliseerde opwekkingstelsels ook direk in die laer spanningsvlakke in soos die laespanningnetwerk of die mediumspanningnetwerk.

 

Bou 'n slim kragnetwerk

'n Intelligente kragnetwerk integreer alle akteurs in 'n algehele stelsel deur die interaksie van opwekking, berging, netwerkbestuur en verbruik. Kragsentrales (insluitend berging) word reeds so beheer dat dieselfde hoeveelheid elektriese energie altyd geproduseer word as wat verbruik word. Intelligente kragnetwerke sluit verbruikers sowel as gedesentraliseerde klein energievoorsieners en bergingseenhede by hierdie beheer in, sodat aan die een kant 'n tydelik en ruimtelik gebalanseerde verbruik (slim krag/intelligente kragverbruik) geskep word en andersyds nie-weggooibare opwekking stelsels (bv. windenergie en FV-stelsels) en verbruikers (bv. beligting) kan beter geïntegreer word.

As gevolg van die groter aandeel van hernubare energie, word dit belangriker om die skommelinge in energieproduksie in lyn te bring met die skommelinge in energieverbruik. Benewens die moontlikheid om elektriese energie te stoor deur gebruik te maak van energieberging of opgaarkragsentrales, is vraaggebaseerde elektrisiteitsopwekking, bv. B. deur hidroëlektriese kragsentrales of bio-energie, die uitbreiding van kragnetwerke vir vinnige verspreiding oor 'n groot gebied, is daar ook die moontlikheid om kragverbruik by die kragtoevoer aan te pas.

“Kragopwekking van sonkrag en windturbines maak die toevoerstelsel baie kleiner en weerafhanklik as die werking van konvensionele kragsentrales. Daarbenewens moet die verbruik meer waarskynlik op die reeks gebaseer wees. Die nodige buigsaamheid kan nog nie met die vorige infrastruktuur bemeester word nie. 'N Gedesentraliseerde stelsel kan slegs in reële tyd en outomatiese besluite deur digitale prosesse werk, ”verduidelik prof. Dr. Clemens Hoffmann, hoof van Fraunhofer IEE. Hoffmann sien die basis vir die volgende stappe in die energie-oorgang in digitalisering: “Die koördinasie- en besluitnemingsprosesse van 'n gedesentraliseerde hernubare energievoorsiening is buitengewoon ingewikkeld. Dit is slegs deur kunsmatige intelligensie dat dit moontlik word om verskillende stelsels soos elektrisiteit en hitteverto te kombineer, sowel as mobiliteit via outomatiese besluite op groot skaal. Met die vestiging van 'n ekosisteem vir kognitiewe energiestelsels, bevorder ons die toepassings van AI in die energiesektor. ”

 

’n Gedesentraliseerde energiestelsel benodig KI

Daar is reeds 'n konkrete behoefte aan KI in verskeie areas van die energiebedryf. Outomatiese energiehandel gaan oor stelsels wat handelstrategieë onafhanklik identifiseer en aankope of verkope veroorsaak. Fotovoltaïese en windturbines sowel as laaistasies en elektroliseerders kan KI gebruik om hul bedrywighede te optimaliseer en sodoende onderhoud te vermy en hul lewensduur te verleng. In die netwerksektor word die tegnologie gebruik om 'n verskeidenheid inligting te evalueer, om kritieke situasies te herken en om die oplossing daarvan te ondersteun.

Fraunhofer IEE werk al vir 15 jaar aan kunsmatige intelligensie om weerafhanklike elektrisiteitsopwekking uit son-, wind- en bio-energie te voorspel. 'n Outomatiese handelstelsel vir die EPEX Spot-elektrisiteitsbeurs word ook in Kassel ontwikkel.

 

Navorsing vir KI in die energiebedryf

"Kunsmatige intelligensie is 'n belangrike tegnologie vir die verdere ontwikkeling van die energie -oorgang: die afwyking van die sentraal georganiseerde en gebaseer op fossielbrandstowwe na 'n energiestelsel na 'n energiestelsel gebaseer op hernubare bronne, is 'n baie ingewikkelde proses wat slegs deur intelligente beheer bemeester kan word," sê Hessen Minister van Science Angela Dorn. “Die bevoegdheidsentrum vir kognitiewe energiestelsels gee wetenskaplikes ruimte vir nuwe idees en navorsingsbenaderings tot innovasies in die energiebedryf. Ek is bly dat ons die struktuur ondersteun. Nou hang dit af van die kombinasie van die kundigheid van navorsers met sterk vennote uit die ekonomie. ”

Daarom word 'n nuwe bevoegdheidsentrum vir kognitiewe energiestelsels in Kassel gebou. Die navorsingsprojek oor kunsmatige intelligensie in die energiestelsel is op soek na vennote uit die wetenskap en besigheid en sien goeie toestande vir Duitsland as 'n besigheids- en navorsingsplek om globale innovasieleierskap in hierdie onderwerp te bereik. Dit is hoekom die staat Hesse die ontwikkeling van die nuwe bevoegdheidsentrum ondersteun wat deur die Fraunhofer Instituut vir Energie-ekonomie en Energiestelseltegnologie IEE ondersteun word.

Die nuwe kognitiewe energiestelsels-bevoegdheidsentrum in Kassel ondersoek hierdie toepassingsgebiede van KI, waarvan die ontwikkeling deur die Hessiese staatsregering met 'n totaal van 5,8 miljoen euro tussen 2020 en 2022 gefinansier word.

 

Die K-ES

Die Cognitive Energy System Competence Centre (K-ES) is sedert middel 2020 deur Fraunhofer IEE op die been gebring om die onderwerpe van kognitiewe energie-ekonomie, kognitiewe energienetwerke en kognitiewe energiestelseltegnologie na te vors. Die ontwikkelingsproses vind oor tien jaar plaas. Die K-ES is bedoel om 'n nasionale en internasionale sentrum vir kunsmatige intelligensie in navorsing en onderrig te word.

Die bevoegdheidsentrum vir kognitiewe energiestelsels (K-ES) kyk na die take in die energiestelsel vanuit AI-perspektief en ontwikkel dit verder op die drie gebiede van die kognitiewe energiebedryf, kognitiewe energienetwerke en kognitiewe energiestelseltegnologie. '' N Kognitiewe energiestelsel bepaal onafhanklik die toestand daarvan op grond van beskikbare inligting en leer om spesifieke doelwitte te bereik. Kunsmatige intelligensie het nie menslike intelligensie nie, maar daarmee in 'n konstante uitruil en ondersteun dit. Met die verdere ontwikkeling van die tegnologie, sal beide kante verander, ”verduidelik André Baier, projekbestuurder van die IEE.

Die energiebedryf kan ook voortbou op bevindinge van ander sektore. KI is reeds besig om die motorbedryf, kleinhandel, versekering en finansiesektore volhoubaar te verander. Vir die energie-oorgang met hernubare energie en sektorkoppeling is die belangrikste areas van digitalisering intelligente produsente en verbruikers, virtuele kragsentrales, slimnetwerktegnologieë en die intydse energie-ekonomie.

 

Konsepte en toepassings vir besigheid

Die konsep vir die struktuur van die K-ES is ontwikkel deur Fraunhofer IEE. Die inisiatief is gebaseer op 'n ooreenkoms in die Hessiese staatsregering se koalisie-ooreenkoms. Nou het die konstruksiefase begin. Die primêre doel is om 'n ekosisteem vir innovasies te skep en 'n gemeenskap van kundiges te vorm. Die nuwe bevoegdheidsentrum sal deel wees van die Fraunhofer IEE-kampus in Kassel, wat tans in aanbou is, en sal die navorsingspektrum vir die transformasie van energiestelsels aanvul.

In die eerste stap word die perseel en die IT -infrastruktuur met 'n wolkstelsel opgestel. 'N Digitale platform word dan geskep waardeur vennote van besigheid en navorsing idees kan uitruil. Die fokus van die beginfase is op die werwing van wetenskaplikes en die vestiging van vaardighede. "Ons kommer is om wetenskaplikes te kombineer wat 'n gemeenskaplike doel in gedagte het, ongeag waar die wêreld die wêreld tuis is," het Baier gesê.

Tot die beplande amptelike grondslag van die Bevoegdheidsentrum, is die fokus ook op die verkryging van vennote en toepassingsprojekte uit die ekonomie. Omdat 'n noue verband met die energiebedryf deel is van die konsep: die dienste van die K-e-vir-energie-ondernemings bevat advies en konsepstudies, prototipes en turnkey-stelsels. "Ons sien uit na toepassings van sowel navorsers as ondernemings, omdat so 'n ekosisteem leef van die netwerk tussen teorie en praktyk," beklemtoon Hoffmann.

 

Die doelwit: 'n Gemeenskap van internasionale reputasie in Duitsland

Oor die volgende tien jaar word daar beplan dat ongeveer 100 kundiges by K-ES sal werk aan die dissiplines van datawetenskap, vooruitgang in masjienleer, aanbevelingstelsels en digitale innovasiebestuur. Daar is tans 15 werknemers by Fraunhofer IEE wat in hierdie vakgebiede werk. Die doel van die nuwe fasiliteit is om een ​​van die voorste gemeenskappe vir KI in die energiebedryf in Duitsland te word.

Om die hoë internasionaliteit van AI -navorsing in ag te neem, bied die bevoegdheidsentrum ook gaswetenskaplikes van oor die hele wêreld die geleentheid om deel te neem. "As gevolg van die spesiale opleidingsinfrastruktuur, ooreenstemmende hardeware en sagteware sowel as 'n omvattende model en databasis, kan ons EIC-navorsing vir die energiestelsel doeltreffend en oor die hele ligging gebruik," verduidelik die wetenskaplike direkteur van die K-ES, Christoph Scholz, die bestaande moontlikhede.

Die ontwikkeling van AI werk wêreldwyd intensief. Tot dusver het Duitsland aansienlik minder uitgereik vir 'n ooreenstemmende navorsing as die mededingers VSA en China. In die loop van die federale regering se Corona Future -pakket moet 5 miljard euro teen 2025 in AI belê word. “By AI in die energiestelsel het Duitsland, as 'n plek vir besigheid en navorsing, goeie voorwaardes om wêreldwye innovasie -leierskap te bewerkstellig. Dit is belangrik vir alle belanghebbendes om die onderwerp saam te vorder, ”sê Hoffmann.

 

Kognitiewe sisteme

’n Kognitiewe sisteem is ’n digitale sisteem met raakvlakke tussen die digitale wêreld en die omgewing wat dinge kan waarneem en verstaan, asook gevolgtrekkings kan maak en daaruit kan leer. Kognitiewe sisteme is in staat om onafhanklik oplossings vir menslike take te ontwikkel. Hulle kan interaksie hê met en saamwerk met ander digitale stelsels, kontekste interpreteer en is aanpasbaar.

Kognitiewe stelsels word op 'n toenemende aantal gebiede gebruik en verteenwoordig byvoorbeeld die fundamentele tegnologie vir selfbestuurvoertuie, intelligente persoonlike assistente, Industry 4.0 en die Internet van Dinge 'n Tipiese eienskap van sulke stelsels is dat hulle groot kan verwerk hoeveelhede data in 'n kort tyd en ingebed in 'n hoër-vlak sisteem (stelsel van stelsels). Tienmiljarde euro's is teen 2020 wêreldwyd in hierdie tegnologie belê.

’n Kognitiewe sisteem kan onafhanklik sy eie toestand en dié van sy bates bepaal op grond van beskikbare inligting en deur die vermoë om aan te pas, leer om spesifieke doelwitte onafhanklik te bereik. Kognitiewe energiestelsels is 'n sleuteltegnologie vir die energie-oorgang. Toepassings in die elektrisiteitsbedryf kan gevind word op die gebied van netwerkbestuur en die bestuur van opwekking en verbruik.

Binne die ekosisteem vir kognitiewe energiestelsels word toegang tot KI makliker gemaak vir die verskillende markrolle. Die take van stelsel- en meetpuntoperateurs, balanseergroepbestuurders en direkte bemarkers is in so 'n mate geoutomatiseer dat hulle onafhanklik loop. Die "Energy Avatar"-model (sien hierbo) illustreer hoe maklik 'n "huisbouer" met sy sonnestelsel aan die energiemark kan deelneem as alle prosesse geoutomatiseer is. Die energie-avatar word tans ontwikkel in samewerking tussen die Fraunhofer Institutes IEE en IOSB-AST.

’n Noue verbintenis met die energiebedryf is deel van die konsep: K-ES se dienste vir energiemaatskappye sluit in konsultasie en konsepstudies deur prototipes tot sleutelstelsels. Die ekosisteem floreer op die netwerk tussen teorie en praktyk.

Outomatisering en outonomisering. Lees hier meer hieroor: “ CO2 Neutrality – Learn from Amazon ”