Smart Grid: de kunstmatige intelligentie op het gebied van hernieuwbare energiek

Gepubliceerd op: 10 september 2020 / UPDATE VAN: 21 juni 2023 - Auteur: Konrad Wolfenstein

De kunstmatige intelligentie op het gebied van hernieuwbare energiekjes - @shutterstock | Monicaodo

Het was 33 jaar geleden toen ik in contact kwam met de nog jonge discipline "kunstmatige intelligentie" (AI). Ik heb te maken gehad met de AI -programmeertalen Lisp en Prolog. Ik kwam ook in contact met internet via het universitaire netwerk. Tegelijkertijd was de markt voor satelliettelevisie booming. Vanaf hier bleef ik me ontwikkelen op het gebied van intralogistiek totdat ik nog steeds in fotovoltaïscheën aankwam.

Het eerste Independent Institute for Artificial Intelligence werd in 1987 opgericht met de FAW ULM Bedrijven zoals DaimlerChrysler AG, Jenoptik AG, Hewlett-Packard GmbH, Robert Bosch GmbH en nog een paar waren erbij betrokken. Ik was zelf een onderzoeksassistent van 1988 tot 1990.

In de tussentijd heeft de AI zijn weg gevonden naar vele gebieden, of het nu gaat om geneeskunde, recht, marketing of computerspellen. De bekendste zijn de mechanische vertalingen, b.v. met Google vertalen of diep. In de analyse en voorspelling van aandelenkoersontwikkelingen of de behandeling van de stroom van informatie in de zoekmachines.

Kunstmatige intelligentie is een sub -gebied van informatica dat zich bezighoudt met de automatisering van gedragspatronen, waaruit beslissingshulpmiddelen kunnen worden afgeleid en, in het beste geval, onafhankelijke, autonome processen. Het wordt meestal gebruikt wanneer een oversized of ongeorganiseerd maar onhandelbare hoeveelheid gegevens moet worden verzorgd en gecoördineerd.

Het wordt niet altijd bekroond door succes. Amazon moest bijvoorbeeld zijn AI uitschakelen voor de evaluatie van sollicitanten omdat het automatische waarderingssysteem achterpezen .

En zelfs in de mechanische vertalingen zijn ruwe blokken nog steeds vrij vaak binnen, die zorgen voor frons of glimlachen als je beter kijkt.

Het is dus niet zo gemakkelijk met kunstmatige intelligentie. Het probleem is eigenlijk niet de hoeveelheid gegevens, maar eerder de juiste toewijzing. Omdat Amazon voornamelijk mannen had ingehuurd, concludeerde de AI een prestatietekort bij vrouwen. In feite werd er minder rekening mee gehouden dat het kleine aandeel vrouwen in door mannen gedomineerde beroepen sociologische oorzaken had.

Het fundamentele probleem van kunstmatige intelligentie: de programmering van de algoritmen en de uitvoergegevens zijn slechts zo goed als het subjectieve werk van de ontwikkelaars zelf die het ontwikkelen en bieden. Tekorten in objectiviteit vanwege individuele emoties en intenties, evenals de interpretatie- en perceptiefouten van de ontwikkelaars worden door de AI aangenomen, ze leren met hen en blijven ze uitbreiden. Als er nog steeds een gebrek aan kennis is over de relaties tussen dingen en processen (belangrijke kwalificaties), sluit de cirkel.

Meer daarover: kunstmatige intelligentie gewoon

De AI heeft daarom veel ontwikkeling en moed nodig voor tegenslagen totdat een efficiënt systeem hieruit kan ontwikkelen.

Headlines zoals "kunstmatige intelligentie (AI) als de bestuurder van de energietransitie" of "hoe de logistiek profiteert van kunstmatige intelligentie" zijn mediale steegjes, die niet in het begin hoeven te worden gereproduceerd, die moeten worden beheerd voor ontwikkeling en inspanning en dat de kosten aanvankelijk zichtbaar zijn voordat de financiële winstgevendheid zichtbaar wordt.

Kunstmatige intelligentie is tot nu toe gebruikt in de energie -industrie, vooral bij het monitoren of voorspellen van taken.

Smart Grid - Intelligente elektriciteit

Met een toenemend deel van de elektriciteit door hernieuwbare energieën, wordt het echter duidelijk dat de AI in de toekomst ook de processen van het energiesysteem op grote schaal zal regelen.

Kunstmatige intelligentie (AI) / Artificial Intelligence (KI) - Smart Grid - Intelligent Power Grid - @shutterstock | Monicaodo

Hoewel voorheen elektriciteitsnetten met centrale elektriciteitsopwekking zijn gedomineerd, gaat de trend naar gedecentraliseerde generatiesystemen. Dus bij het genereren van hernieuwbare bronnen zoals fotovoltaïsche systemen, thermische energiecentrales, windturbines en biogasplanten. Dit leidt tot een veel complexere structuur, voornamelijk op het gebied van belastingsregeling, spanningsmacht in het distributienetwerk en om de netwerkstabiliteit te behouden. In tegenstelling tot middelgrote tot grotere energiecentrales, dineren kleinere, gedecentraliseerde producentensystemen ook direct in de lagere spanningsniveaus zoals het lage spanningsnetwerk of het medium -spanningsnetwerk.

Een intelligent power grid bouwen

Een intelligent power grid integreert alle actoren in een algemeen systeem door interactie, opslag, opslag, netwerkbeheer en consumptie. Krachtcentrales (inclusief opslag) worden vandaag al zo geregeld dat zoveel elektrische energie altijd wordt geproduceerd als verbruikt. Intelligente elektrische rasters omvatten zowel consumenten als gedecentraliseerde kleine energieleveranciers en opslag, zodat enerzijds een consumptie (Smart Power/Intelligent Power Consumptie), dat wordt gecompenseerd in termen van tijd en ruimtelijk, wordt gecreëerd en aan de andere kant, niet-disponable generatiesysteem (bijv. Wind Energy en PV-systemen) en consumptie (bijv. Licht).

Vanwege het grotere deel van de hernieuwbare energiebronnen, maakt het het belangrijker om de schommelingen in energie te genereren aan de schommelingen in energieverbruik. Naast de mogelijkheid om elektrische energie op te slaan met behulp van energieopslag- of opslagcentrales, de op behoeften gebaseerde stroomopwekking b.v. B. Door waterkrachtplanten of bio -energie, de uitbreiding van stroomnetten voor snelle verdeling over een groot gebied, is er ook de mogelijkheid om het stroomverbruik aan de voeding aan te passen.

"De stroomopwekking van zonne- en windturbines maakt het leveringssysteem veel kleiner en weer-afhankelijker dan de werking van conventionele energiecentrales. Bovendien moet de consumptie in toenemende mate gebaseerd zijn op het elektriciteitsaanbod. De noodzakelijke flexibiliteit kan nog niet worden behandeld met de vorige infrastructuur. Een gedecentraliseerd systeem kan alleen werken door digitale processen en geautomatiseerde beslissingen," verklaart Prof. Dr. Clemens Hoffer, hoofd van het hoofd van Frae. Hoffmann ziet de basis voor de volgende stappen van de energietransitie in digitalisering: "De coördinatie- en besluitvormingsprocessen van een gedecentraliseerde levering van hernieuwbare energievoorziening zijn extreem complex. Alleen door kunstmatige intelligentie wordt het mogelijk om verschillende systemen te combineren, zoals vermogen en warmtevoeding, evenals mobiliteit via geautomatiseerde beslissingen op een grote schaal. Met de structuur van een ecosysteem voor cognitieve energiesector naar voren."

Een gedecentraliseerd energiesysteem heeft AI nodig

Er zijn al specifieke behoeften aan AI in verschillende delen van de energie -industrie. De automatische energiehandel gaat over systemen die handelsstrategieën onafhankelijk identificeren en aankopen of verkoop veroorzaken. Fotovoltaïsche en windturbines evenals laadstations of elektrolysers kunnen hun werking optimaliseren met AI en daardoor onderhoud voorkomen en de levensduur vergroten. In het netwerkgebied wordt de technologie gebruikt om verschillende informatie te evalueren, om kritieke situaties te herkennen en hun oplossing te ondersteunen.

De Fraunhofer IEE heeft al 15 jaar te maken met kunstmatige intelligentie om weer-afhankelijke elektriciteitsopwekking uit zonne-, wind- en bio-energie te voorspellen. Er wordt ook een automatisch handelssysteem voor de EPEX Spot Electricity Exchange ontwikkeld in Kassel.

Onderzoek voor AI in de energie -industrie

"Kunstmatige intelligentie is een belangrijke technologie voor de verdere ontwikkeling van de energietransitie: het vertrek van de centraal georganiseerde en gebaseerde fossiele brandstoffen naar een energiesysteem naar een energiesysteem op basis van hernieuwbare bronnen is een zeer complex proces dat alleen kan worden beheerst door intelligente controle," zegt Hessen minister van wetenschap Angela Dorn. "Het competentiecentrum voor cognitieve energiesystemen geeft wetenschappers ruimte voor nieuwe ideeën en onderzoeksbenaderingen van innovaties in de energie -industrie. Ik ben blij dat we de structuur ondersteunen. Nu is het belangrijk om de expertise van onderzoekers met sterke partners uit de economie te combineren."

Daarom wordt een nieuw competentiecentrum voor cognitieve energiesystemen gebouwd in Kassel. Het onderzoeksproject over kunstmatige intelligentie in het energiesysteem is op zoek naar partners van wetenschap en economie en ziet goede voorwaarden voor de economische en onderzoekslocatie van Duitsland om wereldwijd leiderschap in innovatie over dit onderwerp te bereiken. Dat is de reden waarom de staat van Hesse de bouw van het nieuwe competentiecentrum bevordert dat wordt ondersteund door het Fraunhofer Institute for Energy Management and Energy System Technology IEE.

Het nieuwe competentiecentrum van kognitieve energiesystemen in Kassel onderzoekt deze toepassingsgebieden, waarvan de structuur tussen 2020 en 2022 door de Hessische deelstaatregering zal worden gefinancierd met een totaal van 5,8 miljoen euro.

De K-ES

Het Competention Center Kognitive Energy System (K-ES) is opgebouwd door de Fraunhofer IEE voor het onderzoeken van de cognitieve energie-industrie, cognitieve energienetwerken en technologie voor cognitieve energiesysteem sinds medio 2020. Het ontwikkelingsproces is al meer dan tien jaar opgericht. De K-ES wordt een nationaal en internationaal centrum voor kunstmatige intelligentie in onderzoek en onderwijs.

Het competentiecentrum voor cognitieve energiesystemen (K-ES) kijkt naar de taken in het energiesysteem vanuit AI-perspectief en ontwikkelt deze verder op de drie gebieden van de cognitieve energie-industrie, cognitieve energienetwerken en technologie voor cognitieve energiesysteem. "Een cognitief energiesysteem bepaalt zijn toestand onafhankelijk en leert gespecificeerde doelen te bereiken op basis van beschikbare informatie. Kunstmatige intelligentie wordt niet gecompenseerd door menselijke intelligentie, maar daarmee in een constante uitwisseling en ondersteunt het. Met de verdere ontwikkeling van de technologie zullen beide partijen veranderen," legt IEE -projectmanager André Baier uit.

De energie -industrie kan ook voortbouwen op de kennis van andere industrieën. AI verandert de auto -industrie, de detailhandel, de verzekering en de financiële sector al. Voor de energietransitie met hernieuwbare energieën en sectorkoppeling zijn de belangrijkste digitalisatiegebieden intelligente producenten en consumenten, virtuele energiecentrales, smart grid-technologieën en realtime energie-industrie.

Concepten en toepassingen voor de economie

Het concept voor het bouwen van de K-ES is ontwikkeld door de Fraunhofer IEE. Het initiatief is al te wijten aan een overeenkomst van de coalitieovereenkomst van de Hessiaanse staatsregering. De bouwfase is nu begonnen. Het gaat vooral om het creëren van een ecosysteem voor innovaties en het vormen van een gemeenschap van experts. Het nieuwe competentiecentrum wordt onderdeel van de Fraunhofer IEE -campus die momenteel in aanbouw is in Kassel en het onderzoeksspectrum aanvult voor de transformatie van de energiesystemen.

In de eerste stap zijn gebouwen en de IT -infrastructuur opgezet met een cloudsysteem. Er wordt vervolgens een digitaal platform gemaakt, waardoor partners van zaken en onderzoek ideeën kunnen uitwisselen. De focus van de startfase ligt op de werving van wetenschappers en het opzetten van vaardigheden. "Onze zorg is om wetenschappers te combineren die een gemeenschappelijk doel in gedachten hebben, ongeacht waar de wereld de wereld thuis is", zei Baier.

Tot de geplande officiële basis van het Competention Center ligt de nadruk ook op het verwerven van partners en toepassingsprojecten van de economie. Omdat een nauwe band met de energie-industrie deel uitmaakt van het concept: de diensten van de K-E-voor-energiebedrijven omvatten advies en conceptstudies, prototypes en turnkey-systemen. "We kijken uit naar applicaties van zowel onderzoekers als bedrijven, omdat een dergelijk ecosysteem leeft van de netwerken tussen theorie en praktijk", benadrukt Hoffmann.

Het doel: een gemeenschap van internationale reputatie in Duitsland

In de komende tien jaar is gepland dat ongeveer 100 experts de data science behandelen, disciplines in machine learning bevorderen, systemen en digitaal innovatiebeheer bevorderen. Er zijn momenteel 15 werknemers bij Fraunhofer IEE in deze vakgebieden. De nieuwe faciliteit is om een ​​van de toonaangevende gemeenschappen voor AI te worden in de energie -industrie in Duitsland.

Om rekening te houden met de hoge internationaliteit van AI -onderzoek, biedt het competentiecentrum ook gastwetenschappers van over de hele wereld de mogelijkheid om deel te nemen. "Vanwege de speciale trainingsinfrastructuur, overeenkomstige hardware en software, evenals een uitgebreid model en database, kunnen we EIC-onderzoek exploiteren voor het energiesysteem efficiënt en over locatie", legt de wetenschappelijk directeur van de K-ES, Christoph Scholz, de bestaande mogelijkheden uit.

De ontwikkeling van AI werkt intensief wereldwijd. Tot nu toe heeft Duitsland aanzienlijk minder uitgegeven voor een overeenkomstig onderzoek dan de concurrenten USA en China. In de loop van het Corona Future -pakket van de federale overheid moeten 5 miljard euro tegen 2025 in AI worden geïnvesteerd. "Bij AI in het energiesysteem heeft Duitsland goede vereisten als een locatie voor economisch en onderzoek om wereldwijd leiderschap in innovatie te bereiken. Het is belangrijk dat alle belanghebbenden het onderwerp samenbrengen", zei Hoffmann.

Cognitieve systemen

Een cognitief systeem is een digitaal systeem met interfaces tussen de digitale wereld en de omgeving die dingen kan waarnemen en begrijpen, en conclusies kan trekken en leren. Cognitieve systemen kunnen onafhankelijk oplossingen ontwikkelen voor menselijke taken. U kunt communiceren en samenwerken met andere digitale systemen, contexten interpreteren en aanpasbaar zijn.

Cognitieve systemen worden gebruikt om veel gebieden te vergroten en vertegenwoordigen bijvoorbeeld de basistechnologie voor zelfdrevende motorvoertuigen, intelligente persoonlijke assistenten, industrie 4.0 en het internet der dingen. Een typisch kenmerk van dergelijke systemen is dat ze in korte tijd grote hoeveelheden gegevens kunnen verwerken en zijn ingebed in een systeem op een hoger niveau (systeem van systemen). Enkele tien miljard euro werd tegen 2020 in deze technologie geïnvesteerd.

© Fraunhofer IEE - Toepassing - Cognitieve systemen

Een cognitief systeem kan onafhankelijk zijn eigen toestand en de activa bepalen op basis van beschikbare informatie en leren gegeven doelen onafhankelijk te bereiken door het vermogen om zich aan te passen. Cognitieve energiesystemen zijn een belangrijke technologie voor de energietransitie. Toepassingen in de elektriciteitsindustrie zijn te vinden op het gebied van netwerkbeheer en beheer van productie en consumptie.

© Fraunhofer IEE-Energy-Avatar-cognitieve systemen

Binnen het ecosysteem voor cognitieve energiesystemen wordt toegang tot AI vergemakkelijkt voor de verschillende marktrollers. De taken van fabriek, meetpositie -exploitanten, managers en directe marketeers zijn tot nu toe geautomatiseerd dat ze onafhankelijk lopen. Het model van de "Energy Avatar" (zie hierboven) illustreert hoe gemakkelijk een "huisbouwer" kan worden gebruikt met zijn zonnestelsel op de energiemarkt als alle processen worden geautomatiseerd. De Energy Avatar wordt momenteel ontwikkeld in samenwerking tussen Fraunhofer Institutes IEE en iOSB-AAST.

© Fraunhofer IEE - Ecosysteem - Cognitieve systemen

Een nauwe band met de energie-industrie maakt deel uit van het concept: de diensten van de K-E-voor-energiebedrijven omvatten advies en conceptstudies, prototypes en turnkey-systemen. Het ecosysteem leeft van het netwerken tussen theorie en praktijk.

Automatisering en autonomie. Lees hier meer: ​​" CO2 -neutraliteit - leer van Amazon "

► Neem contact met mij op of bespreek met mij op LinkedIn

Het zal cruciaal zijn voor de toekomst hoe we de infrastructuur van onze belangrijkste industrieën veiligstellen!

Er worden drie speciaal belang gebieden gegeven:

• Digitale intelligentie (digitale transformatie, internettoegang, industrie 4.0 en internet der dingen)
• Autonome voeding (CO2 -neutraliteit, planningsbeveiliging, beveiliging voor het milieu)
• Intralogistiek/logistiek (volledige automatisering, mobiliteit van goederen en mensen)

Xpert.digital levert u hier uit de Smart Auda -serie

• Autonomisatie van de energievoorziening
• verstedelijking
• Digitale transformatie
• Automatisering van de processen

Keer op keer wordt nieuwe informatie die regelmatig wordt bijgewerkt.