Smart Grid: Den konstgjorda intelligensen inom området förnybara energier

Publicerad: 10 september 2020 / UPDATE Från: 21 juni 2023 - Författare: Konrad Wolfenstein

Den konstgjorda intelligensen inom området förnybara energier - @ShutterStock | Monicaodo

Det var för 33 år sedan när jag kom i kontakt med den fortfarande unga disciplinen "Artificial Intelligence" (AI). Jag hanterade AI -programmeringsspråken Lisp och Prolog. Jag kom också i kontakt med Internet via University Network. Samtidigt blomstrade marknaden för satellit -tv. Härifrån fortsatte jag att utvecklas inom området intralogistik tills jag fortfarande anlände till fotovoltaik.

Det första Independent Institute for Artificial Intelligence grundades 1987 med FAW ULM Företag som Daimlerchrysler AG, Jenoptik AG, Hewlett-Packard GmbH, Robert Bosch GmbH och några fler var involverade. S själv var forskningsassistent från 1988 till 1990.

Under tiden har AI hittat sin väg till många områden, vare sig det är inom medicin, lag, marknadsföring eller datorspel. De mest kända är de mekaniska översättningarna, t.ex. med Google translate eller djup. I analysen och prognosen för aktiekursutvecklingen eller hanteringen av översvämningen av information i sökmotorerna.

Konstgjord intelligens är en del av datavetenskapen som handlar om automatisering av beteendemönster, från vilka beslutshjälpmedel kan härledas och, i bästa fall, oberoende, autonoma processer. Det används vanligtvis när en överdimensionerad eller disorganiserad men oöverskådlig mängd data måste ta hand om och samordnas.

Det krönas inte alltid av framgång. Till exempel var Amazon tvungen att stänga av sin AI för utvärdering av sökande eftersom det automatiska värderingssystemet missgynnade kvinnor .

Och även i de mekaniska översättningarna är grova block fortfarande ganska ofta inuti, som tar hand om rynkar eller leende när du tittar närmare.

Så det är inte så lätt med konstgjord intelligens. Problemet är faktiskt inte mängden data utan snarare rätt tilldelning. Eftersom Amazon huvudsakligen hade anställt män, avslutade AI ett prestationsunderskott bland kvinnor. I själva verket beaktades det mindre att den lilla andelen kvinnor i manliga dominerade yrken hade sociologiska orsaker.

Det grundläggande problemet med artificiell intelligens: programmeringen av algoritmerna och utgångsdata är bara lika bra som utvecklarens subjektiva arbete som utvecklar och tillhandahåller det. Underskott i objektivitet på grund av enskilda känslor och avsikter, såväl som utvecklarens tolknings- och uppfattningsfel antas av AI, lär de sig med dem och fortsätter att utöka dem. Om det fortfarande finns en brist på kunskap om förhållandena mellan saker och processer (nyckelkvalifikationer) stängs cirkeln.

Mer om det: Artificiell intelligens bara

AI behöver därför mycket utveckling och mod för bakslag tills ett effektivt system kan utvecklas från detta.

Rubriker som ”Artificial Intelligence (AI) som drivkraft för energiövergången” eller ”hur logistiken drar nytta av konstgjord intelligens” är mediala gränder, som inte behöver reproduceras i början, som måste drivas för utveckling och ansträngning och att kostnaderna initialt syns innan den ekonomiska lönsamheten blir synlig.

Konstgjord intelligens har hittills använts i energibranschen, särskilt vid övervaknings- eller prognosuppgifter.

Smart Grid - Intelligent el

Med ökande andel el från förnybara energier blir det dock tydligt att AI kommer i framtiden att kontrollera energisystemets processer i stor skala.

Artificial Intelligence (AI) / Artificial Intelligence (KI) - Smart Grid - Intelligent Power Grid - @ShutterStock | Monicaodo

Medan tidigare kraftnät med central elproduktion har dominerat, går trenden mot decentraliserade generationssystem. Så när man genererar förnybara källor som fotovoltaiska system, solvärmekraftverk, vindkraftverk och biogasanläggningar. Detta leder till en mycket mer komplex struktur, främst i området för lastkontroll, spänningshållning i distributionsnätverket och för att upprätthålla nätverksstabiliteten. I motsats till medelstora till större kraftverk, äter mindre, decentraliserade producentsystem också direkt in i de lägre spänningsnivåerna såsom lågspänningsnätverket eller mediumspänningsnätverket.

Bygga ett intelligent elnät

Ett intelligent elnät integrerar alla aktörer i ett övergripande system genom interaktion, lagring, lagring, nätverkshantering och konsumtion. Kraftverk (inklusive lagring) kontrolleras redan idag på ett sådant sätt att lika mycket elektrisk energi alltid produceras som konsumeras. Intelligenta elnät inkluderar såväl konsumenter som decentraliserade små energileverantörer och lagring, så att å ena sidan är en konsumtion (smart kraft/intelligent kraftförbrukning), som kompenseras för i termer av tid och rumsliga, tändas och å andra sidan kan icke-dispontabel generationssystem (t.ex. vindkraft och PV-system) och konsumenter (t.ex. lättare) kan vara bättre integrerat.

På grund av den större andelen förnybara energier gör det det viktigare att anpassa fluktuationerna i energiproduktionen till fluktuationerna i energiförbrukningen. Förutom möjligheten att lagra elektrisk energi med hjälp av energilagring eller lagringskraftverk, baserade de behoven av kraftproduktion t.ex. B. Genom vattenkraftverk eller bioenergi, utvidgningen av kraftnät för snabb distribution över ett stort område, finns det också möjligheten att anpassa strömförbrukningen till strömförsörjningen.

"Kraftproduktion från sol- och vindkraftverk gör leveranssystemet mycket mer litet och väderberoende än driften av konventionella kraftverk. Dessutom måste konsumtionen alltmer baseras på elutbudet. Den nödvändiga flexibiliteten kan ännu inte behandlas med den tidigare infrastrukturen. Ett decentraliserat system kan bara fungera genom digitala processer i realtid och automatiska," förklarar "förklarar Dr. Hoffmann ser grunden för nästa steg i energiövergången i digitalisering: ”Koordinerings- och beslutsprocesserna för en decentraliserad förnybar energiförsörjning är extremt komplex. Endast genom konstgjord intelligens blir det möjligt att kombinera olika system som kraft och värmebehållning samt mobilitet via automatiserade beslut i stor skala.

Ett decentraliserat energisystem behöver AI

Det finns redan specifika behov för AI inom olika områden inom energibranschen. Den automatiska energihandeln handlar om system som identifierar handelsstrategier oberoende och utlöser köp eller försäljning. Fotovoltaiska och vindkraftverk samt laddstationer eller elektrolysatorer kan optimera sin drift med AI och därmed undvika underhåll och öka livslängden. I nätverksområdet används tekniken för att utvärdera en mängd information, för att känna igen kritiska situationer och för att stödja deras lösning.

Fraunhofer IEE har hanterat konstgjord intelligens för att förutsäga väderberoende elproduktion från sol, vind och bioenergi i 15 år. Ett automatiskt handelssystem för Epex Spot Electricity Exchange utvecklas också i Kassel.

Forskning för AI inom energibranschen

"Artificiell intelligens är en nyckelteknologi för vidareutvecklingen av energiövergången: avvikelsen från den centralt organiserade och baserade på fossila bränslen till ett energisystem till ett energisystem baserat på förnybara källor är en mycket komplex process som bara kan behärskas av intelligent kontroll," säger Hessen -vetenskapsminister Angela Dorn. "Kompetenscentret för kognitiva energisystem ger forskare utrymme för nya idéer och forskningsmetoder för innovationer inom energibranschen. Jag är glad att vi stöder strukturen. Nu är det viktigt att kombinera forskarnas expertis med starka partners från ekonomin."

Därför byggs ett nytt kompetenscenter för kognitiva energisystem i Kassel. Forskningsprojektet om artificiell intelligens i energisystemet letar efter partners från vetenskap och ekonomi och ser goda förhållanden för Tysklands ekonomiska och forskningsplats för att uppnå globalt innovationsledning om detta ämne. Det är därför staten Hesse främjar byggandet av det nya kompetenscentret som stöds av Fraunhofer Institute for Energy Management and Energy System Technology IEE.

Det nya kompetenscentret för Kognitive Energy Systems i Kassel forskar på dessa tillämpningsområden, vars struktur kommer att finansieras av den Hessiska statliga regeringen mellan 2020 och 2022 med totalt 5,8 miljoner euro.

K-es

Competence Center Kognitive Energy System (K-ES) har byggts upp av Fraunhofer IEE för att undersöka kognitiv energiindustri, kognitiva energität och kognitiva energisystemteknologi sedan mitten av 2020. Utvecklingsprocessen har skapats i över tio år. K-ES ska bli ett nationellt och internationellt centrum för konstgjord intelligens inom forskning och undervisning.

Kompetenscentret för kognitiva energisystem (K-ES) tittar på uppgifterna i energisystemet ur AI-perspektiv och utvecklar dem vidare inom de tre områdena inom kognitiv energiindustri, kognitiva energität och kognitiva energisystemteknologi. "Ett kognitivt energisystem bestämmer dess tillstånd oberoende och lär sig att uppnå specifika mål på grundval av tillgänglig information. Konstgjord intelligens kompenseras inte av mänsklig intelligens, utan med det i ett ständigt utbyte och stöder det. Med den ytterligare utvecklingen av tekniken kommer båda sidor att förändras," förklarar IEE -projektledaren André Baier.

Energiindustrin kan också bygga vidare på kunskapen om andra branscher. AI förändrar redan bilindustrin, detaljhandeln, försäkringen och finanssektorn. För energiövergången med förnybara energier och sektorskoppling är de viktigaste digitaliseringsområdena intelligenta producenter och konsumenter, virtuella kraftverk, smarta rutnätstekniker och realtidsenergiindustri.

Koncept och applikationer för ekonomin

Konceptet för att bygga K-ES utvecklades av Fraunhofer IEE. Initiativet beror redan på ett avtal från koalitionsavtalet från den Hessiska statens regering. Byggfasen har nu startat. Det handlar främst om att skapa ett ekosystem för innovationer och bilda ett samhällssamhälle. Det nya kompetenscentret blir en del av Fraunhofer IEE -campus som för närvarande är under uppbyggnad i Kassel och kompletterar forskningsspektrumet för omvandlingen av energisystemen.

I det första steget är lokaler och IT -infrastruktur inrättade med ett molnsystem. En digital plattform skapas sedan, genom vilken partners från företag och forskning kan utbyta idéer. Fokus för startfasen ligger på rekrytering av forskare och upprättandet av färdigheter. "Vår oro är att kombinera forskare som har ett gemensamt mål i åtanke, oavsett var världen världen är hemma," sade Baier.

Fram till den planerade officiella grunden för kompetenscentret är fokus också på förvärv av partners och ansökningsprojekt från ekonomin. Eftersom en nära koppling till energibranschen är en del av konceptet: K-E-för energiföretagens tjänster inkluderar råd och konceptstudier, prototyper och nyckelfärdiga system. "Vi ser fram emot ansökningar från både forskare och företag, eftersom ett sådant ekosystem lever från nätverket mellan teori och praktik," betonar Hoffmann.

Målet: ett samhälle av internationellt rykte i Tyskland

Under de kommande tio åren planeras det att cirka 100 experter hanterar datavetenskapen, främjar discipliner inom maskininlärning, rekommenderar system och digital innovationshantering. Det finns för närvarande 15 anställda på Fraunhofer IEE inom dessa ämnesområden. Den nya anläggningen är att bli en av de ledande samhällena för AI i energibranschen i Tyskland.

För att ta hänsyn till AI -forskningens höga internationalitet erbjuder kompetenscentret också gästforskare från hela världen möjlighet att delta. "På grund av den speciella utbildningsinfrastrukturen, motsvarande hårdvara och programvara samt en omfattande modell och databas, kan vi driva EIC-forskning för energisystemet effektivt och över hela platsen," förklarar den vetenskapliga chefen för K-ES, Christoph Scholz, de befintliga möjligheterna.

Utvecklingen av AI fungerar intensivt över hela världen. Hittills har Tyskland utfärdat betydligt mindre för en motsvarande forskning än konkurrenterna USA och Kina. Under den federala regeringens Corona Future -paket ska 5 miljarder euro investeras i AI år 2025. "Vid AI i energisystemet har Tyskland goda förutsättningar som en plats för ekonomisk och forskning för att uppnå global innovationsledarskap. Det är viktigt att alla intressenter samlar ämnet," sade Hoffmann.

Kognitiva system

Ett kognitivt system är ett digitalt system med gränssnitt mellan den digitala världen och miljön som kan uppfatta och förstå saker, samt dra och lära sig slutsatser. Kognitiva system kan självständigt utveckla lösningar för mänskliga uppgifter. Du kan interagera och samarbeta med andra digitala system, tolka sammanhang och är anpassningsbara.

Kognitiva system används för att öka många områden och representerar till exempel grundtekniken för självdrivande motorfordon, intelligenta personliga assistenter, industri 4.0 och Internet of Things. Ett typiskt inslag i sådana system är att de kan bearbeta stora mängder data på kort tid och är inbäddade i ett högre system (system för system). Flera tio miljarder euro investerades i denna teknik fram till 2020.

© Fraunhofer IEE - Application - Kognitiva system

Ett kognitivt system kan självständigt bestämma sitt eget tillstånd och tillgångarna på grundval av tillgänglig information och lära sig att uppnå givna mål oberoende genom förmågan att anpassa sig. Kognitiva energisystem är en nyckelteknologi för energiomgången. Applikationer inom elindustrin finns inom området nätverkshantering och hantering av produktion och konsumtion.

© Fraunhofer IEE-Energy-avatar-kognitiva system

Inom ekosystemet för kognitiva energisystem underlättas tillgången till AI för de olika marknadsrullarna. Uppgifterna för anläggning, mätning av positionsoperatörer, chefer och direkta marknadsförare automatiseras så långt att de kör oberoende. Modellen för "Energy Avatar" (se ovan) illustrerar hur lätt en "husbyggare" kan ta med sitt solsystem på energimarknaden om alla processer är automatiserade. Energy Avatar utvecklas för närvarande i samarbete mellan Fraunhofer Institute IEE och IOSB-AAST.

© Fraunhofer IEE - Ekosystem - Kognitiva system

En nära koppling till energibranschen är en del av konceptet: K-E-för energiföretagens tjänster inkluderar råd och konceptstudier, prototyper och nyckelfärdiga system. Ekosystemet lever från nätverket mellan teori och praktik.

Automation och autonomi. Läs mer här: " CO2 Neutrality - Lär dig av Amazon "

► Kontakta mig eller diskutera med mig på LinkedIn

Det kommer att vara avgörande för framtiden hur vi säkerställer infrastrukturen i våra viktigaste branscher!

Tre områden av särskild betydelse ges:

• Digital intelligens (digital transformation, Internet Access, Industry 4.0 och Internet of Things)
• Autonom kraftförsörjning (CO2 -neutralitet, planeringssäkerhet, säkerhet för miljön)
• Intralogistik/logistik (full automatisering, rörlighet för varor och människor)

Xpert.Digital levererar dig från Smart Auda -serien här

• Autonomisering av energiförsörjningen
• urbanisering
• Digital transformation
• Automatisering av processerna

Åter och igen ny information som uppdateras regelbundet.