AI4Grids KI-basierte Planung und Betriebsführung von Verteilnetzen und Microgrids zur optimalen Integration regenerativer Erzeuger und fluktuierender Lasten im Rahmen der Energiewende
Zuwendungsempfangende
- Hochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung
- Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
- International Solar Energy Research Center Konstanz e.V. (ISC)
- Stadtwerk am See GmbH & Co. KG
- Energiedienst AG
Laufzeit
01.09.2020 bis 31.12.2023
Fördervolumen
2.530.830,76 €
Fördergegenstand
Energieversorgung
Copyright: iStock / ESOlex
Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?
Um den Klimawandel zu verlangsamen, brauchen wir eine Abkehr von fossilen Energiequellen. Der notwendige Ausbau der erneuerbaren Energien und die Umstellung auf Elektroautos kann das Stromnetz jedoch vor Herausforderungen stellen: Solar- und Windenergie speisen Strom sehr unregelmäßig ein, während der Energiebedarf vor allem in den Städten steigt. Dennoch können neue flexible Verbraucher, wie Elektroladesäulen und Wärmepumpen, im Zusammenspiel mit den schwankenden regenerativen Erzeugern zur Lösung für die Energiewende werden - durch eine intelligente Netzsteuerung.
Die Idee: Welchen Beitrag kann KI konkret leisten?
Das Ziel des Projekts war es, die für die Energiewende benötigten Erzeuger und Verbraucher mittels intelligenter Netzbetriebsführung effizient in das Mittel- und Niederspannungsnetz zu integrieren. So sollte eine bessere Synchronisierung von Energiemengen und Netzkapazitäten erreicht werden.
Dazu wurden Algorithmen entwickelt, die auf künstlicher Intelligenz (KI) basieren und die Planung und Betriebsführung von Stromnetzen auf Verteilnetzebene und von Microgrids („Inselnetzen“) unterstützen.
Beispielsweise sollte ein Algorithmus im Fall einer Störung eine Handlungsempfehlung an die Leitwarte ausgeben, um die Störung schnell zu beheben. Ein solcher KI-basierter Regler für die Betriebsführung benötigt ein umfassendes Bild des Netzzustandes. Dazu überwachen automatisierte Verfahren fortlaufend die aktuelle Netzstruktur und den Eintritt neuer Netznutzer. Zudem wurde das KI-System um eine integrierte Lastprognose ergänzt, die Wetter- und Verbrauchsdaten zur Vorhersage nutzt. Durch die gezielte Regelung von Verbrauchern und Verbraucherinnen und eine verlässliche Prognose der Erzeugung kann das Netz vor kritischen Belastungen geschützt und eine stabile Stromversorgung sichergestellt werden.
Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?
Die im Projekt entwickelten Algorithmen wurden in sechs Reallaboren geprüft und optimiert. So wurden z..B. in Friedrichshafen, Freiburg und Konstanz getestet, ob das KI-System und seine Bestandteile auf Gebäude- wie Quartiersebene einen Mehrwert liefern. Eine möglichst effiziente Nutzung des Stromverteilnetzes unterstützt die Energiewende und damit das übergeordnete Ziel der Treibhausgasneutralität.
Das Interview zum Projektabschluss
Copyright: ZUG gGmbH
Das KI-Leuchtturmprojekt AI4grids setzt KI ein, um den Zustand der Energienetze effizienter vorherzusagen und diese zu regeln. Projektkoordinator Professor Gunnar Schubert (HTWG Konstanz) berichtet über Ergebnisse und Herausforderungen.