KI der HSLU macht Stromverbrauch effizienter

Die Hochschule Luzern (HSLU) hat mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) eine Lösung entwickelt, um Lastspitzen bei der Stromnutzung zu glätten. Gemäss Mitteilung senkt die Lösung Kosten für Energieversorgungsunternehmen (EVUs) sowie für Kundinnen und Kunden.

Die Lastspitzen kommen laut Mitteilung vor allem in den frühen Abendstunden zustande, wenn Berufstätige von der Arbeit nach Hause kommen und viele Elektrogeräte gleichzeitig anschalten. So werde beispielsweise geduscht, gekocht oder ein E-Fahrzeug aufgeladen. EVUs haben ein Interesse daran, diese Lastspitzen zu glätten, denn 60 Prozent ihrer Netznutzungskosten berechnen sich aus diesen Spitzen. Eine Methode dafür sei herauszufinden, wann stromhungrigen Geräten wie Wärmepumpen zwingend Strom zugeführt werden muss und wann nicht.

Ein Team des iHomelab und des Kompetenzzentrums Thermische Energiespeicher der HSLU tat sich zu diesem Zweck mit den Partnern Asgal Informatik, Semax und dem Elektrizitätswerk Vilter-Wangs zusammen. Sie entwickelten laut Mitteilung einen Prototypen eines Systems, das EVUs mithilfe von KI beim Lastmanagement hilft. Das Projekt wird von der Schweizerischen Agentur für Innovationsförderung Innosuisse unterstützt.

Boiler und Wärmepumpen dienen als Energiespeicher

Tagsüber wird zum Teil überschüssige Energie etwa aus Photovoltaik und anderen erneuerbaren Quellen produziert. Diese überschüssige Energie soll kurzfristig ohne zusätzliche Speicher gespeichert werden können, um den grösseren Bedarf am Abend decken zu können. Zur Speicherung können etwa Boiler oder Wärmepumpen dienen, und zwar nach dem gleichen Prinzip, wie Grossverteiler ihre Kühlhäuser einsetzen: Steht überschüssige Energie zur Verfügung, kühlen die Grossverteiler ihre Kühlhäuser stärker. So kann die Kühlung später reduziert werden und die Energie steht dann andernorts zur Verfügung.

Die Lösung der HSLU könne für Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie für Gewerbebetriebe auf ähnliche Weise genutzt werden, teilt die HSLU mit. Die überschüssige Energie kann bei Bedarf etwa Boiler auf ihre maximale Temperatur bringen, was sie zu Pufferspeichern macht. Das Projekt konzentrierte sich auf Häuser mit Wärmepumpen, weil Elektrizitätswerke auf diese zugreifen und sie entsprechend steuern können.

Mit KI und Smart-Meter-Daten zu Stromverbrauchs-Prognosen

Damit dieses Vorgehen funktioniert, braucht es gemäss Mitteilung zwei wichtige Informationen. Erstens: Wo sind überall Wärmepumpen installiert und wo wird Photovoltaik generiert? Zweitens: Wie gross ist der zeitliche Spielraum zum Senken und Glätten der Lastspitzen, ohne dass die Wohnung der Nutzerinnen und Nutzer zu kalt oder das Wasser zu kühl wird?

Die Fragen konnten dank der Digitalisierung der Stromverteilnetze beantwortet werden. Anhand der zunehmend verbreiteten Smart Meter lesen Elektrizitätswerke den Stromverbrauch für die Rechnung ab. Um die Daten der Smart Meter zu analysieren, entwickelten die HSLU und ihre Partner eine KI. Diese sei in der Lage, aus dem gesamten Stromverbrauch einzelne stromverbrauchende Geräte wie Wärmepumpe, Boiler oder E-Mobil und stromproduzierende Geräte wie Photovoltaikanlagen herauszulesen. Dabei ermittle die KI auch wertvolle Daten über die Verbraucher wie etwa ihre maximale Leistungsaufnahme, die Ein- und Ausschaltdauer sowie den Energieverbrauch pro Tag. Kombiniere man diese Daten mit Temperatur- und Wettervorhersagen, liessen sich Prognosen zum Energieverbrauch an einem bestimmten Tag erstellen.

Gemäss Mitteilung können die Projektpartner Asgal Informatik und die Semax ihren Partnern dank den Projektresultaten eine neue Dienstleistung anbieten. Sie helfe EVUs, Netzkosten einzusparen - ohne zusätzliche Investitionen in ihre Verteilnetze. Verbraucherinnen und Verbraucher hätten keinen Komfortverlust und müssten keine zusätzlichen Informationen offenlegen oder Hardware installieren. Zudem würden die Daten automatisch permanent mit den sich verändernden Umständen in den Gebäuden synchronisiert. So würde auch im Einklang mit der Energiestrategie 2050 ein Mehrwert für die EVUs und für Gebäudeeigentümer generiert.

Die Digitalisierung treibt im Energieverbrauch auch andere Projekte voran. So können Mieter des Wohnareals "Schöngrün" der Axa ihren Stromverbrauch per App tracken, wie Sie hier nachlesen können.