Der Schlüssel, um das Licht an zu halten: Künstliche Intelligenz

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Dies war eine große Verbesserung gegenüber 2005, als die Wiederherstellung nach dem Hurrikan Wilma 18 Tage dauerte. Investitionen in Technologie haben sich gelohnt. Jetzt versucht FPL, die Wiederherstellungszeit weiter zu verkürzen, indem künstliche Intelligenz, Sensoren und Drohnen genutzt werden, um Ausfälle besser zu lokalisieren und zu entscheiden, wie sie am besten behoben werden können.

“Nach einem Sturm wollen wir Daten”, sagt Michael Putt, Smart Grid und Innovation Director des Unternehmens. „Wie schnell kann ich Bilder und Informationen zurückerhalten?“ Mit diesen neuen Tools lassen sich die Entscheidungen in den ersten 12 bis 24 Stunden nach einem Sturm optimieren und Schäden in Bereichen nachvollziehen, deren Zugriff ansonsten Tage dauern könnte.

Innovationen breiten sich über die weltweiten Stromnetze aus, da sich Energieversorger und Energieübertragungsunternehmen an Technologien wenden, um auf Ausfälle zu reagieren und Geld zu sparen. Sie bereiten sich auch auf eine immer komplexer werdende elektrische Zukunft vor, da Hausbesitzer und Unternehmen Sonnenkollektoren, Windturbinen und andere erneuerbare Energien installieren, die intermittierend Strom produzieren und ihn möglicherweise auch wieder ans Netz senden.

Das alte Modell von Kraftwerken, die auf Einbahnstraßen elektrische Leitungen zu den Häusern der Menschen speisen, bröckelt. Energieversorger benötigen zunehmend KI und Software, um vorherzusagen, wann und wo Strom verfügbar sein wird. Automatisierung sorgt dafür, dass der Strom dort ankommt, wo er benötigt wird, wenn er benötigt wird, ohne das System zu überlasten.

“Wir stellen fest, dass künstliche Intelligenz und Möglichkeiten für künstliche Intelligenz erforderlich sind, um die drei Säulen des Stromnetzes zu verbessern – Betrieb, Planung und Vorbereitung auf und Reaktion auf Störungen”, sagt Mark Petri, Direktor des Stromnetzprogramm im Argonne National Laboratory in Illinois.

Im Netzbetrieb könne AI Daten von vorhandenen elektrischen Geräten verwenden, um den Betrieb effizienter zu gestalten. Argonne arbeitet auch mit Stromnetzbetreibern zusammen, um mithilfe der mit Netzdaten gespeisten KI zu planen, wie viel Strom in Kraftwerken eingekauft werden soll, und so Geld zu sparen.

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In Zukunft wird wahrscheinlich noch mehr KI erforderlich sein, da die Verwaltung von Gittern schwieriger wird. Wenn zum Beispiel ein größerer Prozentsatz der Menschen Elektroautos besitzt, führt das abendliche Aufladen, wenn die Menschen von der Arbeit nach Hause kommen, zu einer Verlagerung der Nutzung, an die sich die Netze anpassen müssen. Der Ausfall von Netzgeräten wird zu einer noch komplexeren Aufgabe, wenn Solarstrom in das System zurückgespeist wird.

„Man muss genug Strom erzeugen, um die anhaltende Nachfrage zu decken, aber wenn erneuerbare Energien ein- und ausgeschaltet werden, wird es immer komplexer und es wird immer wichtiger, über eine Software zu verfügen, die all diese erneuerbaren Energien verwalten kann“, sagt Pat Byrne, Geschäftsführer des digitalen Geschäfts von General Electric. Das Unternehmen vertreibt Analysesoftware für die Verwaltung solcher Schichten sowie sogenannte „digitale Zwillinge“ – oder Simulationen, mit deren Hilfe sich das Verhalten von Geräten unter verschiedenen Bedingungen vorhersagen lässt. Mit solchen Werkzeugen können Stromnetzbetreiber Windkraft- und Gasturbinen dynamisch steuern und sicherstellen, dass keine einzelne Turbine zu heiß läuft, wenn der Strombedarf steigt, wodurch Verschleiß vermieden wird.

Batterien, die Energie aus Wind und Sonne speichern können, sind ein weiterer Bereich, in dem KI eine Rolle in den Stromnetzen der Zukunft spielen könnte. Ein Unternehmen, Stem Inc. aus Millbrae, Kalifornien, unterstützt Unternehmen in den USA bei Batteriesystemen und verwendet dann die Software Athena, die die Verbrauchsmuster der Unternehmen ermittelt und selbstständig entscheidet, wann Batteriestrom verwendet wird, um den Verbrauch zu vermeiden, wenn die Preise am höchsten sind. Zum Beispiel mitten in einem heißen Tag.

Wenn die Märkte für Elektrizität offener werden, kann diese Software durch Arbitrage Geld für Batteriebesitzer verdienen, indem sie Strom auflädt, wenn er billig ist, und ihn in das Netz einspeist, wenn er teurer ist.

Stem hat in den USA mehr als 1.000 Batteriesysteme im Einsatz – nur ein Bruchteil dessen, was bei sinkenden Batteriepreisen möglich ist, wie in einer Analyse des National Renewable Energy Laboratory des US-Energieministeriums für 2019 prognostiziert.

Natürlich ist der Aufbau eines besseren und zuverlässigeren Stromnetzes eine Herausforderung für Versorgungsunternehmen, die in der Vergangenheit nur langsam neue Technologien eingeführt oder Datenwissenschaftler und Programmierer eingestellt haben.

FPL versucht aufzuzeigen, dass technologische Investitionen sich auszahlen können, indem beispielsweise Analysetools installiert werden, die historische Daten aufnehmen und die Ausfallursachen auf kleinere Strecken eingrenzen, auf denen Probleme am wahrscheinlichsten sind, wodurch Zeit und Geld gespart werden.

Florida Power & Light nutzt künstliche Intelligenz für seine Drohnenflotte. Die hier abgebildeten Geräte wurden absichtlich getrennt, damit die Software erkennen kann, wenn etwas nicht funktioniert.


Foto:

Florida Power & Light Company

Sogenannte Smart Switches sorgen für eine noch schnellere Reaktion auf einen Ausfall. Sie schalten bei Problemen – beispielsweise wenn ein Blitz auf einen Telefonmast einschlägt – automatisch ganze Stadtteile aus und leiten dann die Stromversorgung um, um den Ausfall zu isolieren und die Lichter wieder einzuschalten, sofern dies möglich ist. FPL schätzt, dass diese automatischen Reparaturschalter 546.000 Ausfälle während des Hurrikans Irma verhindert haben und plant, in Zukunft weitere zu installieren.

Heutzutage verfügt FPL über mehr als 40 Drohnen, um Ausfälle zu beheben, und kann die Anzahl nach großen Stürmen mithilfe von Auftragnehmern erhöhen. Das Versorgungsunternehmen steuert auch Neigungssensoren und andere Technologien, die erkennen, ob jeder seiner 1,2 Millionen Pole beschädigt ist.

Die Lösung der Gleichung, das Netz im Zeitalter der erneuerbaren Energien und Elektroautos zuverlässig und effizient zu halten, wird wahrscheinlich noch mehr Technologie erfordern, sagt Putt.

“Das ist die Art von Störung, nach der die Versorgungsunternehmen suchen”, sagt er. “Es ist das Ziel, mehr erneuerbare Energien ans Netz zu bringen, aber es ist schwieriger, diese zu hosten, und Kommunikation, Sensoren und Daten werden uns helfen, in Zukunft mehr erneuerbare Energien unterzubringen.”

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