KI-Anwendung 26.03.2021, 07:00 Uhr

Forscher entwickeln App fürs Energiemanagement

Forscher der Technischen Universität Graz haben eine App fürs Energiemanagement entwickelt. Das Ziel: Die schwankende und nicht planbare Energielieferung aus erneuerbaren Energien besser steuern und im Alltag nutzbar machen zu können.

Forscher der TU Graz haben eine APP fürs Energiemanagement entwickelt. Die Daten nutzten sie für die Modellierung und Optimierung zukünftiger Energiesysteme.
Foto: Helmut Lunghammer / lunghammer.at

Forscher der TU Graz haben eine APP fürs Energiemanagement entwickelt. Die Daten nutzten sie für die Modellierung und Optimierung zukünftiger Energiesysteme.

Foto: Helmut Lunghammer / lunghammer.at

Die Energie soll in Zukunft ausschließlich von Windparks, Solaranlagen, Wasserkraftwerken & Co. produziert werden – also mit erneuerbaren Energiequellen. Nur so lässt sich die Energiewende umsetzen und der Klimaschutz nachhaltig vorantreiben. Strom nur mit erneuerbaren Energien zu gewinnen, hat aber auch Schwachstellen: Sie liefern dann viel Energie, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Das ist häufig tagsüber, zu Stoßzeiten und eben überhaupt nicht planbar. Herkömmliche Kraftwerke dagegen erzeugen Energie praktisch auf Knopfdruck, also genau dann, wenn sie benötigt und verbraucht wird.

Diese Schwachstelle wollen Forscher nun beseitigen. Ihre Idee: eine Kombination aus intelligenten vernetzten Systemen und innovativen Energiedienstleistungen, die auf künstlicher Intelligenz (KI) basieren. Das kann zum Beispiel eine vorausschauende Optimierung des Energieverbrauchs sein oder ein intelligentes Energie-Monitoring. Damit beschäftigt hat sich die Forschergruppe „Intelligente Energiesysteme und Cyber-Physical Systems“ am Institut für Softwaretechnologie der Technischen Universität (TU) Graz. Sie möchten Energiesysteme effizienter und intelligenter machen unter Berücksichtigung des Zusammenspiels von Mensch und Technik. Dabei herausgekommen ist eine App fürs Energiemanagement der Zukunft.

Intelligente Stromzähler liefern die Daten

Die App fürs Energiemanagement soll die Nutzer dazu motivieren, Daten rund um ihren Energieverbrauch von Strom, Wärme und Kälte zu sammeln. Also zum Beispiel an welchen Tagen, zu welchen Uhrzeiten sie besonders viel Energie benötigen und wann der Verbrauch eher niedrig ist. Diese Daten liefern intelligente Stromzähler, sogenannte Smart Meter, sowie Smart-Home-Geräte. Gerald Schweiger, Leiter der Forschungsgruppe, erklärt das Ziel der App: „Die gewonnenen Daten können uns zukünftig dabei helfen, die verfügbare Energie mit der Nachfrage örtlich und zeitlich abzustimmen.“

Die Forscher haben ihr App fürs Energiemanagement bereits in einer ersten Feldstudie getestet. Beteiligt waren einige Haushalte in Oberösterreich und im Burgenland. Diese Haushalte verfügten alle über einen sogenannten Smart Meter. Dies war für die Wissenschaftler auch die Voraussetzung, da die Daten, die der intelligente Stromzähler übermittelt, für sie die Basis darstellt, mit der die Algorithmen der künstlichen Intelligenz dann weiterarbeiten können. Dabei heraus kam eine Vorhersage des Energieverbrauchs der einzelnen Haushalte, die auf den Smart-Meter-Daten sowie den Besonderheiten und Vorlieben der Nutzer beruhten.

Psychologen evaluieren Akzeptanz der App fürs Energiemanagement

Damit eine solche App fürs Energiemanagement der Zukunft es auch tatsächlich zur Markteinführung schafft, ist eine breite Akzeptanz notwendig, vor allem für den Einsatz von Smart Metern, ohne die es nicht möglich ist, den individuellen Strombedarf zu erfassen. Aus diesem Grund kooperierten die Forscher mit Psychologen der Uni Graz. Sie haben rund 260 Personen befragt, um etwas über diese Akzeptanz herauszufinden.

Energiemanagement gewinnt bei Firmen an Bedeutung

Ihr Ergebnis zeigt, dass Menschen, die Smart Metern und deren aktiver Nutzung gegenüber positiv eingestellt sind, auch ein großes Interesse daran zeigen, die Technik für sich zu nutzen, um zum Beispiel den eigenen Stromverbrauch im Blick zu behalten. Sobald allerdings die Risiken wie Datenmissbrauch oder externe Eingriffe auf die Geräte im Vordergrund standen, desto negativer waren die Befragten Smart Metern gegenüber generell eingestellt. „Insgesamt bietet die Studie wertvolle Hinweise, welche Aspekte bei der Einführung von Smart Metern kommuniziert werden sollten, wenn die aktive Einbindung von Nutzerinnen und Nutzern in zukünftige Energiesysteme mit Hilfe von Smart Metern angestrebt wird“, so die Psychologin Katja Corcoran von der Uni Graz.

Wenn die Waschmaschine sich automatisch einschaltet …

Nachdem der erste Feldtest der App fürs Energiemanagement erfolgreich abgeschlossen werden konnte und die App sehr zuverlässige individuelle und präzise Verbrauchsvorhersagen bot, ergaben sich für die Forscher zwei Anwendungsbereiche im Energiesektor. Zum einen könnten smarte Geräte wie Waschmaschinen, Klimaanlagen oder Ladestationen für Elektroautos mittels Internet-of-Things (IoT-)Infrastruktur automatisiert laufen. Dann würden sich diese Geräte immer dann einschalten, wenn der Strom besonders günstig ist. Zum anderen könne man sie auch dazu einsetzen, um Energie zu sparen.

Den Forschern ist bewusst, dass bis zur Markteinführung besonders die Fragen zur Datennutzung und Datenverarbeitung geklärt sein müssen. „Die Technologie funktioniert umso besser, je mehr Daten die Testpersonen für das Training der KI zur Verfügung stellen. Hier müssen wir einerseits klären, wie und wer automatisch auf Smart-Meter-Daten zugreifen darf. Andererseits braucht es auch Privacy-Konzepte, um den Anwenderinnen und Anwendern die vollständige und transparente Kontrolle über ihre eigenen Daten zu ermöglichen“, erklärt Gerald Schweiger. Die App fürs Energiemanagement entstand im Rahmen des Forschungsprojekts „GameOpSys“ (Gamification für die Optimierung des Energieverbrauchs von Gebäuden und übergeordneten Systemen“ an der TI Grat und würde von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) im Rahmen des Programms „Stadt der Zukunft“ gefördert.

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  • Nina Draese

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