Stromnetze intelligent steuern und schützen

Strom muss immer und überall verfügbar sein. Gleichzeitig soll er preiswert, umweltfreundlich und möglichst regional produziert werden. Um all das zu gewährleisten, bedarf es einer intelligenten Energiegewinnung und -versorgung. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Oldenburger OFFIS – Institut für Informatik forschen daran, wie sich mit Methoden der Künstlichen Intelligenz dezentrale Stromnetze besser steuern lassen.

Auf dem Bild wird ein Umspannwerk gezeigt. Der Himmel im Hintergrund ist blau.
Eine dezentrale Energieversorgung funktioniert am sichersten und effektivsten, wenn sie von einer KI gesteuert wird. ©travelview/Shutterstock

Die Energieversorgung verlief in früheren Zeiten streng hierarchisch: Ein Kraftwerk produzierte Strom und verteilte diesen zentral über mehrere Umspannwerke weiter an Hunderttausende von Haushalten. Heute ist die Energieverteilung deutlich dezentraler organisiert. Eigenheimbesitzer produzieren beispielsweise mit Photovoltaikanlagen auf ihren Dächern eigenen Strom. Den Überschuss speisen sie in das gemeinsame Netz ein. Die Stromverteilung ist somit zu einer komplexen Angelegenheit mit vielen Akteuren geworden. Wann, wo und wie viel Strom zu welcher Tageszeit an den Verbraucher abgegeben wird, entscheiden KI-basierte Algorithmen.

Der Forschungsbereich Energie des OFFIS – Institut für Informatik aus Oldenburg widmet sich der Realisierung von intelligenten Energiesystemen. Acht Forschungsgruppen mit unterschiedlichen inhaltlichen Schwerpunkten arbeiten dabei unter anderem an energieeffizienten Konzepten für die Stromversorgung von morgen.

KI steuert dezentrale Energiespeicher

Ein wichtiger Baustein sind dabei Batteriespeicher. Die Flexibilität solcher Energiedepots ermöglicht es, kurzfristige Schwankungen von witterungsabhängigen Windkraft- und Solaranlagen auszugleichen. Um die heute noch vergleichsweise teuren Speichersysteme wirtschaftlich und technisch optimal nutzen zu können, untersucht OFFIS die Möglichkeiten zu einer Multi-Purpose-Nutzung von Batteriespeichern. So sollen beispielsweise geparkte E-Autos als lokale Energiespeicher dienen, von denen bei Bedarf - je nach Berechnung der KI - auch Strom abgezapft werden kann.

Die Oldenburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beschäftigt auch die Frage, wie KI die Prognose von Netzzuständen im Verteilnetz optimieren kann. So sollen externe Daten - beispielsweise aus der aktuellen Verkehrslage und der Wettervorhersage - dazu genutzt werden, automatisch die bestmögliche Netzauslastung zu ermitteln.

Resiliente Stromnetze gegen Cyber-Angriffe

Allerdings birgt die Digitalisierung der Energieversorgung auch neue Bedrohungsszenarien mit großem gesellschaftlichem Schadenspotential. Beispiel: Cyber-Angriffe legten 2015 und 2016 Teile des gesamten Stromnetzes der Ukraine lahm. Die Folgen waren stundenlange Blackouts. Spätestens seit diesen Vorfällen ist klar: Stromnetze sind zu wichtigen Zielen von böswilligen Attacken geworden. Die Frage, die sich daher stellt: Wie lassen sich Schwachstellen zuverlässig finden und schließen?

KI bietet auch hier eine Lösung. Traditionelle Methoden zur Analyse der Betriebssicherheit stoßen schnell an ihre Grenzen. Die Oldenburger Forscherinnen und Forscher arbeiten derzeit an einer Software, die Angriffe auf das Stromnetz simuliert und sofortige Gegenmaßnahmen ergreift. Dabei spielt das KI-System wie ein Schachspieler gegen sich selbst und entwickelt durch die Angriffssimulationen immer neuere und raffiniertere Abwehrmaßnahmen.

Fakten zur Anwendung


Technologiefeld
Datenmanagement und -analyse
Branche
Energie und Umwelt
Branchenübergreifend
Sonstiges
Einsatzfeld
  • Predictive Analytics
    Optimiertes Ressourcenmanagement
Wertschöpfungsaktivität
Produktion
Logistik [Inter- und Intralogistik]
Planung operativ/strategisch
Sonstiges
KI-Entwickler

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