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Teil 9, 12.02.2021 - KI gegen den Klimawandel

Die Erneuerbaren Energien Wind und Sonne ersetzen den schmutzigen Kohle- und den uns unheimlichen Atomstrom. Damit dieser Wunsch mehr und mehr Wirklichkeit werden kann, muss die Volatilität, das Fluktuieren der natürlichen Energieressourcen, gedämpft werden. Intelligentes Stromerzeugen ist effizienter als das mit Wirkungsgradverlusten verbundene Speichern von Strom.

Kitepower_KI

 

Wind

Vegetation und Bebauung bremsen und verwirbeln den Wind, dieser „spürt“ die Bodenreibung bis in ca. 100-200 Meter Höhe. Eine herkömmliche Windturbine auf einem Turm, so beschreibt es der Meteorologe, arbeitet innerhalb der turbulenten „planetaren Grenzschicht“ (PBL). Oberhalb der PBL weht der Wind stärker und gleichmäßiger.

Die Idee liegt nahe, Windenergie in größeren Höhen zu ernten, und zwar mit fliegenden Objekten. Die zurzeit vielversprechendste Technik geht so: das Seil eines Lenkdrachens treibt beim Aufsteigen in bis zu 1000 Meter Höhe die Seilwinde am Boden an. Ein mit der Winde verbundener Generator erzeugt Strom. Ist das Seilende erreicht, fliegt der Drachen in maximaler Höhe und der Generator wird nun zum Motor, der das Fluggerät zurück auf seine Anfangshöhe zieht. Von dort beginnt der Ablauf von vorne.

Derartige Anlagen mit bis zu mehreren Hundert Kilowatt Leistung existieren bereits. Sie heißen Kitepower (Niederlande), SkySails (Deutschland), TwingTec (Schweiz) usw. Mittlerweile zählt man weltweit ungefähr 60 Projekte mit stromerzeugenden, flexiblen Drachen oder auch mit starren Flugobjekten.

SkySails Künstliche Intelligenz lernt, den Drachen so zu lenken, dass er beim Aufstieg 10- bis 20-mal mehr Strom erzeugt als für das Wiederherunterziehen benötigt wird. So kann Strom für konkurrenzfähige 5-8 Cent/kWh produziert werden. Der Bau von Drachensystemen verbraucht 90% weniger Ressourcen als Windturbinen und sie sind am Ende auch einfacher recyclebar als Stahl, Beton und Rotorblätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff. In Klixbüll, nahe Dänemark, geht SkySails nun in einen 3-jährigen Probebetrieb, um Langzeiterfahrung zu sammeln.

 

Sonne

Photovoltaische Stromerzeugung hängt, logisch, von der solaren Einstrahlung ab – und somit von den Wolken, die ihre Schatten auf Solaranlagen werfen. Solarstrom-Vorhersage ist Wolkenvorhersage. Und die ist nicht einfach, denn die Wolkendynamik ist wie die des Windes „chaotisch“. Mathematiker drücken sich genauer aus: „nicht-linear“, d.h. empfindlich abhängig von den Anfangsbedingungen des zu lösenden Gleichungssystems. Was nichts anderes bedeutet als „bedauerlicherweise schwer vorhersagbar“.

Dennoch, je besser Vorhersagen der solaren Stromeinspeisung gelingen, desto früher kann man konventionelle Kraftwerke herunterregeln und trotzdem die Stabilität des Stromnetzes gewährleisten. Das französische Unternehmen Reuniwatt entwickelt eine KI, die aus Wolkenbildern, besser: Wolkenfilmen, die regionale Einstrahlung für die nächsten Minuten und Stunden prognostiziert.

Die Wolkenbilder werden aufgenommen von einem Netzwerk von Kameras mit Fischaugenlinsen, jede einzelne erfasst den gesamten Himmel bis in 10 km Entfernung. Reuniwatt bevorzugt übrigens für ihre Entwicklungsarbeiten deutsche Daten, denn die Wolkenüberwachung ist bei uns vergleichsweise engmaschig. KI kann eben nicht nur große Datenmengen verarbeiten, sondern muss es auch für eine ausreichende Vorhersagequalität.

Mehr zu künstlich-intelligenten Solarprognosen erfahren Sie aus der Reuniwatt-Präsentation „Deep Learning approaches for weather-dependent businesses“, die Sie hier anfordern können. Oder Sie selbst greifen auf lokale Daten des Deutschen Wetterdienstes oder auf die frei verfügbaren globalen „GFS-Daten“ des US-amerikanischen Wetterdienstes NOAA zurück und werden Ihr eigener (Energie-) Meteorologe: mit Künstlicher Intelligenz auf einem Industrie-PC von Omtec.

Tags: KI

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