KOGNITIVE ENERGIESYSTEME - VDE

 
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KOGNITIVE ENERGIESYSTEME - VDE
KOGNITIVE ENERGIESYSTEME

Aktueller Stand und Potentiale

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KOGNITIVE ENERGIESYSTEME - VDE
Agenda

 Künstliche Intelligenz im Energiesystem
 Kognitive Energiesysteme
 Use Cases & Spotlights
 Enabeling Factors & Ökosystem

2                            K-ES Beiratstreffen   Powered by
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I. Künstliche Intelligenz
   im Energiesystem

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Quelle: KI in der Energiewirtschaft, BDEW, 2020
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Wann sollte KI in Erwägung gezogen werden?
   Problem mit vielen messbaren       • Nachvollziehbare
    Datenpunkten oder ohne               Entscheidungen sind
    strukturelle Kriterien               notwendig
   Optimierung von bereits heute      • Nur geringe Datenmenge liegt
    automatisierten                      vor
    Entscheidungen/Abläufen
                                       • Möglicher Bias/Verzerrung in
   Intuitive Aufgaben wie Hören,        den Trainingsdaten
    Sehen und Sprechen
   Ein System soll sich während der
    Anwendung selbstständig weiter
    optimieren oder anpassen
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Quelle: KI in der Energiewirtschaft, BDEW, 2020
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Use-Case Analyse anhand 44 Beispielen

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Quelle: KI in der Energiewirtschaft, BDEW, 2020
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Quelle: Applying AI: Building the organization for scaling AI, TUM
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Quelle: Applying AI: Building the organization for scaling AI, TUM
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II. KOGNITIVE
    ENERGIESYSTEME

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Rohstoffe   Umwandlung /   Transport /   Handel /   Kunden /
             Erzeugung     Verteilung    Vertrieb   Services

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Rohstoffe       Umwandlung /           Transport /         Handel /              Kunden /
                  Erzeugung             Verteilung          Vertrieb              Services

• Beschaffung   • Betriebsführung   • Betriebsführung   • Handel            •   Mehrwertdienste
• Logistik      • Wartung           • Assetmanagement   • Personalisierte   •   Flexibilität
                • Aggregation       • Netzplanung         Produkte          •   Effizienz
                                                        • Kundendienst      •   Optimierung

                                                                                  Powered by
Rohstoffe       Umwandlung /           Transport /         Handel /              Kunden /
                  Erzeugung             Verteilung          Vertrieb              Services

                                       Kognitive
Kognitive                                                  Kognitive Energiewirtschaft
                                      Energienetze
Energiesystemtechnik
• Beschaffung   • Betriebsführung   • Betriebsführung   • Handel            •   Mehrwertdienste
• Logistik      • Wartung           • Assetmanagement   • Personalisierte   •   Flexibilität
                • Aggregation       • Netzplanung         Produkte          •   Effizienz
                                                        • Kundendienst      •   Optimierung

                              Kognitive Energiesysteme
                                                                                  Powered by
Kognitives Energiesystem

Energiesystem, das den Zustand seiner
Assets anhand verfügbarer Informationen
selbständig bestimmen kann und durch die
Fähigkeit zur Adaption lernt vorgegebene
energiewirtschaftliche Ziele zu erreichen.

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III. Use-Cases & Spotlights

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Use Cases

 Kognitive
  Energiesysteme

 Kognitive
  Energiewirtschaft

 Kognitive
  Energienetze
                      https://kognitive-energie-systeme.de/spotlights/

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Spotlights Ziele

 Kompetenzaufbau / Wissenschaftliche Exzellenz​
      Visionäre wissenschaftliche Arbeit zu Kognitiven Energiesystemen​
      Sichtbarkeit in der Wissenschaftlichen Community​
      Peer-Reviewed Paper
 Stärkung des Ökosystems / Öffentlichkeitswirksamkeit
      Innovative Arbeiten, die die Notwendigkeit der Kognitiven
       Energiesysteme zeigen​
      Sichtbarkeit in der Öffentlichkeit
      Einfach verständliche Demonstratoren​
      Kooperationsprojekte mit Multiplikatoren​

17                                                                   Powered by
Kategorien

  Öffentlichkeitswirksam             Wissenschaftlich
      Demonstration                    Veröffentlichung
      Medienecho                       Kompetenzaufbau
      Partnerakquise                   Vernetzung

  Suchscheinwerfer
      Vorlaufforschung
      High risk high gain
      Monatlich
18                           Title                          Powered by
19   Title   Powered by
Deep Energy Trade

Ziele Deep Energy Trade:
1. Deep Energy Trade entwickelt mit Hilfe der Deep Reinforcement
   Learning Methode PPO eine Handelsstrategie.
2. Für die Entwicklung dieser Handelsstrategie sind keine speziellen
   Kenntnisse des Energiehandels notwendig, so dass kein Händler
   finanziert werden muss.
3. Der Deep Energy Trade Agent arbeitet selbständig 24/7 und benötigt
   keine Eingriffe.
4. Der Deep Energy Trade Agent gleicht Prognosefehler der
   Windleistungsprognose am kontinuierlichen Intraday Markt aus.
20                                  intern                      Powered by
Deep Energy Trade

 Windpark
  12 MW
 Jahr 2018
 Umsatz
  412.000 €
 Spezifisch
  34.000 €/MW

21                  intern   Powered by
Deep Energy Trade

 Windpark
  12 MW
 Jahr 2018
 Umsatz
  412.000 €
 Spezifisch
  34.000 €/MW

22                  intern   Powered by
Deep Energy Trade

 Windpark
  12 MW
 Jahr 2018
 Umsatz
  412.000 €
 Spezifisch
  34.000 €/MW

23                  intern   Powered by
NeuRaSat – Neural model for solar irradiance
forecasting based on satellite data
Satellitendaten:
- Bilder der letzten                                                                          tx
  Stunde
- IR-Kanäle, Vis-Kanäle

GIS-Daten:
- Gelände
                                                                      NeuRaSat
- Landbedeckung
- Lon und Lat

                                                                   Kombination von
Output aus Optical Flow                                            KI-Methoden zur    Räumlich aufgelöste
                                                                   Modellierung der   Vorhersage der
                                                                   räumlichen und     Einstrahlung für die
                                                                   zeitlichen         nächsten Stunden
                                                                   Zusammenhänge
Zusätzliche Inputs

                          Bildquelle: youtube.com: channel Sat24
                                                                                          Powered by
NeuRaSat – Räumlich aufgelöste Einstrahlungsvorhersage

            Satellitendaten – Specmagic                    Vorhersage – NeuRaSat

                                                                                   06.06.2019

                  Bildquelle: youtube.com: channel Sat24
                                                                                       Powered by
NeuRaSat – Modell-Charakteristik
                              Vorhersage wird erstellt

 Vorhersage für einen
  4x4 km² Pixel

 Maximaler
  Vorhersagehorizont
  jeweils 4 Stunden

                                                         Powered by
Probabilistische Netzzustandsprognose
                                          Verteilung Netzzustand

     Wetter Ensemble     Netz Szenarien

27                          intern                  Powered by
28   intern   Powered by
Kognitve Energiesystemtechnik

29                         intern   Powered by
Kognitive Energienetze

30                       intern   Powered by
IV. Enabeling Factors & Ökosystem

                               Powered by
Anlagenhersteller   Fraunhofer IEE

                                            Universitäten
 Energieversorger

                                                  Politik
Anlagenbetreiber

                                            Forschung
   Netzbetreiber
                                      Gemeinsames Wissen und Werte
                                      Individuelle Potentiale
                                      Leistungsstarke Netzwerke

                                                      Powered by
Innovation Cluster for Cognitve Energy Systems IC4CES

           Sprecher: Prof. Bernhard Sick Universität Kassel
33                                                            Powered by
IC4CES IDEE

34            Title   Powered by
IC4CES Einordnung

 IC4CES
  eines der
  15 von 117
 Bis zu
  9 Jahr
  Förderung
 „Exzellenz
  Cluster der
  Zukunft“

35
          Quelle: https://www.bmbf.de/bmbf/de/forschung/hightech-strategie-2025/zukunftscluster-initiative-   Powered by
          clusters4future/zukunftscluster-initiative-clusters4future
IC4CES Strategiehaus

36                     Title   Powered by
VIELEN DANK FÜR IHRE
  AUFMERKSAMKEIT!
WIR MACHEN ENERGIE
                      INTELLIGENT!

André Baier                     Dr. Christoph Scholz
andre.baier@iee.fraunhofer.de   christoph.scholz@iee.fraunhofer.de
0561/7294 - 372                 0561/7294 - 427
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