Künstliche Intelligenz für das Energiesystem der Zukunft
Durch die Vielzahl dezentraler Energieanlagen, schwankende Stromerzeugung, neue Speichertechnologien sowie die zunehmende Elektrifizierung von Industrie, Wärme und Mobilität wird das Energiesystem komplexer. Künstliche Intelligenz (KI) kann dabei helfen, diese Komplexität zu bewältigen.
KI ermöglicht präzisere Prognosen, effizientere Steuerungen und schnellere Entscheidungen im Management der Energieversorgung in Echtzeit. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) unterstützt deshalb in seinem 8. Energieforschungsprogramm gezielt Forschungs- und Entwicklungsprojekte, die KI für ein resilientes, effizientes und klimaverträgliches Energiesystem nutzbar machen.
Mit dem 8. Energieforschungsprogramm verfolgt das BMWE einen missionsorientierten Ansatz. KI wird dabei nicht als isoliertes Technologiefeld verstanden, sondern als Querschnittstechnologie, die in allen Förderschwerpunkten der Projektförderung eine Rolle spielen kann – von Energieeffizienz in Gebäuden über Industrieprozesse bis hin zu Netzen, Speichern und Systemintegration.
KI als Baustein der Systemintegration
Besonders deutlich wird die Bedeutung von KI im Förderschwerpunkt „Systemintegration und digitale Lösungen“. Hier fördert das BMWE Forschungsvorhaben, die digitale Technologien einsetzen, um die Integration erneuerbarer Energien und die intelligente Vernetzung aller Akteure im Energiesystem voranzutreiben. Ziel ist es, Strom-, Wärme-, Gas- und Wasserstoffsysteme flexibel, sicher und effizient miteinander zu koppeln.
KI kann dabei helfen, enorme Datenmengen aus Erzeugung, Verbrauch, Netzen und Speichern auszuwerten und daraus intelligente Steuerungsstrategien abzuleiten. So lassen sich Lasten besser prognostizieren, Flexibilitätspotenziale nutzen oder Betriebsabläufe automatisieren. Gleichzeitig unterstützt KI dabei, die Stabilität des Energiesystems trotz steigender Komplexität zu gewährleisten.
Das Ministerium fördert unter anderem Verbundprojekte zu digitalen Plattformen, lernfähigen Energiemanagementsystemen, intelligenten Netzsteuerungen oder datenbasierten Lösungen für Planung und Betrieb von Energieinfrastrukturen.
Die Forschung verbindet dabei technologische Innovation mit Fragen der Datensicherheit, Interoperabilität und Nutzerfreundlichkeit.
Energieeffizienz durch intelligente Datenanalyse
Ein zentrales Einsatzfeld von KI ist die Steigerung der Energieeffizienz. Mithilfe maschinellen Lernens können Prozesse kontinuierlich analysiert und optimiert werden. Dadurch lassen sich Energieverbräuche reduzieren, Anlagen effizienter betreiben und Emissionen senken.
Ein Beispiel hierfür sind Forschungsprojekte zur intelligenten Gebäudeautomation. Forschende entwickeln KI-basierte Systeme, die Energieflüsse in Gebäuden selbstständig analysieren und optimieren. Heizungen, Wärmepumpen, Batteriespeicher oder Photovoltaikanlagen können so bedarfsgerecht gesteuert werden. Ziel ist ein Gebäudeenergiesystem, das Energie effizient nutzt und gleichzeitig flexibel auf Wetter, Strompreise oder Nutzerverhalten reagiert.
Auch in der Industrie eröffnet KI neue Potenziale. So wird beispielsweise erforscht, wie sich industrielle Kälteversorgung mithilfe intelligenter Regelungssysteme energieeffizienter gestalten lässt. KI-gestützte Steuerungen können Betriebszustände kontinuierlich bewerten und den Energieeinsatz automatisch anpassen. Gerade in energieintensiven Branchen entstehen dadurch erhebliche Einsparpotenziale.
Schnellere Planung für klimaneutrale Energiesysteme
Neben dem Betrieb unterstützt KI auch die Planung komplexer Energiesysteme. Ein Beispiel dafür ist das Forschungsprojekt „SmartPrior“. Dort entwickeln Forschende KI-gestützte Verfahren, die die Planung von Gebäudeenergiesystemen und Energieversorgungslösungen beschleunigen sollen. KI hilft dabei, große Mengen technischer Daten auszuwerten und optimale Lösungen schneller zu identifizieren. Gerade angesichts des hohen Transformationsdrucks auf das Energiesystem sind solche Werkzeuge von großer Bedeutung. Kommunen, Unternehmen oder Gebäudebetreiber benötigen schnelle und verlässliche Planungsgrundlagen, um Investitionen in klimafreundliche Energieversorgungssysteme umzusetzen. KI kann hier Prozesse vereinfachen und Entscheidungsgrundlagen verbessern.
Forschung für ein lernendes Energiesystem
Die Forschungsförderung des BMWE trägt dazu bei, künstliche Intelligenz verantwortungsvoll und anwendungsorientiert in das Energiesystem zu integrieren. Dabei geht es nicht allein um technologische Machbarkeit, sondern auch um Robustheit, Transparenz und Vertrauenswürdigkeit von KI-Anwendungen. Forschungsvorhaben berücksichtigen deshalb zunehmend Fragen der Datensicherheit, Nachvollziehbarkeit von Entscheidungen oder der sicheren Integration in kritische Infrastrukturen.
Gleichzeitig entwickelt sich KI selbst dynamisch weiter. Neue Methoden des maschinellen Lernens, leistungsfähigere Recheninfrastrukturen und verbesserte Datenverfügbarkeit eröffnen fortlaufend neue Möglichkeiten für die Energieforschung. Das 8. Energieforschungsprogramm schafft den Rahmen, diese Entwicklungen frühzeitig aufzugreifen und in konkrete Anwendungen zu überführen. (ml)