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Mit KI zur Energieeffizienz und Kosteneinsparung

Neuartige Apps optimieren mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) das Energiemanagement von Kommunen und Unternehmen. Doch wie können digitale Technologien das Energiemanagement konkret verbessern und ihren Beitrag zur Energiewende leisten?

1. Digitalisierung und Energieeffizienz nach Corona

Wie wichtig es ist, frühzeitig die Potenziale von Digitalisierung zu nutzen, hat die Corona-Krise vielen Unternehmern, schmerzhaft vor Augen geführt. Ziel ist es nun das Bestehen des Unternehmens zu sichern, Kosten zu senken, wettbewerbsfähig zu bleiben und sich neuen Rahmenbedingungen anzupassen. In diesem Prozess ergeben sich auch wesentliche Chancen, insbesondere durch Fortschritte in den Schlüsselbereichen Digitalisierung und Energie.

Der Umgang mit Energieeffizienz wird neben den aktuellen Richtlinien wie der ISO 50001 insbesondere mit der neuen VDI-Richtlinie 4663 einen zusätzlichen Impuls bekommen. Um die vielfältigen Themen zeitgleich bespielen zu können, helfen IT-gestützte Prozesse. Mit entsprechenden Tools kann im ersten Schritt, ohne die Unternehmensstruktur ändern zu müssen, die Digitalisierung von Unternehmen jeglicher Größe ebenso wie die von öffentlichen Einrichtungen, wie beispielsweise Schulen, vorangetrieben werden. Laut Umweltbundesamt verbrauchen allein die Sektoren Industrie, Handel, Gewerbe und Dienstleistungen rund 72% des gesamten Stroms in Deutschland. ¹ Mit etwa 40% kommt dem Bereich der elektrischen Antriebe in Industrie und Gewerbe dabei eine Schlüsselfunktion zu. ¹

Doch auch auf dem Gebiet der Wärmeversorgungssysteme in der Industrie gibt es viele Ansatzpunkte, die Energieeffizienz zu steigern und Kosten einzusparen. Wenn es um die Energiewende geht, wird gerade die Energieeffizienz oft als „schlafender Riese“ bezeichnet.

Hält man sich die Dimensionen vor Augen, in denen sich das enorme Sparpotential bewegt, ist dieser Begriff nicht übertrieben. Studien zufolge könnten bis zum Jahresende allein in den Sektoren Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen ca. 44 Terrawattstunden Strom eingespart werden. ¹

Abb. 1 – Eigene Darst., Datengrundlage Umweltbundesamt ¹

2. Digitale Energieberatung weckt den „schlafenden Riesen“ 

Während der Lastgang, bzw. das Lastprofil mittlerweile sehr genau erfasst wird, ist die Verknüpfung und Auswertung der einzelnen Datenbereiche immer noch ein aufwändiger und oft ein kostenintensiver Prozess. Das Dortmunder Unternehmen logarithmo hat speziell dafür nun die Software „MONA Energy“ als web-basierte App entwickelt.

Geschäftsführer Dr. Felix Friemann: „Unser Ziel war es Unternehmen unabhängiger von kostenintensiven Analysen zu machen und es Ihnen mit minimalem Aufwand zu ermöglichen, wichtige Erkenntnisse und Handlungsempfehlungen aus ihren Daten abzuleiten. Künstliche Intelligenzen können z.B. vollautomatisiert dabei helfen, den Energieverbrauch effizienter zu gestalten und Ineffizienzen aufzudecken. Wir haben verschiedene Ansätze in einem Programm zusammengeführt. Der Anwender kann somit bequem einen digitalen Energieberater seine Verbräuche überwachen und analysieren lassen. Die App stellt selbständig Zusammenhänge her und deckt so auf, wie sich Strom, Wärme und damit ganz grundsätzlich Kosten sparen lassen.“

Um weitere Einspareffekte bei den Netznutzungsentgelten zu erzielen berechnet die Software Lasterverschiebungs- und Lastkappungs-Szenarien, oder ermittelt die Wirtschaftlichkeit von Investitionen, wie z.B. in einen Speicher.

Abb. 2 – Darstellung eines Lastgangs mit Visualisierung von relevanten KPI im Dashboard, Quelle: Screenshot logarithmo-App

Besonders benutzerfreundlich dabei ist, dass hier kein Installationsprozess oder immer wiederkehrende Aktualisierungen notwendig sind. Die digitale Energieberatung mittels MONA Energy ist eine interaktiv bedienbare Webanwendung direkt im Browser. Automatisch hat der Nutzer dabei Verbräuche und Netzentgelte im Blick. Ausgereifte Algorithmen berücksichtigen die aktuellen Regularien zur Abbildung verschiedener Anwendungsfälle, wie der Steigerung von Energieeffizienz im Vergleich zu bisherigen energetischen Baselines oder einer Minimierung der Netzentgelte. Zusätzlich ist es mit den bestehenden Methoden auch mögliche Anomalien aufzudecken und ein laufendes Monitoring-System zu integrieren.

3. Energiedaten für Kommunen und Schulen

Kommunen

Kommunen haben beim Erreichen der Klimaziele durch ihre Vorbildfunktion für die Gesellschaft sowie die Industrie eine besondere Verantwortung. Deshalb unterstützt beispielsweise MONA ENERGY Kommunen bei der Schaffung von Transparenz über den Energieverbrauch in Gebäuden sowie bei der Realisierung von hohen Energieeinsparungen. Ihre Funktionen sind speziell auf die Anforderungen von Kommunen zugeschnitten.

Das Tool kann dabei alle Energieflüsse in Ihren Gebäuden in Echtzeit überwachen. So können Anlagen mit hohem Energieverbrauch identifiziert und Effizienzverbesserungen eingeleitet werden. Ein Alarmierungssystem kann dafür Sorge tragen, dass die Hausmeister bei der Über- und Unterschreitung von Grenzwerten sowie beim Auftreten von Anomalien mit Hilfe von Live-Alarmen auf dem Smartphone benachrichtigt werden. So lassen sich sofort Maßnahmen bei Heizungsausfällen oder besonderen Vorkommnissen einleiten.

Für Energie- und Klimaschutzmanager schafft die Visualisierung durch Grafiken und Diagramme einen Überblick über individuelle Energiekennzahlen (KPIs). Das Erzielen von Einsparungen sowie das Erfüllen von Klimaauflagen lässt sich mit der Funktion des individuellen Berichtwesens einfach nachweisen. Durch unsere flexiblen Schnittstellen können Sie Ihren Bürgern Kennzahlen bspw. auf Ihrer Website zur Verfügung stellen.

Schulen

Schulen bieten unter den kommunalen Gebäuden enormes Potenzial, den klimatischen Fußabdruck der Stadt zu verringern sowie den Haushalt zu entlasten. So existiert in Schulen eine Vielzahl unterschiedlicher, oft alter Energieverbraucher wie bspw. Beleuchtung, Heizungen oder Lüftungsanlagen. Durch die Identifikation und Vermeidung unnötiger Verbräuche bestehen hier hohe Einsparmöglichkeiten.

Abb. 3 – Screenshot aus der App zur schulischen Bildung

Vorreiterstädte wie Frankfurt und Aachen haben sehr gute Erfahrungen mit automatisierter Datenerfassung in schulischen Energiesystemen gemacht. So konnten in Frankfurts Schulen bspw. im Jahr 2017 über 2 Millionen kWh und somit Kosten von über 1 Millionen Euro eingespart werden.

Jedoch wollten wir bei logarithmo noch einen Schritt weitergehen, um den Klimaschutz proaktiv zu fördern. Deshalb entwickeln wir eine App, die Schüler für den Energieverbrauch sensibilisiert. Diese App bringt Schülern auf spielerische und pädagogisch wertvolle Weise den bewussten Umgang mit Energie näher. Unsere App kann jeder Schüler auf seinem Smartphone nutzen. Ein Wettbewerb mit anderen Schulen um den Titel des größten „Energiesparfuchses“ soll den Schülern Anreize geben, die in der App vorgeschlagenen Energiesparmaßnahmen zu verinnerlichen und umzusetzen. So möchten wir der nächsten Generation beim Schutz unseres Planeten zur Seite stehen.

Wir haben gelernt, dass es viele Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Industriebranchen wie auch kommunalen Bedürfnissen gibt und lassen diese in die Softwarelösungen einfließen. Es werden Anwendungen geschaffen, die einen nachhaltigen Mehrwert für unsere Kunden und Partner generieren. Im Hintergrund laufen auf den Anwendungsfall ausgerichtete Algorithmen, zum Beispiel aus den Bereichen KI, Optimierung oder Simulation. logarithmos smarte Services unterstützen bei der Steigerung der Profitabilität und Wettbewerbsfähigkeit. Durch den Einsatz von DatenanalyseAlgorithmen der nächsten Generation und KI entfesseln die Web-Apps das volle Potenzial der Daten. Im Fokus sind hierbei datenbasierte Software-Dienste für u.a. produzierende Unternehmen, Energieversorger, Netzbetreiber, energieintensive Verbraucher und Erzeuger. 

Beispielsweise ist der „Digitale Energieberater“ ein Tool, das es dem Nutzer ermöglicht, seine relevanten Daten und Werte direkt mit einem Klick abrufen und analysieren zu können. Der Lastgang wird innerhalb weniger Sekunden ausgewertet und die relevanten Kennzahlen, Indikatoren und Zeitreihen werden in einer interaktiven Webanwendung bereitgestellt. Die Auswertung steht dann ohne weitere Installationsprozesse als interaktiv-bedienbare Webanwendung zur Verfügung.

Abb. 4 – Verschiedene Visualisierungen der Lastgang-Analyse, Quelle: Screenshot logarithmo-App

Der Punkt „Usability“ auch für „Nicht-Energieberater“ wurde entsprechend bedacht. Da die Applikation aus der Praxis heraus entwickelt wurde, steht die einfache Bedienbarkeit im Mittelpunkt. Dr. Felix Friemann: „Ganz bewusst haben wir auf interaktive Visualisierungen gesetzt, die dem Nutzer dabei helfen, die Auswertungen zu verstehen und die eigenen, unternehmensspezifischen Verbrauchsstrukturen zu erkennen. Ein Fokus liegt darauf, automatisiert konkrete Handlungsempfehlungen zu ermitteln und die hierfür benötigten aufwändigen Analysen der Software im Hintergrund zu überlassen. In Gestalt von Detailansichten, Tooltips und Hilfeboxen stehen weitere Informationen barrierefrei zur Verfügung.“

Kostengünstig und zeiteffizient werden Vorschläge zur Optimierung der individuellen Bedürfnisse generiert. Zusammenfassend kann durch den Einsatz intelligenter IT-Systeme Folgendes abgebildet werden:

  • Kosteneinsparungen durch Reduktion von Netzentgelten und Steigerung der Energieeffizienz
  • Minimaler Aufwand für die Einhaltung der gesetzlichen Verpflichtung zur Reduktion des Energieverbrauchs (Energiedienstleistungs-Gesetz)
  • Schnelle Umsetzung eines zertifizierten laufenden Energiemanagements gemäß ISO 50001  o Hierdurch Vermeidung verpflichtender Energieaudits und Wiederholungsaudits 
  • Automatisierte Ermittlung von Empfehlungen in Bezug auf Netzentgelte, Investitionen, Nutzerverhalten und Energieeffizienz
  • Live-Monitoring, Anomalie-Erkennung und Frühwarnsystem
  • Energiecontrolling, Benchmarking und Multi-Site-Analytics
  • Monatliches Reporting

4. Energieeffizienz wird vom Staat bezuschusst

Unternehmer können sich dabei vom Staat unterstützen lassen. Es werden verschiedene Fördermöglichkeiten vom Staat zur Verfügung gestellt, um sein Umfeld energieeffizienter zu gestalten. So übernimmt das Bundeswirtschaftsministerium unter Einhaltung der dort bekannt gemachten Kriterien bis zu 80 Prozent der Kosten für eine entsprechende Software, wie „MONA Energy“ und der Funktionen eines „Digitalen Energieberaters“ (unter Berücksichtigung eines Maximalwertes in Höhe von 6.000 Euro)². 

Zusammenfassend gesagt: Es wird Zeit, den schlafenden Riesen „Energieeffizienz“ zu wecken. Auch mit einfachen und kostengünstigen Möglichkeiten ist der Einstieg gar nicht so schwer, wenn man erstmal das Trägheitsgesetz überwunden hat und sich dem Thema nähern möchte.

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Beitrag

Jan Dobija
Jan Dobija ist Projektmanager Business Development bei der logarithmo GmbH.  Er ist verantwortlich für den Geschäftsauf- und -ausbau des jungen Unternehmens. Zusammen mit Geschäftspartnern und dem logarithmo-Team werden individuelle Konzepte erarbeitet, die im Zuge der Digitalisierung zu Effizienzsteigerungen führen. Diese Konzepte werden daraufhin in einer Software implementiert. Aufgrund seiner Erfahrung als Vertriebsingenieur im Maschinenbau- und Anlagenbauumfeld schließt er den Kreis um die Expertise des logarithmo-Teams.  

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