Gridware
- Die heutigen Energienetze sind nicht in der Lage, mit der hohen Nachfrage Schritt zu halten.
- Startups arbeiten daran, dieses Problem zu beheben, und Investoren wetten darauf, dass KI und Daten eine Schlüsselrolle spielen werden.
- Dieser Artikel ist Teil von „Transforming Business: Infrastructure“, einer Reihe, die sich mit den Fortschritten bei der Umgestaltung der US-Infrastruktur befasst.
Da immer mehr Autos, Öfen und Heizsysteme elektrifiziert werden, werden die jahrzehntealten Netze in den USA und Europa stark belastet.
In den USA sind über 70 % der Übertragungsleitungen über 25 Jahre alt, während etwa 40 % der europäischen Verteilnetze über 40 Jahre alt sind. Eine fehlerhafte Infrastruktur kann zu Stromausfällen, Anfälligkeit für Cyberangriffe oder anderen Notfällen führen.
Das Energiesystem, das ursprünglich für Gas und Kohle gebaut wurde, ist zunehmend dezentraler Natur, wobei der Strom vor der Küste und auf Dächern erzeugt wird. Es gibt nicht genügend Stromleitungen, um Wind-, Solar- und Geothermieenergie mit potenziell meilenweit entfernten Haushalten und Unternehmen zu verbinden.
Um das Ziel des Pariser Abkommens zu erreichen, die globale Erwärmung unter 1,5 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau zu halten, muss sich die Kapazität für erneuerbare Energien bis 2030 verdreifachen und die weltweiten Investitionen in Netze verdoppeln, auf 600 Milliarden US-Dollar pro Jahr, so die Internationale Energieagentur.
Doch Infrastrukturprojekte sind kostspielig und zeitaufwändig. Weltweit haben Energieprojekte Schwierigkeiten, Genehmigungshürden zu überwinden. Im Jahr 2022 in den USA fertiggestellte Projekte werden voraussichtlich durchschnittlich fünf Jahre brauchen, um an das US-Netz angeschlossen zu werden, während dies bei Projekten in Großbritannien bereits der Fall war bis zu 15 Jahre warten. Wie bei einer Autobahn zur Hauptverkehrszeit können Leitungen überlastet und blockiert werden, was den Stromfluss verlangsamt, Ausfälle verursacht und die Infrastruktur beschädigt.
Die Probleme verschärfen sich, da immer mehr Elektrofahrzeuge und Heizsysteme an das Stromnetz angeschlossen werden. Gleichzeitig wird erwartet, dass die zunehmende inländische Produktion in den USA zu einem Anstieg der Energienachfrage führen wird. Investoren sagten gegenüber Business Insider, dass Russlands Krieg in der Ukraine ein Licht auf die Energiesicherheit und die Preisvolatilität geworfen habe.
Es zeichnet das Bild eines fragilen Systems – doch die Investoren sind hinsichtlich der Lösungen optimistisch und unterstützen Start-ups, die sich als solche positionieren. Viele setzen auf KI, um die bestehende Infrastruktur zu optimieren.
„Wir dürfen nichts unversucht lassen, sowohl technisch als auch politisch, um diese Herausforderungen anzugehen“, sagte Rajesh Swaminathan, Partner bei Khosla Ventures, einer US-amerikanischen Risikokapitalgesellschaft, gegenüber BI.
Smart Grids Wirklichkeit werden lassen
Daten wurden übermittelt im Jahr 2016 zum ersten Mal über ein nationales Energienetz. Die Branchenvertreter begrüßten es als eine Revolution, die den Weg für ein intelligenteres, automatisiertes System ebnete, das den Energieverbrauch optimieren könnte, um die Belastung des Netzes zu verringern. Die Idee dahinter ist, dass Anbieter durch einen besseren Ausgleich der Netze vermeiden können, umweltschädliche Energiequellen zu Spitzenzeiten oder wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht, zu befeuern.
Aber erst seit Kurzem können Netzbetreiber in Echtzeit wissen, wie viel Kapazität genutzt wird oder wie viel Strom durch ein Kabel fließt, sagte Andrés Dancausa, Partner beim Frühphasen-VC-Fonds TheVentureCity mit Sitz in Europa.
Betreiber könnten neue Technologien und KI nutzen, um Daten zu Spannung, Kapazität, Netzinfrastruktur und Nutzung zu sammeln, um zu planen, welche Energie zu einem bestimmten Zeitpunkt wohin fließen soll, und so dazu beitragen, Staus und Blockaden zu vermeiden, sagte Dancausa. Dies sei „etwas, was vor ein paar Jahren noch nicht möglich war“, fügte er hinzu.
Swaminathan sagte, das US-Stromnetz sei ineffizient, weil es den Strom nur unzureichend dorthin verteilt, wo und wann er am meisten benötigt wird. „Anstatt das gesamte Netz zu überarbeiten, können wir dieses Problem schnell und einfach mithilfe von KI-gestützten intelligenten Zählern angehen, die am Netzwerkrand installiert werden“, sagte er und bezog sich dabei auf intelligente Zähler zu Hause oder am Verbrauchsort.
Die Schnittstelle von Energie und KI
Intelligente Zähler, die den Kern einiger Strategien zur Netzdigitalisierung bilden, können Spannung, Netzkapazität und Stromqualität überwachen. Diese Daten werden verwendet, um Ausfälle und Störungen zu verhindern und zu verwalten, zukünftiges Angebot und Nachfrage zu modellieren und Strom umzuleiten, wenn das Netz überlastet ist. Einige können auch verfolgen, wie viel Energie Verbraucher erzeugen.
Das US-Energieministerium hat 8,4 Millionen US-Dollar für netzverbessernde Technologien, einschließlich intelligenter Zähler, bereitgestellt.
Startups, die sie verkaufen, hoffen, den Druck durch die physische Netzinfrastruktur zu verringern und es den Betreibern zu ermöglichen, mehr aus der vorhandenen Infrastruktur herauszuholen.
Dancausa verwies auf sein Portfoliounternehmen Plexigrid, das eine Reihe von KI-Softwaretools entwickelt hat, um den Energieverbrauch von Haushalten automatisch an die Nutzung zu einem bestimmten Zeitpunkt anzupassen. Bidgely, ein Startup im Portfolio von Swaminathan, nutzt ebenfalls KI, um Energieangebot und -nachfrage in Einklang zu bringen.
Investoren sagten gegenüber BI, dass KI die Art und Weise verändern könnte, wie Verbraucher für Energie bezahlen und mit ihr interagieren.
Victoria McIvor, Beraterin für Energie-Startups und früher Investorin beim europäischen Klimatechnologieunternehmen World Fund, stellt sich eine Zukunft vor, in der Energietarife bestimmen, wann energieintensive Geräte betrieben werden. „Es wird der Vergangenheit angehören, dass man die Waschmaschine anstellt, wann immer man möchte“, sagte sie. „Ihre Waschmaschine schaltet sich irgendwann im Laufe des Tages ein, wenn es Sinn macht, und Sie werden nicht zu viel darüber nachdenken.“
„Die Dinge in Ihrem Haus werden sich entsprechend den Energiepreisen auf intelligente Weise bewegen“, fügte sie hinzu.
Es entstehen einige flexible Tarife und Geld-zurück-Programme, die Anreize für die Energienutzung außerhalb der Spitzenzeiten bieten, wie beispielsweise die im Vereinigten Königreich betriebenen National Grid, OVO und Octopus Energy.
Infrastrukturanbieter können KI auch zur Überwachung von Netzen einsetzen.
Enline, ein portugiesisches Startup, nutzt KI und digitale Zwillinge oder virtuelle Nachbildungen realer Anlagen für die prädiktive und Echtzeitüberwachung der Netzinfrastruktur. Das Unternehmen gibt an, dass seine Technologie es Kunden ermöglicht, Energiefehler zu modellieren und zu erkennen, Energieübertragungsverluste zu reduzieren, die Auswirkungen von Wetterereignissen zu analysieren und die Vegetation zu überwachen, um zu verhindern, dass sie mit Stromleitungen in Kontakt kommt, was zu Waldbränden führen kann. Overstory, ein Startup in Amsterdam, nutzt ebenfalls KI- und Satellitendaten zur Überwachung der Vegetation für Versorgungsunternehmen, um dieses Risiko zu reduzieren.
Parallele Einführung von Software und Hardware
VCs investieren lieber in Softwareunternehmen, die große Probleme angehen, weil sie in der Regel schnell und zu geringen Kosten skalieren können.
Aber Timothy Barat, der CEO und Mitbegründer von Gridware, sagte, es bestehe die Befürchtung, dass der Einsatz von Software für das Grid zu Verschiebungen wichtiger Infrastrukturaufbauten und -aktualisierungen führen könnte.
„Es darf keine Verzögerungen geben“, sagte er und fügte hinzu, dass softwaregesteuerte Impulse „nicht annähernd ausreichen“ würden, um die Klimaziele in Kalifornien, wo er lebt, zu erreichen.
KI könnte auch dazu beitragen, den Bau physischer Infrastruktur effizienter zu gestalten.
Gridware bringt Sensoren an Übertragungsmasten an, die ihren Standort 6.000 Mal pro Sekunde ermitteln. Es benutzt KI und maschinelles Lernen um die Daten zu verarbeiten und Probleme zu erkennen, um Ausfälle zu vermeiden und die Netzstabilität zu erhöhen. Barat sagte, dass dadurch wiederum mehr Ressourcen für den Aufbau der Infrastruktur freigesetzt würden.
Generative KI, die Technologie, die ChatGPT antreibt, wird auch in der Energiebranche eingesetzt. Einige Startups wie Verse und Reel sagen, dass sie es nutzen, um die Vertragsabwicklung für Projekte zu beschleunigen. Gridcog, ein Londoner Startup, das kürzlich 4,2 Millionen US-Dollar von VCs eingesammelt hat, hat eine Plattform zur Modellierung und Simulation von Projekten für erneuerbare Energien entwickelt, damit beispielsweise eine Supermarktkette herausfinden kann, welche Geschäfte und Lagerhäuser am besten für Solarenergie geeignet sind.
Unterdessen hat das schottische Startup Continuum Industries nach eigenen Angaben eine KI-Plattform entwickelt, mit der Entwickler Stromleitungsrouten entwerfen und Infrastrukturpläne auf der Grundlage ihrer ökologischen und sozialen Auswirkungen, technischen Anforderungen und Kosten analysieren können.
Innovation rund um das Netz
Viele dieser Startups verkaufen an Versorgungsunternehmen, was langsam und bürokratisch sein kann, sagten Investoren gegenüber BI. Dies kann Netzausbauten behindern und das Wachstum von Startups behindern, da es lange dauern kann, einen Vertrag mit Versorgungsunternehmen abzuschließen und ihre Technologie einzuführen.
Duncan Turner, General Partner der VC-Firma SOSV, beschrieb es als schwierigen Pitch für VCs, die Start-ups unterstützen wollen, die schnell und umfassend skalieren können. „Entweder werden Regierungen und Versorgungsunternehmen herausfinden, wie sie schneller vorgehen können, oder der private Sektor wird weiterhin Wege finden, Innovationen rund um das Netz voranzutreiben“, sagte er.
Turner sagte, sein Unternehmen prüfe Möglichkeiten im Bereich der langfristigen Energiespeicherung wie Batterien und Wasserstoff, um den Umgang mit Netzen und den Verkauf an Versorgungsunternehmen zu vermeiden. Batterien können saubere Energie speichern, um sie später zu nutzen – wenn die Sonne nicht scheint, aber der Energiebedarf hoch ist – und sie können mit ihren eigenen Solarmodulen direkt an Verbraucher verkauft werden.
McIvor sagte, Gitter seien früher relativ einfache Netzwerke gewesen. Heutige Systeme verfügen jedoch über eine weitläufige verteilte Infrastruktur mit erneuerbaren Energien und Energiespeichersystemen, in denen Strom zu günstigeren Konditionen eingekauft und eingesetzt wird, wenn er traditionell teurer wäre. Das mache sie „unendlich komplexer“, sagte McIvor.
Sie fügte hinzu, dass Software das Herzstück sei, um sicherzustellen, dass alles gut funktioniere.