Wenn die KI den Stromverbrauch lenkt: Auf dem Weg zum smarten Netz

Wenn abends alle gleichzeitig die Waschmaschine einschalten, das Elektroauto laden oder die Wärmepumpe läuft, wird es eng im Stromnetz. Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien und der zunehmenden Elektrifizierung steigt die Belastung vor allem im Niederspannungsnetz – dort also, wo Strom direkt in die Haushalte fliesst.

Überlastungen und Ausfälle sind keine Zukunftsvisionen mehr, sondern eine reale Gefahr. Wie künstliche Intelligenz helfen kann, das Netz stabiler und effizienter zu machen, haben die beiden ZHAW-Studenten Linus Tenger und Yuma Michot in ihrer Diplomarbeit untersucht.

Stromschwankungen im Blick

Viele Energieträger liefern nicht durchgehend gleich viel Strom. Solarpanels auf den Dächern liefern nicht immer gleich viel Energie, Batteriespeicher reagieren unterschiedlich, und E-Autos oder Wärmepumpen verursachen starke Verbrauchsschwankungen. «Die grösste Chance liegt darin, die Versorgungssicherheit zu gewährleisten», sagt Yuma Michot. «Dank KI können Netzbetreiber frühzeitig vorsorgen und Engpässe verhindern, ohne dass das Netz überlastet wird.»

Die Studenten arbeiteten mit realen Netzdaten und testeten verschiedene Algorithmen. Das Ergebnis: Bei stabilem Wetter sind die Prognosen sehr präzise, doch abrupte Wetterwechsel oder Wochenenden sorgen für grössere Abweichungen. «Je mehr Daten die KI erhält, desto besser werden die Vorhersagen», erklärt Linus Tenger. «Die Modelle lernen laufend dazu und können sich mit der Zeit immer genauer an reale Verhältnisse anpassen.»

Prognosen und Tarife

Neben bestehenden Tools entwickelten Tenger und Michot auch ein eigenes Prognose-Set-up mit Arima, um kurzfristige Verbrauchsspitzen simulieren zu können. Der praktische Nutzen liegt auf der Hand: Mit verlässlichen Vorhersagen lassen sich flexible Stromtarife gestalten.

«In Zukunft könnte man per App informiert werden, wann Strom gerade günstig und ökologisch sinnvoll ist. Die Geräte würden dann automatisch starten», sagt Tenger. Michot ergänzt: «Vorstellbar wäre auch ein Interface fürs Handy, über das der Netzbetreiber Prognosen oder Lastinformationen kommuniziert – so wüsste man genau, wann es sich lohnt, die Geräte laufen zu lassen.»

Für Netzbetreiber selbst bietet die Technologie noch einen weiteren Vorteil: Schwachstellen im Netz lassen sich frühzeitig identifizieren. «Prognosen erlauben es, ganze Szenarien durchzuspielen und zu sehen, wo Netze gefährdet sein könnten», sagt Tenger. «So kann man zum Beispiel ein überlastetes Kabel rechtzeitig austauschen, bevor es zu grösseren Problemen führt.»

Strom nutzen mit Köpfchen

Doch nicht nur Netzbetreiber, auch Haushalte können dazu beitragen, das Stromnetz stabiler zu machen. «Wenn man Wäsche wäscht, dann die Maschine gut füllen und nicht halb leer laufen lassen», erklärt Michot. «Und generell ein Bewusstsein dafür entwickeln, welche Geräte besonders viel Strom brauchen – und wann alle anderen wahrscheinlich ebenfalls Strom verbrauchen.» Tenger ergänzt: «Schaut morgens aus dem Fenster: Wenn die Sonne scheint, ist der Moment günstig, Strom zu nutzen. Ein bisschen Eigenverantwortung gehört dazu.»

Wer eine eigene Solaranlage oder ein Elektroauto hat, kann das Stromnetz zusätzlich unterstützen: «Es lohnt sich, überschüssigen Strom oder die Autobatterie mit dem Netz zu teilen», erklärt Michot. «So lassen sich Verbrauchsspitzen ausgleichen und das Netz bleibt stabil.»

Ein Beitrag zur Energiewende

Mit ihrer Arbeit schliessen die beiden Schaffhauser Linus Tenger und Yuma Michot nicht nur ein spannendes Forschungsprojekt ab, sondern auch ihr Studium: Beide haben nach ihrer Lehre als Automatiker den Bachelor in Energie- und Umwelttechnik mit Vertiefung elektrische erneuerbare Energien an der ZHAW absolviert. Für sie ist die Diplomarbeit ein passender Schlusspunkt und zugleich ein Blick nach vorne. «Präzise Prognosen durch KI, kluge Tarifanreize durch Netzbetreiber und ein achtsamer Umgang der Verbraucher mit Energie: So entsteht ein stabileres, effizienteres Netz, das nicht nur Kosten spart, sondern auch die Energiewende aktiv unterstützt», fassen sie zusammen.