KI macht es möglich: Gibt es bald „selbstheilende“ Stromnetze?

Die Bedeutung von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen nimmt auch in unserem Alltag immer mehr zu. Nun könnte die Verwendung von künstlicher Intelligenz auch für die Stromnetze nützlich sein. Derzeit vergehen im Schnitt 45 Minuten, bis die Ursache für einen Stromausfall gefunden ist. In den USA arbeiten Forscher:innen derzeit daran, Stromnetze so zu modifizieren, dass sie sich dank KI praktisch selber „heilen“ können – und das in wenigen Sekunden.

By Michael Kauffmann (Own work) [CC BY 3.0 de (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/deed.en)], via Wikimedia Commons

KI macht es möglich

Ein Forschungsteam der University of Texas in Dallas sowie der University at Buffalo in New York hat ein KI-System entwickelt, das Stromausfälle innerhalb von Millisekunden erkennen und auf sie reagieren kann, indem es den Stromfluss umleitet. Dies geschieht, ohne dass ein Mensch eingreifen muss.

Bislang dauert es Minuten bis Stunden, bis menschliche Bediener eine Möglichkeit gefunden haben, nach einem Stromausfall den Strom umzuleiten.

Ziel des entwickelten System ist es, den optimalen Weg zu ermitteln, um die Mehrheit aller Nutzer so schnell es geht wieder mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Forscher:innen betonen allerdings, dass noch weitere Forschung nötig ist, um das System in der Breite implementieren zu können.

Selbsheilende Stromnetze für die Zukunft

Das von dem Team entwickelte KI-System wird von den Wissenschaftler:innen als frühes Proof-of-Concept für selbstheilende Stromnetze betrachtet. Dank des KI-Systems kann das Netz Ausfälle frühzeitig selbstständig erkennen und auch beheben. Dies ist sogar bei Sturmschäden an Stromleitungen möglich. Dabei kommt eine maschinelle Lerntechnik zum Einsatz, die Graph Reinforcement Learning heißt. Die Technologie beschreibt die Topologie des Netzes und verwaltet den Energiefluss innerhalb des Stromverteilungsnetzes.

Die ForscheR:innen testeten das System in verschiedenen Netzkonfigurationen. Dabei zeigte die KI nahezu optimale Leistungen in Echtzeit und konnte den Energieverlust bei Ausfällen wesentlich reduzieren. Der Energieverlust während der Ausfälle war dabei wesentlich verringert.

Die Bedeutung der Netzwerktopologie

Von wesentlicher Bedeutung für die Funktion des Systems ist dabei die Netzwerktopologie, welche beschreibt, wie die verschiedenen Komponenten des Netzes zueinander angeordnet sind sowie wie sich der Strom zwischen diesen Komponenten bewegt. Die Netzwerktopologie spielt eine Rolle bei der Stromversorgung, kann aber auch auf andere komplexe Systeme wie etwa kritische Infrastrukturen und Ökosysteme angewendet werden.

Das Forschungsteam konzentrierte sich zunächst auf die Verhinderung von Stromausfällen, will nun aber ähnliche Technologien entwickeln, um das Netz nach einer Unterbrechung auch reparieren und wieder herstellen zu können. Dann soll das System optimiert und für den breiten Einsatz vorbereitet werden.

via UT Dallas