Die Versorgungsbranche ist im Umbruch: Nachhaltige Energieressourcen, Digitalisierung und ein steigender Bedarf müssen unter einen Hut gebracht werden. Mit KI und IoT kommen neue Komponenten hinzu, die die Transformation der Versorgungstechnik beschleunigen, ohne ein Vermögen zu kosten.
Für Unternehmen, die IoT-Lösungen mit KI entwickeln, ist die Versorgungsbranche ein spannender Markt. Gerade Start-ups können sich mit ihren Produkten für Smart Utilities gut positionieren. In diesem Artikel gehen wir auf vielversprechende Fallbeispiele ein und zeigen, welche Faktoren in der Versorgungsindustrie eine wichtige Rolle spielen. Wer weiß, vielleicht stellen wir demnächst Ihr Projekt vor?
KI-Trends in Smart Utilities
Der Markt für Smart Utilities wächst rasant. Laut Statista wird sich die Marktgröße von 13,9 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 auf 30,8 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 verdoppeln.
Die Nutzung künstlicher Intelligenz treibt die Transformation in der Versorgungsbranche an. Sie ermöglicht Betreibern, die Nachfrage nach Wasser, Gas und Strom vorherzusagen und die Versorgung entsprechend anzupassen. Wie kommt es, dass KI in dieser Branche immer populärer wird? Hier sind einige Gründe:
Steigende Nachfrage. Da die weltweite Bevölkerung zunimmt, steigt gleichzeitig der Verbrauch an Ressourcen wie Strom, Wasser und Gas. Ein Beispiel: Zwischen 2021 und 2050 wird der durchschnittliche globale Energieverbrauch in Haushalten um 75 Prozent steigen. Versorger müssen ihre Ressourcen smart verwalten. KI erlaubt, Verbrauchsmuster vorherzusagen und Ressourcen intelligenter zuzuweisen.
Neue Gesetze und Regelungen. Unternehmen sind in der Pflicht, neu erlassene Gesetze und Vorschriften zeitnah umzusetzen. Viele Regelungen betreffen den ökologischen Fußabdruck und die Nachhaltigkeit. Mit KI lassen sich beispielsweise Emissionen schnell und effizient überwachen. Dies hilft, den Betriebsprozess zu optimieren.
Erneuerbare Energien. Der Wandel hin zu erneuerbaren Energien ist ein globaler Trend. Der Nachteil solcher Energiequellen wie Sonne und Wind besteht darin, dass sie natürlichen Schwankungen unterliegen. Dadurch fällt es Betreibern schwer, die Versorgung auf einem konstanten Niveau zu halten. Hier kommt KI ins Spiel: Algorithmen prognostizieren die Wetterbedingungen, wodurch die Menge des durch Solar- und Windanlagen produzierten Stroms vorhergesagt werden kann. Versorgungsunternehmen nutzen dieses Echtzeit-Wissen, um Angebot und Nachfrage im Gleichgewicht zu halten. In der Folge sind Energieversorger weniger auf konventionelle Energiequellen angewiesen.
Wechselnde Kundenanforderungen. Immer mehr Kunden wollen ihren Energie- und Wasserverbrauch smarter kontrollieren. KI ermöglicht maßgeschneiderte Verbrauchspläne, angepasst an das individuelle Verhalten der Verbraucher, an die Wetterverhältnisse und weitere Faktoren. Mit KI-basierten virtuellen Assistenten lassen sich diese Pläne in die Realität umsetzen. Verbraucher erhalten persönliche Unterstützung bei Fragen rund ums Energiesparen.
Nun sehen wir uns an, wie Unternehmen diese Trends nutzen, um den Markt zu erobern. Hier sind die vielversprechendsten KI-gesteuerten IoT-Anwendungen für Versorgungsunternehmen.
Idee 1: Vorhersage des Energiebedarfs
Den Energiebedarf vorherzusagen, ist keine leichte Sache. Viele Faktoren wie Wetter, Marktpreise und Benutzerverhalten fließen in die Berechnungen mit ein. Komplizierter wird es mit erneuerbaren Energien. Sie hängen komplett von den Wetterbedingungen ab – und diese ändern sich schnell.
KI-Algorithmen, die in Smart Grids integriert sind, machen den Unterschied. Sie ermöglichen es, die Nachfrage vorherzusagen und das Angebot entsprechend anzupassen. Dies betrifft auch das Verhältnis erneuerbarer Energien zu anderen Energiequellen, die in das Stromnetz eingespeist werden. Betreiber können also trotz Solar- und Windenergie eine sichere Versorgung für Verbraucher gewährleisten.
KI hilft auch bei der Optimierung der Preisgestaltung. Es ist beispielsweise möglich, Unmengen historischer Daten zu Produktverkäufen und Lieferantenkosten einzugeben und dann zukünftige Szenarien abzuschätzen. Versorgungsunternehmen können mithilfe von KI sogar vorhersagen, wie Konkurrenten ihre Preise möglicherweise als Reaktion auf ihre Entscheidungen ändern.
Nicht zuletzt ist Künstliche Intelligenz in der Lage, das Kundenverhalten zu verstehen und zu beeinflussen. Verbraucherlösungen informieren über Spitzenzeiten und ermutigen Kunden, ihren Verbrauch anzupassen. Dies führt zu einer effizienteren Lastverteilung im Netz.
Praxisbeispiel: Wattie, eine KI-Lösung eines in den Niederlanden ansässigen Unternehmens, sagt die monatlichen Rechnungen der Kunden voraus. Dafür verwendet sie Verbrauchsmuster und Wetterbedingungen. Die Lösung besteht aus einer Hardware, die in einem Stromverteilungskasten installiert ist, und einer mobilen App. Verbraucher können im Rahmen der App sehen, wie viel Energie sie verbrauchen und erhalten personalisierte Empfehlungen zum Energiesparen.
Idee 2: Monitoring der Wasserqualität
Für eine optimale Wasserversorgung sind die Wasserqualität, das Verbrauchsverhalten und der Zustand der Anlagen von großer Bedeutung. Diese Aspekte sind allerdings nicht immer transparent und einfach zu kontrollieren. Aber KI ist in der Lage, das Wassermanagement zu vereinfachen, indem sie den Wasserfluss in Echtzeit analysiert.
Lassen Sie uns einen konkreten Anwendungsfall unter die Lupe nehmen, bei dem KI Abwasser intelligent aufbereitet. Schädliche Stoffe werden herausgefiltert und ausgewählte Nährstoffe bleiben im Wasser erhalten. Für Kommunen mit vielen landwirtschaftlichen Betrieben ist diese Lösung interessant, da die Wasserzusammensetzung den Bedürfnissen der Felder angepasst werden kann. Das spart nicht nur Wasser, sondern auch Dünger!
Praxisbeispiel: Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik entwickelt derzeit ein semizentrales Wassermanagement-System zur Aufbereitung von Abwasser. Das System lässt sich an nachhaltige GreenTech-Lösungen ankoppeln, wie beispielsweise erneuerbare Energien oder smarte Gebäudetechnik. Anders als die Aufbereitung mit aerobem Klärschlamm wird das Abwasser unter anaeroben Bedingungen in Bioreaktoren gereinigt. Dadurch werden unerwünschte Stoffe herausgefiltert und erwünschte bleiben im Wasser. Eine KI steuert das System mithilfe von Sensoren.
Idee 3: Prosumer
Immer mehr Hauseigentümer installieren PV-Anlagen auf ihrem Balkon oder Dach. Überschüssig produzierter Strom wird dann in das Netz eingespeist und verkauft. Solche Verbraucher werden Prosumer genannt. KI kommt hier eine wichtige Bedeutung zu.
Sie kann Prosumer dabei unterstützen, Angebot und Nachfrage auszugleichen. Mit einer intelligenten Lösung wird stets die optimale Energiequelle genutzt, abhängig von den Wetterbedingungen und Verbrauchsspitzen. Smart Meters, also intelligente Zähler, gleichen Lasten aus und verbessern den Gewinn aus erzeugter Energie. Beispiele dafür sind Energieeinsparungen oder höhere Energieüberschüsse, die ins Netz fließen.
Praxisbeispiel: Das belgische Unternehmen FlexThor hat eine KI-Plattform für Prosumer entwickelt. Die Lösung verbindet verschiedene Arten von Energiequellen miteinander, darunter PV-Anlagen auf dem Dach, Ladestationen für Elektroautos, Solarspeicher und Wärmepumpen. Über eine mobile App lassen sich alle Energiequellen steuern. Verbraucher können beispielsweise die produzierte Energie direkt nutzen oder überschüssige Energie an Mitglieder in der Kommune verkaufen.
Idee 4: Abfallmanagement
Laut Statista fallen in den EU-Staaten pro Jahr 530 Kilogramm Abfall pro Einwohner an. Das ist jede Menge. Werden Abfälle falsch gemanagt, hat das schwerwiegende Folgen, nicht nur für die Müllanlagen, sondern auch für die Umwelt: verunreinigtes Grundwasser, verschmutzte Böden oder auch giftiger Niederschlag sind alles Folgen schlechter Praktiken.
Das beginnt bereits im eigenen Haushalt. Im Alltag landet schnell versehentlich Verpackungsmüll in die Biotonne oder Restmüll im Altpapier. Für Unternehmen in der Entsorgungsindustrie besteht die Herausforderung darin, den falschen Abfall auszusortieren, um so Störungen oder Anlagenausfälle zu vermeiden.
KI im Abfallmanagement beginnt damit, zu analysieren, wie Menschen ihren Müll entsorgen, einschließlich der verschiedenen Arten, Mengen und Muster. Unternehmen können diese Daten sammeln und mithilfe intelligenter Algorithmen in Echtzeit analysieren, um die Müllabfuhr entsprechend zu planen. In einigen Fällen ist es sogar möglich, zukünftige Müllproduktionsniveaus vorherzusagen.
Auch in der Lebensmittelindustrie oder Großküchen lässt sich die Verschwendung wertvoller Ressourcen durch KI reduzieren. Das System erkennt die weggeworfenen Lebensmittel und macht das Management auf mögliche Überproduktionen aufmerksam. Ein in London ansässiges Unternehmen namens Winnow Solutions vertreibt ein entsprechendes KI-Tool. Es hat Küchen geholfen, Lebensmittelverschwendung um die Hälfte zu reduzieren. Das System macht Fotos von Lebensmitteln, wenn sie weggeworfen werden. Die Maschine lernt daraus, den Abfall im Behälter zu erkennen. Lösungen wie diese entlasten Abfallentsorgungsunternehmen.
Im Recycling ermöglicht KI unter Zuhilfenahme sensibler Kameras die Erkennung verschiedenster Materialien wie Kunststoff, Glas, Papier, Metall oder organische Abfälle. Eine genauere Zuordnung verbessert die Qualität der Stoffe, die recycelt werden.
Praxisbeispiel: Das junge Unternehmen WasteAnt hat für die Bremer Abfallversorgung eine KI-Lösung entwickelt, die den Abfallstrom kontinuierlich auf Störstoffe überprüft. Jegliche Schwankungen in der Qualität der Abfalllieferung wird an den Betreiber weitergegeben. So kann er rechtzeitig auf Störungen reagieren und hohe Wartungskosten vermeiden. Derzeit lernt das KI-System, die Auslastungen besser einzuschätzen, um für die Zukunft Prognosen zu machen.
Ausgezeichnete oder geförderte Unternehmen in der Smart Utilities-Branche
Für eine gelungene Transformation der Versorgungsindustrie sind KI-Lösungen unerlässlich. Sie leisten einen Beitrag dazu, die Klimaziele zu erreichen und werden daher nicht nur von Investoren, sondern auch von Staaten gefördert. Für junge Unternehmen und Start-ups ist dies eine einmalige Gelegenheit, wertvolles Kapital für ihre innovativen Ideen zu erhalten.
In Deutschland fördert das Programm „KI Leuchttürme für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen“ des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) KI-bezogene Projekte mit einer Gesamtsumme von bis zu 24 Millionen Euro in ihrer zweiten Runde. In der ersten Runde wurden insgesamt 36 Projekte mit einer Gesamtsumme von etwa 46 Millionen Euro gefördert.
Ein solches gefördertes Projekt ist SmartRecycling-Up. Es wird von universitätsnahen Instituten und Unternehmen in der Abfallwirtschaft vorangetrieben. Ziel des Projektes ist es, großstückige Abfälle, wie beispielsweise Sperrmüll, über einen Kran automatisiert zu sortieren. Dazu ist der Kran mit mehreren Sensoren, Kameras und KI ausgestattet.
Investoren stecken Geld in smarte Versorgungsunternehmen. Insbesondere Start-ups im Bereich intelligente Stromnetze haben in den letzten zwei Jahren 4,1 Milliarden Dollar erhalten. Es werden auch solide Investitionen in das Wassermanagement getätigt. Es gibt zum Beispiel das Unternehmen Gradient, ein WasserTech-Start-up, das in diesem Jahr 225 Millionen Dollar erhalten hat und zu einem Einhorn wurde. Das Start-up entwickelt Technologien zur Reduzierung des Wasserverbrauchs und zum Bau von Abwasseraufbereitungssystemen für Branchen wie Pharmazie und Lebensmittel. KI hilft bei der Behandlung des Abwassers, um so viel Frischwasser wie möglich zurückzugewinnen.
Investoren auf der ganzen Welt stecken ihr Geld in Smart Utilities. Zum Beispiel gibt es TBF SMART POWER, einen Aktienfonds. Es beteiligt sich weltweit an Unternehmen, die die Transformation des globalen Energiesektors vorantreiben. Berücksichtigt werden nicht nur Energieerzeuger, sondern auch Unternehmen, die innovative Lösungen in der Infrastruktur und Automatisierung entwickeln.
Kleinere Unternehmen und Start-ups in Europa schließen sich ebenfalls zu Netzwerken zusammen, um Geschäftspartner zu finden. Das schwedische Projekt Smart Recycling ist für Betreiber von Abfallcontainern interessant. Ein Füllstandsensor beobachtet den Zustand eines Recycling-Containers und meldet dem Unternehmen, wann es voll ist. Im Laufe der Zeit ermittelt die KI über ihren selbstlernenden Prognosealgorithmus, welche Zeiten optimal für die Entleerung des Containers sind. So werden unnötige Leerungen vermieden. Die Entwickler dieses KI-Systems haben sich in Norwegen und Schweden bereits etabliert und suchen nun Interessenten in Deutschland. Dafür ist das Unternehmen der deutsch-schwedischen Handelskammer beigetreten.
Auch Versorgungsgiganten investieren selbst in KI-Technologien. Energieriese E.ON hat für seine Anlagen eine KI-Lösung implementiert, die den Zustand kontinuierlich überwacht. Sensoren behalten dabei selbst kleine Unterkomponenten im Blick. Die Summe der gesammelten Daten liefert einen Health-Index für die gesamte Anlage. Treten Probleme auf, kann das Unternehmen rechtzeitig reagieren. Auch die Fehlersuche gestaltet sich durch dieses System einfacher und effizienter.
In der internationalen Consumer Electronics Show (CES) werden jährlich innovative und intelligente Lösungen in Smart Utilities ausgezeichnet. Hier sind einige der Preisträger aus dem Jahr 2023:
- Clean Water Pathfinder, ein intelligenter Roboter von ACWA Robotics. Er bewegt sich in Wasserrohren und dokumentiert ihren Zustand, indem er deren Dicke und Korrosionsniveau aufzeichnet.
- Wayble, eine Abfallmanagementplattform von SK Ecoplant. Es ist ein KI-System, das den gesamten Abfall-Lebenszyklus digital verfolgt und verwaltet.
- NELOW Ver 2, ein Leckdetektionssystem von WI.Plat. Die Lösung erkennt Lecks in Wasserrohren mithilfe eines akustischen Sensors, Daten zum Wasserdruck und KI-Software.
- INTEGRICT Industrial CEMS, eine intelligente Energieplattform von Hyundai Electric & Energy Systems. Sie sammelt und verwaltet Energieverbrauchsdaten, die in Industriekomplexen erzeugt werden.
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Fazit
Der Versorgungssektor befindet sich inmitten einer rasanten Transformation. KI-Lösungen unterstützen Versorger dabei, sich an die sich verändernde Landschaft anzupassen. Dafür bedarf es innovativer Ideen und Produkte, die von Unternehmen und Start-ups entwickelt werden. Wie wir in diesem Artikel gezeigt haben, vertrauen viele Betreiber in der Versorgungsbranche bereits auf KI und IoT. Ergreifen Sie die Chance und bringen Sie Ihre Idee auf den Markt. Softeq steht Ihnen gerne zur Seite.
