| Technologie-Reifegrad | TRL 7 |
| Anwendungsfeld | Strom- und Wärmenetze, Rechenzentren, Energieeffiziente Gebäude |
| Komplexität | |
| Wirkung | |
| Machbarkeit |
KI-gestützte Wärmebedarfsprognosen kombinieren maschinelle Lernverfahren mit digitalen Abbildern des städtischen Wärmenetzes. Auf Basis historischer Lastgänge, Wetterprognosen, Anlagenparametern und Netzstruktur werden stündliche Bedarfsprofile erstellt, die eine präzise Planung der Erzeugung ermöglichen. Maschinelle Lernverfahren wie Random Forest, Gradient-Boosting oder LSTM-Netze werden eingesetzt, um Muster im Verbrauchsverhalten zu erkennen und die Prognosegenauigkeit gegenüber klassischen linearen Modellen zu erhöhen. Wissenschaftliche Arbeiten sowie Versorgungsprojekte in Europa bestätigen den Einsatz solcher Modelle in realen Fernwärmenetzen.
Parallel dazu ermöglicht ein Digital Twin die Simulation hydraulischer und thermischer Prozesse im Wärmenetz. Durch die Kombination aus physikalischen Modellen und KI werden Netztemperaturen, Speicherladezustände und die Fahrweise von Erzeugern optimiert. Dies verbessert die Einbindung erneuerbarer Wärmequellen wie Großwärmepumpen, Solarthermie und Abwärme, die besonders von präziser Bedarfsplanung abhängig sind. Projekte wie die Kooperation von Wien Energie und Gradyent zeigen, dass durch diese Technologie Vorlauftemperaturen reduziert und Energieverluste minimiert werden können, was langfristig zu niedrigeren Betriebskosten führt.
Für die Datenverarbeitung werden Zeitreihen (Last, Temperatur, Druck) und geobasierte Netzdaten benötigt. Die Hardwareanforderungen umfassen serverseitige Rechenkapazität oder Cloud-Infrastruktur, abhängig von Netzgröße und Modellkomplexität. Der Energieverbrauch der Modelle ist moderat und primär in der Trainingsphase relevant. Die Finanzierung erfolgt häufig über Pilotprogramme oder Innovationsbudgets städtischer Versorger und kann durch erwartete Energie- und Betriebskosteneinsparungen refinanziert werden.
- Anwendung & Kontext
- Technologie
- Rechtlicher Rahmen
- Implementierung & Lessons Learned
- Anbieter & Kontakt
Praktischer Nutzen der KI-Technologie
Verbesserung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Fern- und Nahwärmenetzen basierend auf KI-gestützten Lastprognosen und Produktionsplanung (Reduktion fossiler Spitzenlastkessel, CO2 Reduktion, Verringerung von Netzverlusten, Kostenreduktion)
Anwender
Energieversorger, Magistratsabteilungen für Energie und Stadtentwicklung
Gebiet
Österreich, EU
KI-Technologie
Digitaler Zwilling & simulationsgestützte KI, KI gestützte IoT und Sensorik, Prozessoptimierung
Datenkomplexität
Hoch
Energieverbrauch & Kosten Projektlaufzeit
Mittel - Hoch
Rechtlicher Rahmen / Data Governance
EU-DSVGO, KI-VO, EAG, ElWOG2010, EWG, IWG2022
Übertragbarkeit
Gegeben
Implementierungsstrategie
Die Einführung einer KI-gestützten Prognose- und Optimierungsplattform erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Netzbetrieb, IT-Abteilung und externen Technologiepartnern. In der Praxis werden Digital-Twin-Systeme meist als Cloud-Service bereitgestellt, ergänzt durch lokale Schnittstellen zur Leitwarte und den bestehenden SCADA-Systemen. Eine zentrale Voraussetzung ist die Bereitstellung konsistenter Daten: Zeitreihen zu Netzlasten, Wetterdaten, Anlagenparametern, Sensorwerten, Gebäudeinformationen sowie digitale Netzkarten.
Organisatorisch empfiehlt sich eine schrittweise Implementierung. Zunächst erfolgt ein Daten-Audit zur Identifikation notwendiger Messpunkte, Lücken und Qualitätsprobleme. Anschließend wird ein digitaler Prototyp (Demo Twin) erstellt, dessen Simulationsergebnisse mit realen Messwerten verglichen werden. Auf dieser Basis erfolgt die Integration in Betriebsplanung und Leitwartenprozesse. Pilotprojekte wie jene mit Gradyent zeigen, dass Schulung des Personals und klare Festlegung der Verantwortlichkeiten entscheidend sind, insbesondere bei der Nutzung der Prognosetools für tägliche Entscheidungsprozesse.
Technologisch können kommerzielle Lösungen wie Gradyent, Leanheat oder Open-Source-Modelle genutzt werden. Cloud-basierte Systeme ermöglichen schnelle Skalierung, während In-House-Modelle eine stärkere Anpassung an lokale Anforderungen erlauben. Rechtlich ist die Verarbeitung meist unkritisch, da aggregierte Netzdaten keine personenbezogenen Informationen enthalten. Relevante EU-Rahmen umfassen die Energieeffizienzrichtlinie (EED III) und die Erneuerbare-Energien-Richtlinie (RED III), die die Dekarbonisierung urbaner Wärmenetze fördern. Der EU-AI-Act ist relevant, jedoch gilt dieser Use Case in der Regel als geringeres Risiko, da er keine sicheren oder personenbezogenen Entscheidungen autonom trifft.
Lessons Learned
Die Einführung KI-gestützter Wärmeprognosen und Digital Twins zeigt in europäischen Projekten ein hohes Effizienzpotenzial. Risiken und Herausforderungen sind mittel, vor allem aufgrund unvollständiger Messdaten, heterogener Datenquellen, fehlender Sensorik sowie organisatorischer Anpassungen im Netzbetrieb. Die erwartete positive Wirkung ist hoch: präzisere Bedarfsprognosen, reduzierte Spitzenlasten, verbesserte Integration erneuerbarer Wärme, geringere Netztemperaturen und damit niedrigere Betriebskosten. Erfolgsfaktoren sind eine qualitativ hochwertige Datenbasis, klare Zuständigkeiten im Betrieb und die frühzeitige Einbindung von IT-, GIS- und Netzexpertinnen und -experten. Das Transferpotenzial in andere Städte ist hoch, sofern eine Mindestdatengrundlage vorhanden ist. Nachhaltige Nutzung entsteht durch den Aufbau eigener Trainingsdaten, die Modelle lokalspezifisch stabilisieren. Relevante Praxisquellen sind u. a. Gradyent, Danfoss Leanheat und Projekte von Wien Energie und Ennatuurlijk.
Anbieter und Kontakt
Ennatururlijk und Gadyent
Methodenpool