Kommentar von Bernhard Schweizer, SAP Start-up Kaiserwetter – mit KI im Aufwind

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Der Anteil erneuerbarer Energien am Strommix hat in Deutschland einen absoluten Rekord erreicht. Das ist gut für den Klimaschutz, bietet aber auch für den Kapitalmarkt attraktive Perspektiven. Wie internationale Solar- und Windanlagen performen und welche Erträge sie zukünftig abwerfen, ermittelt das Start-up Kaiserwetter – mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI).

Über 30.000 Windturbinen in Deutschland erzeugen mit ihrer Leistung von zusammen 61 Gigawatt jährlich etwa 130 Terawattstunden Strom. Das reicht aus, um alle Privathaushalte in Deutschland mit Strom zu versorgen. Dabei hat die Windenergie 2019 erneut den größten Beitrag zum deutschen Strommix geleistet.

Und auch die Photovoltaik wächst endlich wieder kräftig. So machten Erneuerbare Energien im ersten Quartal 2020 rund 52 Prozent des gesamten Stromverbrauchs aus – ein absoluter Rekord. Die Gründe dafür: Auf einen extrem windigen Februar folgte ein März mit außergewöhnlich vielen Sonnenstunden.

Smart Data für verlässliche Pläne

Doch wie viel Strom produzieren einzelne Turbinen oder Solarpanels tatsächlich? Gibt es Performance-Probleme und welche Gründe könnten diese haben? Arbeiten alle Gerätekomponenten zuverlässig? Und was bedeutet das für die zu erwartenden Erträge? Generell lassen sich die Renditen einer Erneuerbare-Energie-Anlage im Vergleich zu anderen Infrastruktur-Assets wie beispielsweise Stromnetze schwer kalkulieren.

Wollten Investoren, Kreditgeber oder die Eigentümer von Wind- und Solarparks bisher die Daten verschiedener Anlagen zusammentragen oder historische technische Kennzahlen mit meteorologischen Informationen verknüpfen, so war dies mit einem hohen Aufwand verbunden. Die Folge: Häufig fehlten verlässliche Aussagen zum technischen Zustand der Anlagen oder zu Risiken und den zu erwartenden Renditen.

Damit Investorengruppen wie Pensionsfonds, Private-Equity-Unternehmen, Versicherungen, Banken oder auch Privateigentümer nicht länger im Trüben fischen, verwertet das Data-as-a-Service-Unternehmen Kaiserwetter alle relevanten Daten aus Energieanlagen und externen Quellen. Das Hamburger Start-up bietet so wertvolle Einblicke, wie effizient und zuverlässig Solar- und Windparks arbeiten und welche Entwicklungen in den zukünftigen Perioden zu erwarten sind. Dafür setzen Gründer und CEO Hanno Schoklitsch und sein Team auf das Internet of Things (IoT) in Kombination mit Künstlicher Intelligenz.

Plattformökonomie in Reinform

Frontship der Hamburger: die cloudbasierte IoT-Plattform Aristoteles. Sie aggregiert, strukturiert, visualisiert und analysiert Daten aus Energieanlagen insbesondere Wind- und Solarparks mit einer kumulierten Produktion von rund zwei Milliarden Kilowattstunden. Die Anlagen befinden sich in acht Ländern auf drei unterschiedlichen Kontinenten. Das Ziel: Daten nicht nur zu sammeln, sondern auch zu veredeln. Dabei gilt: je mehr Informationen, desto genauer die Prognosen.

Neben den Investoren, Banken und Eigentümern profitieren auch die Anlagenbetreiber von den Analysen. „Unsere Machine-Learning-Ansätze erlauben, für die in Windenergieanlagen verbauten Komponenten mögliche Ausfälle frühzeitig zu erkennen. Schlüssel für die erfolgreiche Überwachung aus der Ferne: Algorithmen, die das Betriebsverhalten einer Windturbine überwachen und erkennen, wenn sich Komponentenschäden anbahnen“, sagt Kaiserwetter-CIO Philipp Lindner. Die Betreiber können schnell reagieren und betroffenes Material reparieren oder austauschen.

Die Beispiele zeigen: Mit seiner Digitalplattform schlägt Kaiserwetter die Brücke zwischen Anlagenbetreiber und Kapitalgebern. Das Data-as-a-Service-Modell macht technische Güter transparent, bewertet ihren Zustand finanzwirtschaftlich und ermöglicht es den Beteiligten, für die Zukunft präziser zu planen.

Schritt für Schritt mehr Intelligenz

Die Analytics-Lösung Aristoteles setzt auf der SAP Cloud Platform auf. Ebenfalls zum Einsatz kommen der Internet-of-Things-Stack SAP Leonardo IoT und die Datenbank SAP HANA. Das Besondere: Kaiserwetter nutzte ab 2017 zunächst allein Predictive Analytics und integrierte schrittweise Data Intelligence und Machine Learning in die Plattform. Dies verfeinert die Analysen weitergehend und schafft eine fundiertere Basis für zielgenaue Entscheidungen.

Worauf es beim Datenmanagement besonders ankommt: Zunächst fließen die in den Anlagen vorhandenen SCADA-Betriebs- und Messdaten in Aristoteles. Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) dient der Überwachung und Steuerung von technischen Prozessen in Wind- und Solarparks. „Diese Daten beinhalten schon sehr viel Information, so dass es keiner zusätzlichen IoT-Sensorik bedarf“, sagt Lindner. Auf Kundenwunsch ließen sich jedoch auch IoT-Sensoren problemlos und ohne großen Aufwand berücksichtigen, da die Systemarchitektur der Plattform hierauf ausgelegt ist.

Für die nachfolgenden Analysen ergänzt Kaiserwetter die SCADA-Informationen um Wetter- und Prognosedaten sowie zukünftig auch um Strommarktdaten. Das Alleinstellungsmerkmal: Aristoteles kann finanzwirtschaftliche Daten integrieren und in Beziehung zu den technischen Details setzen. Data Intelligence gibt hierbei nicht nur Aufschluss über die gegenwärtige und künftige technische sowie energiewirtschaftliche Performance der Anlagen, sondern übersetzt diese auch in finanzwirtschaftliche Aussagen.

Neben der Anbindung an die SCADA-Systeme lässt sich die IoT-Plattform direkt an die ERP-Systeme der Anlagenbetreiber anbinden. Die daraus resultierenden Daten erhält das Start-up im Push-Verfahren stündlich oder einmal täglich. Da weltweit viele Energieunternehmen SAP-Systeme einsetzen, lässt sich die IoT-Plattform unkompliziert andocken. Sollte dies nicht möglich sein, übermitteln die Anlagenbetreiber die Informationen über Electronic Data Interchange (EDI) automatisiert an die IoT-Plattform.

Die Zukunft: 5G und Edge Computing

In Zukunft will Kaiserwetter seine IoT-Plattform weiter ausbauen und so helfen, die globale Energiewende zu beschleunigen und effizienter zu gestalten. Dafür bieten die Hamburger ihre Data-Analytics-Services bereits in den USA, Lateinamerika und China an. „Wir sehen noch erhebliches Entwicklungspotenzial“, sagt Lindner. Zum Beispiel für eine selbstskalierende Systemarchitektur, die automatisiert neue virtuelle Server ins System einbringt, wenn die Last zu hoch oder aufgrund des Ausfalls eines Dienstes mehr Power auf einzelne Systemmodulen benötigt wird. Ebenso wichtig: die Möglichkeit, neue Features ohne Dienstunterbrechung live zu schalten oder Bugs zu beheben.

Weiteres Potenzial sieht Hanno Schoklitsch im neuen Mobilfunkstandard 5G. Aufgrund des technischen Fortschritts und der neuen EU-Energiemarktregulierung erfolgt Energieversorgung zunehmend dezentral, weshalb Mikrolösungen immer populärer werden – beispielsweise in Form von Community Networks, lokale Virtual Power Plants oder Micro Smart Grids. Um diese lokalen Strukturen effizient und sicher organisieren zu können, gilt die 5G-Kommunikation in Verbindung mit Edge Computing als wichtiger Bestandteil einer zukünftigen Infrastruktur. Hier können cloudbasierte IoT-Plattformen wie Aristoteles einen wichtigen Beitrag leisten.

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