Wie KI und Roboter die Energiewende beschleunigen

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Überall in der Gesellschaft wird die Frage gestellt, wie sich Künstliche Intelligenz (KI) nutzbringend einsetzen lässt? Bei Vattenfall befasst sich Dag Wästlund seit fast einem Jahrzehnt mit diesem Thema. Er ist Ingenieur in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Vattenfall, wo er den Bereich Data Science und KI leitet. Rund 15 Beschäftigte entwickeln hier neue und bessere Methoden zur Datenerfassung und -analyse und optimieren damit die Abläufe bei Vattenfall in nahezu allen Bereichen und bei allen Arten der Stromerzeugung.

„Künstliche Intelligenz wird sich vorteilhaft auf die Effizienz unserer Arbeitsabläufe auswirken und somit auch zum grünen Wandel beitragen. Der Hype um KI und was mit Chat GPT und anderen Modellen alles gemacht werden kann, ist groß, aber KI wird für so viel mehr eingesetzt werden können, als wir bisher gesehen haben“, sagt Dag Wästlund.

Er selbst nutzt KI in seinem Arbeitstag durchgängig. Beim Programmieren, beim Schreiben von Berichten, bei Schulungen oder beim Erstellen eines Avatars für eine Videopräsentation im Rahmen des jährlichen internen Innovationswettbewerbs von Vattenfall.

„Das Video war in 10 Minuten fertig. Es selbst mit Kameras und Licht zu versuchen, hätte viel länger gedauert.“

Große Datenmengen

Die große Stärke der KI ist ihre Fähigkeit, große Datenmengen zu verarbeiten, zu analysieren und Schlussfolgerungen daraus zu ziehen. In Vattenfalls deutschem Pumpspeicherkraftwerk in Goldisthal  wird KI eingesetzt, um Drohnenbilder der Staumauer zu prüfen und zu analysieren und Risse zu kartieren. Im Wasserkraftwerk Juktan wurde mittels Drohnen die gesamte Anlage kartiert, sowohl oberirdisch als auch in den unterirdischen Tunneln. Anschließend wurde eine digitale 3D-Version erstellt, die bei einem geplanten Umbauprojekt zum Einsatz kommen wird. 

Im Umweltbereich

Mehrere KI-Projekte laufen bei Vattenfall aktuell im Umweltbereich. In Aberdeen, Schottland, analysiert KI, wie sich die Vögel durch den Windpark bewegen, und in Bruzaholm, Småland, wurden Auerhühner mit KI-Kameras und KI-Mikrofonen ausgestattet, um ihr Verhalten in der Zeit des Baus eines neuen Windparks zu untersuchen. 

Auch im Bereich Wasserkraft wird die Tierwelt mit Hilfe von KI untersucht. Im Kraftwerk Stornorrfors im Fluss Ume erfasst eine Kamera nicht nur die Anzahl der Fische, sondern auch deren Gesundheitszustand:

„Wir haben Algorithmen, die Pilzbefall bei Fischen erkennen. Jetzt wollen wir auch deren Länge und Gewicht analysieren, um herauszufinden, wie viel Nahrung den Fischen zur Verfügung stand. Hier gibt es viel Potenzial, und wenn wir diese Technologie an noch mehr Orten einsetzen, verschaffen wir uns einen Überblick über die Bedingungen für die Fische in unseren schwedischen Flüssen.“

Zur Betriebsoptimierung

Bei anderen Projekten geht es darum, die Methoden zur Vorhersage zu verfeinern, wann ein Bauteil in einer Anlage ausgetauscht werden muss, um ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden. Im Wärmegeschäft simuliert KI, wie in Vattenfalls Verbrennungsanlagen Schlacke entsteht, und in den Kernkraftwerken sorgt KI für eine optimierte Platzierung der Brennstäbe, je nachdem, wie sie während des Betriebs verbogen wurden.

Roboter in der Arbeitsumgebung

Wie wir wissen, befindet sich alles rasant im Umbruch. Die Sprachmodelle, die vor ein paar Jahren auf den Markt kamen, waren souverän in der Lage, Daten und Dokumente zu sortieren und zusammenzustellen. Heute können diese Tools nicht nur Text, sondern auch Audio und Video verarbeiten. Dadurch sind sie nun in der Lage, ihre Umgebung zu verstehen und mit ihr in Beziehung zu treten: Voraussetzung für die Entwicklung einer Maschine, die autonom handeln kann. 

Ein erster Schritt in diese Richtung ist die Erprobung eines Roboters, der im Kernkraftwerk Forsmark Inspektionen durchführt. Der Roboterhund Spot von Boston Dynamics ist mit einer Kamera und anderen Sensoren ausgerüstet. Er verfügt auch über einen Greifer und kann Aufträge im Kernkraftwerk ausführen, sogar in radioaktiven Bereichen. Die Tests verliefen bisher erfolgreich. Aber dieser kleine Vierbeiner ist wahrscheinlich nur der Anfang. Schon in wenigen Jahren werden Roboter vermutlich aufrecht gehen und die Größe eines Menschen haben.

„Einer der Vorteile humanoider Roboter ist, dass sie in einer Umgebung arbeiten können, die nicht extra angepasst werden muss. Und sie können gefährliche Aufgaben übernehmen oder dort eingesetzt werden, wo Menschen sich nicht aufhalten sollten. Hinsichtlich Gesundheitsschutz und Sicherheit werden wir an einen Punkt kommen, an dem wir uns fragen, ob wir einen Menschen einem Risiko aussetzen sollten, wenn es einen Roboter gibt, der die Aufgabe stattdessen übernehmen kann.“

Mehrere Unternehmen bieten heute bereits Roboter an. Die bekanntesten sind Optimus von Tesla und Figure 01 von Figure AI, aber es gibt noch andere Hersteller, auch in China. Und sie sind nicht besonders teuer. Verglichen mit einem Auto ist ein Roboter zum Beispiel mechanisch recht einfach konstruiert. Er benötigt einen Computer und einige Schrittmotoren. Das bedeutet, dass ein Roboter in Menschengröße „von der Stange“ bereits für 200.000 bis 300.000 SEK zu haben ist. 

Schnelllerner

Die Fortschritte sind bis hierher unglaublich, und alles ging sehr schnell. Ein wichtiger Teil ist, dass aktuell virtuelle Welten gebaut werden, in denen Roboter üben können. Anstatt dass jemand den Roboter für eine Aufgabe steuert oder programmiert, kann er lernen, eine Treppe hinaufzusteigen, einen Hebel in einer Schaltanlage zu betätigen oder zu tun, was auch immer von ihm gewollt wird, nur in einer virtuellen Umgebung. Der Roboter wird immer wieder scheitern, aber er kann es eine Million Mal wiederholen, wenn es nötig ist, und schließlich wird er lernen, wie es am besten geht.

„In zehn Jahren werden wir definitiv Roboter als Kollegen haben, im Außendienst, aber auch in den Büros. Ich glaube auch, dass die KI uns dabei helfen wird, neue Technologien und Materialien zu entwickeln, um den grünen Wandel voranzutreiben, so wie es in der Arzneimittelbranche bereits der Fall ist“, sagt Dag Wästlund.