5G und Machine Learning

Bis zum avisierten Start der fünften Mobilfunkgeneration ist noch viel zu tun. Im Projekt »5Gain« stehen 5G Infrastrukturen für zellulare Energiesysteme im Mittelpunkt. Entwickelt wird mit Methoden des Machine Learnings. Denn 5G ist mehr als ein neuer Funkstandard.

5Gain – 5G Infrastrukturen für zellulare Energiesysteme mit KI

Das vom BMWi-geförderte Projekt »5Gain – 5G Infrastrukturen für zellulare Energiesysteme unter Nutzung künstlicher Intelligenz« startete im Dezember 2019 mit dem Ziel, 5G Konzepte für zellulare Energiesysteme zu entwickeln und zu evaluieren.

In »5Gain« stehen die Vorteile einer 5G basierten Infrastruktur für das Management zellularer Energiesysteme im Mittelpunkt. In Kombination mit KI-Methoden ergeben sich neue Möglichkeiten einer intelligenten Netzregelung.

 

Zellulare Aufteilung und verteilte Regelung des Energienetzes

Durch den dezentralen Ausbau erneuerbarer Energiequellen mit steuerbarer Lasten und Speichern (z.B. Elektromobilität) wird die Regelung von Energiesystemen immer komplexer. Gleichzeitig soll der Ausbaubedarf des Stromnetzes auch möglichst gering gehalten werden. Unser Lösungsansatz dieser Herausforderung ist die Einteilung des Energienetzes in regionale Zellen. Jede Zelle besitzt unterschiedliche Teilnehmer und Eigenschaften und führt dezentral Last-, Einspeisemanagement und Vermarktung durch. Wir entwickeln adaptive KI-Verfahren (z.B. Reinforcement Learning), die die Regelung des individuell vorliegenden Energienetzes erlernen.

5G-gestützte Anwendungsszenarien von Cyber physikalischen Produktionssystemen
© Fraunhofer ITWM
5G-gestützte Anwendungsszenarien von Cyber physikalischen Produktionssystemen

Kommunikation über 5G-Regional Network Slices

Die Regelung von verteilten Erzeugerinnen und Erzeuger sowie Verbraucherinnen und Verbraucher erfordert eine Kommunikationsinfrastruktur, die benötigte Datenraten, Antwortzeiten und Ressourcen für unterschiedliche viele Teilnehmer zur jeder Situation (z.B. Staus, Altstadtfest) bereitstellt. Der 5G-Standard stellt durch »5G Network Slicing« eine dynamische und ortsbezogene Zusicherung von Dienstgütegarantien zur Verfügung.

Wir entwickeln Prognoseverfahren, um Kommunikationsanforderungen von Ereignissen frühzeitig zu erkennen. Hierdurch können »5G Network Slicing« regional so gewählt werden, dass benötigte Kommunikationsressourcen vor Ort bereitgestellt werden.

Abrechnung durch Smart Contracts

Die Abrechnung zwischen Erzeugenden und Verbrauchenden sollte automatisiert und sicher erfolgen. In 5Gain erproben wir das auf Basis von Smart Contracts in einer Blockchain. Weiterhin wird die Machbarkeit einer datenintensiven, automatisierten Fernwartung verteilter Infrastrukturen durch Drohnen analysiert.

 

Unsere Kompetenzen im Projekt

Auf Basis unserer methodischen Kompetenzen im Maschinellen Lernen und unserer breiten Projekterfahrung in der Überwachung und Regelung von Energienetzen entwickeln wir in 5Gain:

  1. Adaptive KI-Verfahren für die verteilte Regelung zellulärer Energiesysteme.
  2. Prognosemodelle, um Kommunikationsanforderungen bedarfsabhängig vorherzusagen.

Projektpartner

  • adesso AG
  • Dortmunder Energie- und Wasserversorgung GmbH
  • urban ENERGY
  • PHYSEC
  • Stadt Dortmund
  • RWTH Aachen
  • Technische Universität Dortmund (TUDo), Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
  • Innogy SE
BMWi gefördert
© BMWi
Angewandte nichtnukleare Forschungsförderung im 7. Energieforschungsprogramm Innovationen für die Energiewende vom 01.10.2018.