Wie KI und Digitalisierung die Energiewende vorantreiben

Von smarten Stromnetzen über automatisierte Energiemanagementsysteme bis hin zu KI-gestützten Prognosen: Moderne Technologien sind die versteckten Treiber der Transformation unseres Energiesystems. Fünf Innovationen, die dabei besonders wichtig sind.

Die größte Herausforderung bei Wind- und Solarenergie ist ihre Wetterabhängigkeit. Wind- und Solaranlagen liefern schließlich nur dann Strom, wenn der Wind weht beziehungsweise die Sonne scheint. Deshalb schwankt ihre Leistung je nach Wetterlage und Tageszeit. Hier kommt künstliche Intelligenz ins Spiel: Durch die Analyse großer Datenmengen – etwa Wetterdaten, historische Erzeugungsmuster oder Verbrauchsspitzen – kann KI die Energieproduktion aus erneuerbaren Quellen präzise vorhersagen und Empfehlungen für den Einsatz von Speichern oder die Zuschaltung konventioneller Kraftwerke geben. So lässt sich genau planen, wann und wie viel Strom zur Verfügung stehen wird und wie dieser effizient verteilt oder gespeichert werden kann.

Forschende der Universität Salamanca haben in einer Studie untersucht, wie sich die Vorhersagegenauigkeit von Solarstrom durch den Einsatz künstlicher Intelligenz verbessern lässt. 
Dafür verglichen sie verschiedene KI-Modelle mit klassischen Prognosemethoden. Das Ergebnis: Besonders das sogenannte SVR-Modell (Support Vector Regression) konnte deutlich präzisere Vorhersagen zur Sonneneinstrahlung treffen – und damit auch zur Stromproduktion von Solaranlagen. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren lag der Prognosefehler um bis zu zehn Prozent niedriger.

Intelligente Netze bilden das digitale Rückgrat der Energiewende. Sie ermöglichen es, Stromerzeugung, -verbrauch und -speicherung in Echtzeit zu erfassen und effizient zu steuern. Diese digitalen Stromnetze – sogenannte Smart Grids – verknüpfen Erzeugende, Verbrauchende und Speicher miteinander und tauschen kontinuierlich Daten aus. So entsteht ein dynamisches System, das sich flexibel an aktuelle Anforderungen anpassen kann. Dadurch können Netzbetreiber mithilfe von Sensoren, IoT-Geräten und automatisierten Steuerungssystemen auf Schwankungen im Netz reagieren – etwa indem sie Lastspitzen ausgleichen oder überschüssigen Strom gezielt in Speicher leiten.

Studien des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) zufolge können intelligente Netze bis zu 30 Prozent effizienter arbeiten als herkömmliche Stromnetze. So tragen Smart Grids maßgeblich zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Kostensenkung bei, was die Energiewende wirtschaftlicher und nachhaltiger macht.

Laut Verbraucherzentrale können Haushalte mithilfe smarter Energiemanagementsysteme erhebliche Einsparungen bei den Stromkosten erreichen, insbesondere in Kombination mit Photovoltaikanlagen und Batteriespeichern.

Um die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien flexibel an den Bedarf anzupassen, bündeln immer mehr Anbieter unterschiedliche Anlagen wie Photovoltaik, Windkraft, Biogas, Speicher sowie Blockheiz- und Wasserkraftwerke zu sogenannten „virtuellen Kraftwerken“ oder „Schwarmkraftwerken“. So werden viele kleine Anlagen digital zu einem zentral steuerbaren großen System, das sich gemeinsam steuern lässt – fast so, als wären sie ein einziges großes Kraftwerk. Das schafft Flexibilität und erhöht die Versorgungssicherheit, auch wenn einzelne Quellen ausfallen oder wetterbedingt schwanken.

Weitere Informationen zum Thema lesen Sie im Artikel „Dezentrale Energieversorgung: Intelligente Energie durch virtuelle Kraftwerke“.

Dank KI und Big Data lassen sich große Mengen an Energieverbrauchsdaten analysieren, um ineffiziente Prozesse zu erkennen und gezielt zu verbessern, beispielsweise in der Industrie. Mithilfe von KI können im Anschluss automatisch Verbesserungsvorschläge generiert werden. Das befähigt Unternehmen nicht nur dazu, ihre Energiekosten zu senken, sondern verbessert auch ihre CO₂-Bilanz.

Ob Stromnetze, Solaranlagen oder Produktionsprozesse – die Energiewende wird nur mit digitaler Unterstützung gelingen. KI und moderne Datentechnologien sorgen für bessere Planbarkeit, höhere Effizienz und geringere Kosten. Für Unternehmen ebenso wie für Verbraucher:innen eröffnen sich so neue Chancen, aktiv zur Energiewende beizutragen.