Künstliche Intelligenz - Darum braucht dieses Haus 25 Prozent weniger Strom
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Künstliche IntelligenzDarum braucht dieses Haus 25 Prozent weniger Strom

Die Empa hat eine künstliche Intelligenz entwickelt, die den Strombedarf der Bewohnerinnen und Bewohner selbstständig kennenlernt, den Strom zum günstigsten Zeitpunkt bezieht und das Haus klug steuert.

von
Jan Graber
Hausgewordenes Versuchskaninchen: Im NEST-Gebäude der Empa wurde die künstliche Intelligenz erfolgreich getestet.

Hausgewordenes Versuchskaninchen: Im NEST-Gebäude der Empa wurde die künstliche Intelligenz erfolgreich getestet.

Empa/Roman Keller

Darum gehts

  • Die Strom-Steuerung in smarten Häusern wird komplizierter.

  • Die Empa hat eine künstliche Intelligenz entwickelt, die den Job übernimmt.

  • Die KI bezieht Strom zu den günstigsten Zeiten und regelt intelligent den Stromhaushalt.

  • Die KI kann bis zu einem Viertel Strom sparen.

Einst hatte ein Haus vier Wände, ein Dach, Fenster und Türen, eine Heizung, einen Boiler, Küchenapplikationen und ein paar Stromanschlüsse. Man programmierte die Heizung auf Tages- und Nachtbetrieb, der Boiler wurde vom Elektrizitätswerk gesteuert, aus Vergesslichkeit liess man das Licht brennen und wenn man Hunger hatte, warf man den Ofen an.

Das ist im Grunde auch heute noch so. Nur: Wer sich eine Photovoltaik-Anlage anschafft, die Ölheizung mit einer Wärmepumpe ersetzt, sich ein Smart Home mit Lichtsteuerung einrichtet und in der Garage das Elektroauto und das E-Bike laden möchte, hat plötzlich alle Hände voll zu tun. Wann ist der ideale Zeitpunkt, mit dem Solarstrom die Autobatterie zu laden, wann ist am günstigsten, das Wasser zu heizen? Auch werden Autobatterien bald nicht nur Strom fürs Fahren speichern, sondern auch als Stromspeicher für die Haustechnik dienen. Wann zapfe ich den Strom fürs Haus ab, so dass ich später nicht mitten auf der Autobahn stehen bleibe?

Lernen dank Belohnung

Dies alles manuell zu steuern, ist kaum möglich. Und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, nicht das Optimum herauszuholen: Die Strompreise ändern laufend und Solaranlagen liefern je nach Wetter unterschiedlich viel Strom.

Abhilfe könnte eine Künstliche Intelligenz schaffen, die vom Forscher Bratislav Svetozarevic an der Empa entwickelt wurde: Die KI soll alle Strom- und Heizsysteme auf ausgeklügelte Weise und angepasst an die Bedürfnisse der Bewohnerinnen und Bewohner steuern können. «Das Programm sammelt Daten aus allen möglichen Quellen und wertet sie aus», sagt der Forscher. Das Spektrum reicht von Wetterdaten über Sensoren im und ums Haus bis hin zur Uhrzeit und den täglichen Routinen der Bewohner. Je mehr Daten zur Verfügung stehen, umso schneller lernt das neuronale Netzwerk. Die KI kann nach einer Lernphase selbst entscheiden, welche Daten nützlich sind und welche sie ignorieren soll. Damit die KI schnell und richtig lernt, wird sie bei richtigen Entscheidungen mit Punkten belohnt – ähnlich einem Hund, der fürs gute Benehmen ein Biskuit erhält.

Digitaler Tüftler: Bratislav Svetorzarevic, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Empa, erfand und entwickelte die künstliche Intelligenz, die den Strom verteilt. 

Digitaler Tüftler: Bratislav Svetorzarevic, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Empa, erfand und entwickelte die künstliche Intelligenz, die den Strom verteilt.

jag

Feuertaufe bestanden

Belohnt werden aber auch die Hausbesitzerinnen und -besitzer: Ein fertig ausgebildetes System soll bis zu 25 Prozent Energie sparen und wegen intelligentem Strombezug zu den günstigsten Zeiten das Portemonnaie entlasten. Noch ist die KI nicht marktreif; eine erste Version soll bis Ende Jahr als Lizenz für Spezialisten der Gebäudeautomation zur Verfügung stehen. Im Forschungsgebäude NEST der Empa hat die KI ihre Feuertaufe bereits bestanden, sagt Svetozarevic. Nun gehe es darum, genügend Datensets zu konstruieren, damit sie mit allen möglichen Gebäudesystemen klarkommt.

Das Schöne sei, so ihr Erfinder, dass es keinen Ingenieur brauche, der die Steuerung programmiert: Sie weiss selbst, was zu tun ist. «Es ist wie beim Kennenlernen einer neuen Person», sagt der Forscher. Je mehr Zeit die KI mit den Bewohnerinnen und Bewohner verbringe, umso besser lerne sie ihre Bedürfnisse kennen.

Empa

Köpfchen fürs Haus

Die KI-Steuerung der Empa soll den Strom auf optimale Weise verteilen. Sie muss nicht programmiert werden, sondern lernt die Bedürfnisse der Bewohnerinnen und Bewohner selbst kennen und passt sich an Tages- und Nachtzeiten an. Um zu lernen, nutzt sie Daten aus unterschiedlichen Quellen. Je mehr Daten ihr zur Verfügung stehen, desto exakter kann sie den Stromfluss steuern.

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