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Künstliche Intelligenz in der (Klein-)Wasserkraft 

Künstliche Intelligenz (KI) und Kleinwasserkraft sind zwei wichtige und innovative Technologien, die in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden können. Während die KI die Fähigkeit von Maschinen und Computern beschreibt, eigenständig zu lernen und Probleme zu lösen, bezeichnet die Kleinwasserkraft die Nutzung von Wasserkraft in kleinem Maßstab, um Strom zu erzeugen. Obwohl diese beiden Technologien auf den ersten Blick wenig miteinander zu tun haben, können sie dennoch gemeinsam eingesetzt werden, um die Effizienz und Nachhaltigkeit von Wasserkraftanlagen zu verbessern. 

Die Einleitung zu diesem Text hat kein Mensch verfasst. Keine Redakteur*in, keine Expert*in. Er stammt von einer künstlichen Intelligenz, von einem Programm, dass in den letzten Wochen und Monaten durch die mediale Berichterstattung große Bekanntheit erfahren hat: Chat-GPT, eine künstliche Intelligenz, mit der man Unterhaltungen führen kann, die Texte verfassen kann, Computerprogramme schreibt und noch vieles mehr zu leisten imstande ist. Gefüttert mit der Bitte “Schreibe mir einen Einleitungstext zu künstlicher Intelligenz und Kleinwasserkraft” kam der Absatz heraus, der am Beginn dieser Seite zu lesen ist, und das innerhalb weniger Sekunden. Wie Chat-GPT richtig formuliert hat, wird künstliche Intelligenz bereits jetzt in Klein- und Großwasserkraftwerken genutzt. 

Was ist künstliche Intelligenz? 

Der Begriff der “künstlichen Intelligenz” beschreibt Systeme, die ihre Umgebung analysieren und mit einem gewissen Grad an Autonomie handeln. Sie imitiert also die Fähigkeiten des Menschen. Hervorzuheben ist dabei die Imitation. Es handelt sich also nicht um eine Intelligenz, wie der Mensch sie besitzt. 

Man kann in diesem Zusammenhang zwischen einer „starken” und einer „schwachen” künstlichen Intelligenz unterscheiden. Eine starke künstliche Intelligenz hätte ein Selbstbewusstsein und wäre in der Lage, logische Schlüsse zu ziehen, also selbst zu denken. Eine solche Intelligenz existiert nicht, man kennt sich bisher nur aus Hollywood-Filmen. Eine schwache künstliche Intelligenz hingegen ist auf eine einzelne Anwendung beschränkt (beispielsweise Geräuscherkennung oder Textverarbeitung), und benötigt menschlichen Input, um zu lernen. Wie und warum funktionieren solche schwachen, künstlichen Intelligenzen? Ein einfaches Beispiel sind künstliche Intelligenzen, die auf Basis von Handlungsanweisungen Bilder erstellen können. Zunächst ist es wichtig zu verstehen, dass solchen Systeme Algorithmen, also Handlungsanweisungen, zugrundeliegen. Das System wird mit Daten gefüttert. Im Beispiel eines Zeichenprogramms werden dem Programm viele mit Schlagwörtern versehene Bilder gezeigt. Das System lernt also, wie beispielsweise ein Hund und wie eine Katze aussieht. Mit der Zeit „begreift” das System die Unterschiede zwischen den Tieren und kann dann auf den benutzerdefinierten Wunsch hin, eines der beiden Tiere zu zeichnen, dies durchführen. Diese Logik liegt – in deutlich komplexerer Form, aber vom Prinzip her ähnlich – auch anderen Anwendungsfällen von KI zugrunde. Neben solchen Zeichen- bzw. auch Textprogrammen gibt es eine Vielzahl anderer Anwendungsfälle, in denen künstliche Intelligenz bereits angewandt wird. Auch in der Klein- und Großwasserkraft und damit verbundenen Bereichen hat diese Technologie bereits Fuß gefasst, wie die folgenden Anwendungsfälle zeigen. 

KI und Anlagensteuerung 

Beispielsweise wird im Bereich der Anlagensteuerung schon mit künstlicher Intelligenz gearbeitet: In einem Kraftwerk in Bozen werden Sensoren und intelligente Steuerungsmechanismen dazu verwendet, um die stündlich zu erzeugenden Strommengen (gemäß einem Produktionsplan) zu regulieren. Ein Sammelbecken wird dabei so reguliert, dass stets das erforderliche Wasservolumen bereitsteht. Dabei werden auch die Fließzeiten des Flusses, aus dem sich das Sammelbecken speist, berücksichtigt. Auch bei starken Schwankungen des Wasserstandes, wie bei der Schneeschmelze oder bei Starkregen, greift das intelligente System automatisch ein.  

KI und Fischwanderhilfen 

 Vor einigen Jahren wurden bei einer Fischtreppe in Schweden ein Fischerkennungssystem installiert. Mit Hilfe einer künstlichen Intelligenz können sowohl die Größe als auch ein eventueller Pilzbefall der Fische erkannt werden. Es kann ebenso festgestellt werden, ob Fische aus einer Zucht oder einem Wildbestand stammen (im Falle der Zucht werden Lachse eine Rückenflosse abgeschnitten). Es kann ebenfalls ermittelt werden, wie viele Fische die Fischwanderhilfe hinauf- und hinabsteigen, was das Monitoring erheblich vereinfacht. Die künstliche Intelligenz kann die Fische auch den jeweiligen Arten zuordnen. Langfristig soll dies dabei helfen, invasive Arten zu stoppen. Nicht erwünschte Fischarten sollen dadurch am Passieren der Anlage gehindert werden. 

KI und Sicherheit 

 Im Bereich der Kraftwerkssicherheit gibt es ebenfalls Anwendungsfälle: Im Kraftwerk Rabenstein wird momentan ein Sicherheitssystem getestet, das anhand von Geräuschen Schäden am Kraftwerk frühzeitig erkennen kann: An verschiedenen Stellen im Kraftwerk sind Mikrophone verbaut, welche die Kraftwerksgeräusche an eine künstliche Intelligenz senden, die diese auswertet. In einem ersten Schritt lernt das System, wie sich das Kraftwerk im Normalbetrieb anhört. Ist diese Lernphase abgeschlossen, erkennt das System mögliche Störungen am Kraftwerk anhand der veränderten Geräuschmuster. Durch dieses Frühwarnsystem können Schäden am Kraftwerk verhindert und damit Kosten gesenkt werden. 

KI im Strommarkt 

Abseits vom Kraftwerk, aber dennoch für die (Klein-)Wasserkraft relevant sind die Einsätze künstlicher Intelligenz im Stromsektor. Auch dort werden Algorithmen und KI eingesetzt, beispielsweise beim sogenannten „energy forecasting”. Dort werden mit Hilfe der neuen Technologie genauere Prognosen getroffen: In unserem Stromnetz muss stets dieselbe Menge an Energie zugeführt werden wie abgenommen wird. Um besser voraussehen zu können, wann der Energieverbrauch zunimmt und sinkt, wird künstliche Intelligenz unter anderem mit historischen Verbrauchsdaten, Wetterdaten und vielem mehr versorgt. Auf Basis dessen kann der Computer dann genauere Prognosen hinsichtlich des Energiebedarfs in naher Zukunft stellen. Dies ist nicht nur für die Planung der Energiegewinnung verschiedener Kraftwerke sinnvoll, sondern stabilisiert dadurch auch das Stromnetz im Gesamten. 

Ein weiteres Beispiel wie künstliche Intelligenz genutzt werden kann, ist im Bereich der Wartung von Strommasten. Die APG (Austrian Power Grid) führt momentan ein Projekt durch, in dem sie versucht, KI in Verbindungen mit Drohnenflügen zu verwenden, um den Zustand von Schutzbeschichtungen von Strommasten automatisiert zu inspizieren. Dabei erstellt die künstliche Intelligenz zunächst eine Flugroute für die Drohne. Von besagter Drohne werden dann mehrere tausend Fotos gemacht, auf Basis derer ein digitales Modell erstellt wird. Dieses wird von der künstlichen Intelligenz dazu verwendet, um die Qualität des Anstrichs zu prüfen. Bis 2024 soll die Technologie soweit fortgeschritten sein, dass sie standardmäßig eingesetzt werden kann. 

Auch für die Wartung von Strommasten wie diesem könnte zukünftig künstliche Intelligenz eingesetzt werden

Kritik & Vorsicht  

So vielseitig künstliche Intelligenz auch ist und so spannend die Möglichkeiten, die sich daraus eröffnen, auch sein mögen, so sind doch noch einige Fragestellungen offen: Von Fragen hinsichtlich des Datenschutzes (sowohl von Trainingsdaten als auch von den Eingaben, die der Mensch macht) bis hin zur Diskussion, welche Implikationen die neue Technologie auf Arbeitsplätze haben wird, gibt es viele Kritikpunkte. Genauso ist es fraglich, ob eine KI einen Menschen selbst in den abgegrenzten Anwendungsfeldern wirklich ersetzen kann. Ein gangbarer Mittelweg wäre wohl, die fortschreitende Entwicklung zwar anzunehmen und diese in den unterschiedlichsten Bereichen zu integrieren, sich aber nie komplett auf diese Technologie zu verlassen und die Ergebnisse der KI stets kritisch zu hinterfragen. 

Wir stehen erst am Anfang  

Zukunftsprognosen sind immer mit Vorsicht zu verstehen. Man kann jedoch durchaus davon ausgehen, dass wir im Bereich der künstlichen Intelligenz erst ganz am Anfang stehen, vor allem wenn man die Zeitspanne, seit der es diese Technologie gibt, ins Verhältnis dazu setzt, wozu die Systeme bereits zu leisten imstande sind. Ein abschließender Hinweis im Sinne der Transparenz: Bis auf den ersten Absatz wurde dieser Artikel nicht von einer künstlichen Intelligenz, sondern einem realen Menschen geschrieben. 

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