IntelliWind: Intelligent systems for autonomous Wind power plant operations

Auf einen Blick

• Der Betrieb von Windparks läuft meistens noch ohne die Nutzung von Künstlicher Intelligenz. Angesichts des wachsenden Anlagenbestandes und des Fachkräftemangels wird aber künftig ein weitgehend autonomer Betrieb notwendig.
• Die Ausbildung von Ingenieurinnen und Ingenieuren ist dafür bisher nicht ausgelegt. Das erforderliche breite multidisziplinäre Kompetenzprofil wird nicht vermittelt.
• Hier setzt das internationale Verbundprojekt IntelliWind ein: Ziel ist es, die nächste Generation von multidisziplinären Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern auszubilden, die intelligente Systeme zur Unterstützung des autonomen Betriebs von Windenergieanlagen entwickeln. 

Herausforderung

Der Betrieb von Windparks steuert auf einen Engpass zu: Künftig werden mehr Windenergieanlagen ihren Beitrag für eine klimafreundliche Energieversorgung leisten. An qualifiziertem Fachpersonal für Service und Wartung besteht aber schon jetzt ein Mangel, der sich absehbar verschärfen wird. Dass Windparks oft schwer erreichbar sind – vor allem offshore – macht Einsätze in den Parks zudem teuer und aufwändig.

Die Lösung für beide Probleme ist ein weitgehend autonomer Betrieb der Parks. Er erfordert allerdings den Einsatz von Entscheidungsmodellen und fortgeschrittenen KI-Techniken, die noch nicht Stand der Technik sind. Um diese erfolgreich zu entwickeln, brauchen die beteiligten Ingenieurinnen und Ingenieure ein breites multidisziplinäres Kompetenzprofil. Die derzeitigen Bildungssysteme sind aber bislang nicht darauf ausgerichtet, Fachleute mit solch breiten Fähigkeiten auf dem erforderlichen Kompetenzniveau auszubilden.

Lösung

Hier setzt das europäische Verbundprojekt IntelliWind an. Dabei verfolgt es einen Forschungs- und einen Ausbildungsschwerpunkt. Übergeordnetes Ziel ist es, die nächste Generation von multidisziplinären Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern auszubilden, die intelligente Systeme zur Unterstützung des autonomen Betriebs von Windenergieanlagen entwickeln. 16 Doktorandinnen und Doktoranden werden bei den verschiedenen Projektpartnern eingesetzt, um auf konkrete Forschungsfragen industrieverwertbare Antworten zu geben. Ziel der Forschungsprojekte ist, die menschliche Beteiligung deutlich zu reduzieren.

Thematisch konzentriert sich IntelliWind auf mehrere Schwerpunkte, darunter:

• Beschaffung und Aufbereitung zuverlässiger Daten und Methoden zur Bewertung des aktuellen Zustands der Anlagen sowie eines Portfolios verfügbarer Abhilfemaßnahmen und deren Auswirkungen,
• Definition klarer Kriterien zur Bewertung der für die Robustheit, Unsicherheit und Vertrauenswürdigkeit dieser KI-Technologien sowie
• Aufbau eines KI-Entscheidungsfindungsprozesses, der die gesamte Kette von der Informationsverarbeitung über Erkenntnisse bis hin zu optimalen Geschäftsentscheidungen abdeckt.

Am Fraunhofer IWES wird eine der Doktorandinnen bzw. Doktoranden beschäftigt sein. Inhaltlicher Schwerpunkt ist hier die Verbesserung der Datenqualität und deren Auswertung. 

Mehrwert

In ersten Schritt führt IntelliWind zu einem effektiveren Betrieb von Windparks. Durch KI-gestützte Entscheidungsprozesse werden menschliche Ressourcen für andere Aufgaben frei. Zudem wird das Projekt zu einem Umdenken über die Ausbildung zukünftiger Ingenieurwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler in der Windenergieforschung führen: weg von klassischen technischen Aufgaben hin zu Entwurf, Analyse und Interaktion mit automatischen Maschinenalgorithmen.