Wie lässt sich die Energieversorgung eines Unternehmens angesichts nahender gesetzlicher Fristen und neuer Technologien zukunftssicher und nachhaltig umgestalten? Um diese Frage zu klären und eine fundierte Strategie zu entwickeln, startete ein oberbayerisches Recyclingunternehmen gemeinsam mit dem Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg ein KI-Anwendungsprojekt. Das Ergebnis ist eine Roadmap, die den Weg für ein intelligentes, vorausschauendes Energiemanagement ebnet.
Kreislaufwirtschaft mit hohem Energiebedarf
In der Recycling- und Entsorgungsbranche spielen effiziente Stoffströme eine zentrale Rolle. Doch nicht nur die gesammelten Materialien, auch die eigene Energieversorgung muss im Sinne der Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit intelligent gesteuert werden. Vor dieser Aufgabe stand die Wurzer Umwelt GmbH. Das 1984 gegründete Familienunternehmen mit Hauptsitz im oberbayerischen Eitting hat sich mit rund 420 Mitarbeitenden auf moderne Umweltdienstleistungen spezialisiert. Das Leistungsportfolio reicht von der Kompostierung kommunalen Biomülls über eine Gewerbe-Müll-Sortieranlage bis hin zur Altholzaufbereitung und der Verarbeitung mineralischer Abfälle. Auch im Bereich der regenerativen Energieerzeugung ist der Betrieb durch eigene Biogas- und Photovoltaikanlagen bereits aktiv.
Strikte Fristen erfordern strategisches Handeln
Die Motivation für das KI-Projekt entsprang ganz konkreten unternehmerischen Meilensteinen: Bis zum Jahr 2030 plant die Wurzer Umwelt GmbH den Bau eines neuen Bio-Energie-Zentrums mitsamt eines Heizkraftwerks. Zudem fällt der Betrieb in den Jahren 2032 und 2034 aus der EEG-Umlage heraus. Das klare Ziel war es daher, das bestehende Energiemanagementsystem (EMS) mit Blick auf diese festen Deadlines rechtzeitig und effizient umzugestalten.
Dabei galt es, den zukünftigen Einsatz von Technologien wie Batteriespeichern, elektrifizierten Fahrzeugen und Wasserstoff von Beginn an in die Planung einzubeziehen. Um die vielschichtigen Zusammenhänge und deterministischen Bilanzen bestmöglich in Einklang zu bringen und flexibel auf Änderungen reagieren zu können, suchte das Unternehmen nach einer datengetriebenen Lösung.
Gemeinsame Entwicklung einer Prognose-Lösung
Das Projektteam von Wurzer, holte sich für dieses Vorhaben Expertise beim Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg. Die Leitmaxime für die zukünftige strategische Ausrichtung formulierte das Unternehmen dabei klar: Man wolle bei solch weitreichenden Entscheidungen besser handeln als nur aus dem Bauch getrieben vorzugehen und habe sich daher Unterstützung gesucht, so Donata Huber, Projektmanagerin bei Wurzer Umwelt.
Gemeinsam mit den Experten Vincent Kalchschmid und Sebastian Maier vom Fraunhofer IGCV wurde in einem KI-Anwendungsprojekt eine gestützte Energiesystem-Roadmap mit Hilfe einer Simulation erarbeitet.
Von der Theorie zur anwendbaren Software
Im Projektverlauf entstanden zwei sich ergänzende Lösungswege. Zum einen lieferte ein Modell zur Speicheroptimierung und Lastendimensionierung fundierte, zahlenbasierte Ergebnisse zur Auslegung künftiger Energiespeicher.
Zum anderen wurde ein probabilistischer Ansatz verfolgt, aus dem ein KI-gestütztes Prognose-Tool hervorging. Diese Anwendung, die als ausführbare Web-App umgesetzt wurde, ermöglicht eine 7-Tage-Prognose der Gesamtlast. Dadurch lassen sich beispielsweise auch saisonale Schwankungen im Energieverbrauch und in der Erzeugung zuverlässig abbilden und vorhersagen.
Probabilistische Energieprognose
In komplexen Energiesystemen, in denen Erzeugung (z. B. durch Sonne oder Biogas) und Verbrauch ständigen Schwankungen unterliegen, reichen starre Durchschnittswerte oft nicht aus. Eine probabilistische Prognose nutzt historische Daten und Algorithmen, um nicht nur einen einzelnen, absoluten Erwartungswert zu berechnen, sondern auch die Wahrscheinlichkeit verschiedener Szenarien abzubilden. Für Unternehmen bedeutet das: Sie wissen nicht nur, wie viel Energie voraussichtlich am nächsten Dienstag benötigt wird, sondern können auch Lastspitzen oder Engpässe mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit vorhersehen und so Speichersysteme optimal steuern.
„Was wir jetzt auf jeden Fall gelernt haben, ist, dass Energiesystem-Anpassungen, die vielleicht auf den ersten Blick sehr teuer wirken, in Zukunft durchaus auch kostenseitig in den Rahmen kommen können, wo sie interessant werden.“
Vincent Kalchschmid, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg
Grundstein für ein smartes Energiemanagement der Zukunft
Eine Herausforderung während der agilen Umsetzung war die anfängliche Datenqualität. Historische Daten für das Modell lagen teils nur in geringem Umfang vor oder waren für die neuen Anforderungen bereits veraltet.
Das entwickelte Tool ist jedoch exakt auf Skalierbarkeit und zukünftiges Wachstum ausgelegt: Das System bietet der Wurzer Umwelt GmbH die Möglichkeit, jederzeit unkompliziert neue, aktuelle Daten (beispielsweise im CSV-Format) einzulesen. Mit jedem neuen Datenpunkt lernt das System dazu, wodurch die Vorhersagen der Gesamtlast kontinuierlich präziser werden.
„Das Projekt hat gezeigt, welche Mehrwerte entstehen, wenn man Nachhaltigkeit und KI zusammenbringt. Unternehmen sollten sich öfter trauen, diese Themen gemeinsam zu betrachten.“
Vincent Kalchschmid, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg
Durch das Projekt wurde das Fundament für ein vorausschauendes, datenbasiertes Energiemanagement gelegt. Für die anstehenden Schritte auf dem Weg zum geplanten Bio-Energie-Zentrum 2030 ist das Unternehmen sehr motiviert.
Video zum Projekt