Tema

Synkad el med uppkopplade hushåll

Med hjälp av AI kan det bli möjligt att optimera vår energianvändning genom att synka el från olika typer av producenter och sedan distribuera elen dit den behövs för stunden. Systemet kräver dock än mer uppkopplade hem och med det följer risken för integritetsintrång.

Vårt energisystem blir alltmer distribuerat: från att nästan all el tidigare levererades från några få centralt placerade anläggningar, främst kärn- och vattenkraftverk, blir källorna succesivt fler, däribland vind- och solkraftsparker. Parallellt blir alltfler konsumenter småskaliga producenter, så kallade prosumenter, vilka ibland konsumerar och ibland producerar energi, exempelvis med hjälp av solpaneler på taken.

Energi där den behövs som mest

I takt med att banden till de fossila källorna klipps, ökar inte bara trycket på de förnybara källorna. De måste också synkas på ett smidigt och säkert sätt så att energin slussas vidare dit de för stunden bäst behövs.

– Ska jag värma huset eller ladda bilen just denna timme? En människa ska inte behöva fatta den typen av operativa beslut, det ska en dator kunna göra, säger Vahid Nik, forskare och vetenskaplig koordinator till ett nytt forskningsprojekt, COLLECtiEF, som EU finansierar med fyra miljoner euro för att den här knuten ska lösas på ett säkert sätt. Till sin hjälp har de AI-baserad kollektiv intelligens.

Kollektiv intelligens uppstår i samarbeten mellan: 1) data-information-kunskap; 2) mjukvara-hårdvara; och 3) experter eftersom alla tre samarbetena kontinuerligt lär sig av feedback för att producera kunskap i rätt tid för rätt beslut. Alla tre samarbetena fungerar bättre tillsammans än vad respektive del skulle gjort individuellt.

Med mer tillgänglig data och ökat informationsutbyte ökar dock risken för säkerhets- och integritetsintrång, något som exempelvis skulle kunna leda till inbrott efter en hackad mätning av en villas minskade energianvändning under semestern. Ett av delmål i projektet är därför att hitta en lösning för att minska risken för integritetsintrång.

Reagera på förväntade beteenden

I en villa eller fastighet finns redan idag någon typ styrenhet som reglerar tillförseln av värme, till exempel av fjärrvärme. Men den reglerar normalt sett endast utifrån aktuell utomhustemperatur.

Flera experter och forskare arbetar för att regulatorsystemen också ska kunna agera utifrån förväntade mänskliga beteenden, möjliggjort av AI som analyserar och drar slutsatser utifrån tidigare datamängder. Sådana försök finns i sin linda och börjar så smått komma ut på marknaden.

Dessa styrenheter kommer också att öka informationsutbytet mellan fastigheterna för att jämna ut energiförbrukningen, så att inte alla behöver ladda elbilen eller värma huset vid exakt samma tidpunkt.

Säkert, samordnat och stödjande

I det nya projektet kommer forskare och experter från sex EU-länder delta i denna utveckling och då framförallt ha tre mål i sikte:

  • att de uppkopplade systemen inte äventyrar den personliga integriteten eller säkerheten
  • att energi från el kan användas för att tillföra kyla och värme på ett mer samordnat sätt än idag
  • att göra det möjligt för byggnader och energisystem att stödja varandra vid extrema väderhändelser.

När det gäller den andra punkten, att tillvara överskott av el för att göra kyla och värme, finns ingen väl fungerande metod för det idag. Men enligt forskarna kan det bli möjligt:

– Här finns en möjlighet att tillvarata det faktum att värme- och kylsystem har en inneboende termisk tröghet. Medan elsystem blixtsnabbt måste korrigeras för vår elkonsumtion, gör det ingenting om det finns en eftersläpning i tillförsel av kyla och värme. Minskar till exempel värmen något från elementet tar det oftast flera timmar innan någon i rummet märker det, säger Christian Johansson, VD på NODA som är ett av de företag som ingår i projektet.

Idén är till exempel denna: En hel del el från vindkraft går till spillo idag. Varför inte låta överskottet absorberas av fjärrvärmenätet via en värmepump?

– Det kan bli möjligt om det finns teknik som gör det möjlighet för producenter, energislag och fastighetsägare att automatiskt samordna sin energianvändning med varandra.

Begränsa mängden data

För att överföringen ska fungera i en större skala måste den automatiseras och bli självlärande med hjälp av AI-baserad kollektiv intelligens. Tekniken som tas fram kommer sedan att kombineras med andra tekniker såsom ”differential privacy” för att säkerställa att användarnas data används på ett säkert sätt.

Av säkerhetsskäl är det viktigt att begränsa mängden data som överförs samt att se till att IT-systemen uppdateras sparsamt och inte heller behöva köra tunga beräkningar. Sådant ökar kostnaderna. Om IT-lösningarna blir för dyra finns risk att de inte används, påpekar Vahid Nik:

– Många byggnader i Europa är gamla och det kostar mycket att förbättra IT-systemen för alla i stor skala. Enklare och billigare metoder behövs.

– Slutmålet med hela projektet är att bidra till ett hållbart och klimatresilient samhälle, säger Vahid Nik.

Vetenskaplig artikel:

Using collective intelligence to enhance demand flexibility and climate resilience in urban areas, Science Direct.

Kontakt:

Vahid Nik, docent vid Lunds tekniska högskola, vahid.nik@byggtek.lth.se

Christian Johansson, VD, NODA, christian.johansson@noda.se

Fotnot:

Forskningsprojektet COLLECtiEF fick högsta möjliga ranking, 15 av 15, av den vetenskapliga grupp inom EU:s ramprogram för forskning och innovation, Horizon 2020, som bedömde projektets kvalitet och potential. Tre av 63 ansökningar fick finansiering.

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Synkad el med uppkopplade hushåll

 lästid ~ 4 min