Kompetenzzentrum für innovative Geschäftsmodelle

Projektteam „KI-unterstützter Marktplatz für regional erzeugten EE-Strom basierend auf dynami-schen Preismodellen“; Bildrechte: Olesja Brucker

Da die Geschäftsmodelle vieler Unternehmen auch auf der Ostalb bislang meist noch zu wenig im Hinblick auf die Megatrends wie Digitalisierung, künstliche Intelligenz, Konnektivität, Smart City und Homeoffice innoviert wurden, ist es zeitkritisch, den systematischen Transformationsprozess einzuleiten. Die für die erfolgreiche Entwicklung und Umsetzung dieser neuen auf künstlicher Intelligenz basierten Geschäftsmodelle erforderlichen digitalen und methodischen Kompetenzen und Ressourcen sind bei vielen Unternehmen noch nicht vorhanden, sondern müssen erst entsprechend aufgebaut werden. Genau hier setzt das im Rahmen der sog. KI-Werkstatt Mittelstand durch das EFRE-Programm der Europäischen Union im Rahmen des Regio Win2030, das Land Baden-Württemberg, dem Ostalbkreis und der Stadt Aalen geförderte Forschungsprojekt „KI-unterstützter Marktplatz für regional erzeugten EE-Strom basierend auf dynamischen Preismodelle“ der Hochschule Aalen an. 

Auch auf der Ostalb ist das Vorantreiben der Energie- und Mobilitätswende eines der vorrangigen Themen. Um die Stromversorgung nachhaltiger zu gestalten, bedarf es innovativer Geschäfts- und Preismodelle sowie regionaler auf künstlicher Intelligenz (KI) gestützter Prognosen für das regionale Angebot von Strom aus Photovoltaik-Anlagen und die entsprechende Nachfrage nach Strom in der Region. Diese KI-gestützten Prognosen sind der erste Schritt, um den Stromverbrauch über Geschäfts- und dynamische Preismodelle steuern zu können. Unter der Leitung von Prof. Dr. Anna Nagl und dem energiewirtschaftlichen Experten Dr. Karlheinz Bozem sowie dem Informatik-Professor Dr. Carsten Lecon der Hochschule Aalen wird an dieser Thematik derzeit gemeinsam mit dem Autohaus Widmann und der Spedition Brucker sowie der OstalbBürgerEnergie auf der Ostalb geforscht. Von politischer Seite wird dieses Forschungsprojekt vom Bundestagsabgeordneten Roderich Kiesewetter unterstützt. Die Abstimmung mit den Projektpartnern erfolgt in regelmäßig stattfindenden Design Thinking-Workshops.

KI-basierte Plattform als digitaler Marktplatz für Strom aus erneuerbaren Energien

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde anhand sehr umfassender über mehrere Jahre zurückgehender Erzeugungs- und Verbrauchsdaten eine integrierte KI-basierte Plattform entwickelt und trainiert. Mit dieser Plattform wird es mittels dynamischer Preismodelle gelingen, die regionale Nachfrage und das regionale Angebot von Strom aus erneuerbaren Energien auf einem auf künstlicher Intelligenz aufgebauten digitalen Marktplatz in Einklang zu bringen. Hierbei ist die künstliche Intelligenz zur Prognose der Erzeugungsdaten von PV-Anlagen und der Nachfrage nach Strom aus erneuerbaren Energien u.a. zur Ladung von E-Fahrzeugen und weiteren Stromverbrauchern wesentlich.

Um diese Plattform realisieren zu können, wurden zwei KI-Modelle trainiert, welche anhand von Wetterdaten aus der Vergangenheit und den Stammdaten der PV-Anlagen jeweils eine Prognose für die Erzeugung von PV-Strom und eine Prognose für den Stromverbrauch an ausgewählten Standorten des Autohauses Widmann und der Spedition Brucker liefern. Damit kann der Stromverbrauch entsprechend gesteuert und an die eigene Stromerzeugung angepasst und so der jeweils zur Verfügung stehende PV-Strom optimal genutzt werden. Mit der umfangreichen Datenaufarbeitung und ausgiebigen Evaluierungen konnte ein nahezu optimales Regressionsmodell zur Prognose der Erzeugung trainiert werden, welches für nahezu jede Situation eine zutreffende Erzeugung von PV-Strom vorhersagen kann. Zudem konnte ein Zeitreihenmodell trainiert werden, welches den Stromverbrauch am jeweiligen Standort prognostiziert. Das Modell ist sogar in der Lage, Feiertage, an denen kein regulärer Stromverbrauch stattfindet, zu berücksichtigen. Die beiden KI-Modelle bieten nun eine gute Basis für die Entwicklung der entsprechenden Geschäfts- und Preismodelle.

Zur Entlastung des öffentlichen Verteilnetzes der Ostalb und der optimalen Nutzung des regional/lokal erzeugten EE-Stroms soll der regional/lokal erzeugte Strom möglichst auch regional/lokal durch die Prosumer verbraucht werden, das bedeutet:

• Die regionale/lokale PV-Stromerzeugung auf der Ostalb muss über ein regional/lokal trainiertes KI-Modell möglichst genau prognostiziert werden können
• Der regionale/lokale PV-Stromverbrauch auf der Ostalb muss über ein regional/lokal trainiertes KI-Modell möglichst genau prognostiziert und gesteuert werden können
• Für die Steuerung wird ein KI-basiertes dynamisches Preismodell benötigt, das dem Paradigmenwechsel bedingt durch die Energiewende Rechnung trägt

Die auf der Ostalb flächendeckende Weiterentwicklung der Plattform- und der KI-basierten Geschäfts- und Preismodelle sowie das Management der Plattform sollte durch ein Start-up von akademischen Mitarbeiter:innen dieses Forschungsprojektes und Absolvent:innen der Hochschule Aalen durchgeführt werden. Hierdurch kann der Know-how- und Kompetenztransfer zwischen der Hochschule Aalen und dem Start-up und damit der regionalen Wirtschaft auf der Ostalb in beide Richtungen erfolgen und es entsteht eine win-win-Situation.

Im Rahmen des Forschungsprojektes der KI-Werkstatt Mittelstand (gefördert durch das EFRE-Programm der Europäischen Union im Rahmen des Regio Win2030, das Land Baden-Württemberg, den Ostalbkreis und der Stadt Aalen) finden ca. alle zwei Monate während der Projektlaufzeit mit den Projektpartnern Design Thinking Workshops statt.

Gemeinsam mit dem Forschungsprojektteam der Hochschule Aalen unter der Leitung von Prof. Dr. Anna Nagl und dem Energie-Experten Dr. Karlheinz Bozem, dem Autohaus Widmann, der Spedition Brucker - Logistik die bewegt sowie der OstalbBürgerEnergie entwickeln wir innovative zukunftsfähige Geschäftsmodelle und eine integrierte digitale KI-gestützte Plattform.

Diese Plattform wird basierend auf innovativen dynamischen Preismodellen die regionale und lokale Nachfrage sowie das regionale und lokale Angebot von Strom aus erneuerbaren Energien auf einem auf künstlicher Intelligenz aufgebauten digitalen Marktplatz in Einklang bringen.

7th E-Mobility Power System Integration Symposium | Copenhagen, Denmark | 25 September 2023

12. EUROPEAN CONFERENCE ON RENEWABLE ENERGY SYSTEMS   Mallorca/Spain  16-17 May 2024

Kick-off Design Thinking Workshop mit den Projektpartnern bei der Fa. Widmann; Bildrechte: Hochschule Aalen, Prof. Dr. Anna Nagl

Künstliche Intelligenz auch für mittelständische Unternehmen

Da die Geschäftsmodelle in vielen mittelständischen Unternehmen bislang meist noch zu wenig im Hinblick auf die Megatrends wie Digitalisierung, künstliche Intelligenz, Big Data, Konnektivität, Smart City, Servitization oder Homeoffice innoviert wurden, ist es sehr wichtig, den systematischen Transformationsprozess zeitnah einzuleiten. Die für die erfolgreiche Umsetzung dieser Geschäftsmodelle erforderlichen digitalen Kompetenzen und Ressourcen sind allerdings in vielen Fällen noch nicht im erforderlichen Umfang vorhanden, sondern müssen erst entsprechend aufgebaut werden.

So ist es dem Forschungsprojektteam unter der Leitung von Prof. Dr. Anna Nagl und dem Expert tothe team Dr. Karlheinz Bozem sowie dem Informatik-Professor Dr. Carsten Lecon gelungen, bei der Ausschreibung der Hochschule Aalen im Rahmen der KI-Werkstatt Mittelstand erfolgreich zu sein. Ziel dieses neuen von der EU, dem Land Baden-Württemberg, dem Ostalbkreis und der Stadt Aalen seit Januar 2023 für 18 Monate an der Hochschule Aalen geförderten Forschungsprojektes ist es, gemeinsam mit dem Autohaus Bruno Widmann und der Spedition Brucker sowie der OstalbBürgerEnergie innovative zukunftsfähige Geschäftsmodelle und eine integrierte digitale Plattform zu entwickeln. Diese Plattform wird basierend auf innovativen dynamischen Preismodellen die regionale und lokale Nachfrage sowie das regionale und lokale Angebot von Strom aus erneuerbaren Energien auf einem auf künstlicher Intelligenz aufgebauten digitalen Marktplatz in Einklang bringen. Hierbei ist die künstliche Intelligenz zur Prognose der Erzeugungsdaten von PV-Anlagen und der Nachfrage nach Strom aus erneuerbaren Energien u.a. zur Ladung von E-Fahrzeugen und weiteren Stromverbrauchern wesentlich. Von politischer Seite wird dieses Forschungsprojekt der KI-Werkstatt Mittelstand vom Bundestagsabgeordneten Roderich Kiesewetter unterstützt.

Projekt Steckbrief

KI-unterstützter Marktplatz für regional erzeugten EE-Strom basierend auf dynamischen Preismodellen (KI-REN Marktplatz)

1. Projektbeteiligte Hochschule Aalen:
Prof. Dr. Anna Nagl & Prof. Dr. Carsten Lecon sowie Christina Neufeld, Jannik Rößler und Jonas Holzinger

2. Industrie-Partner: 
1. Autohaus Bruno Widmann GmbH & Co. KG, Lisa Widmann, Geschäftsführerin, Carl-Zeiss-Str. 49, 73430 Aalen
2. Spedition Brucker GmbH, Arno Brucker, Geschäftsführer, Daimlerstr. 15-20, 73431 Aalen
3. OstalbBürgerEnergie eG, Hans-Peter Weber, Vorstandsmitglied, Im Hasennest 9, 73434 Aalen
Experts to the team:
4. Roderich Kiesewetter, MdB, Platz der Republik 1, 11011 Berlin
5. bozem | consulting associates | munich, Dr. Karlheinz Bozem, Inhaber, Kunstmannstr. 5, 80997 Muenchen

3. Kurzbeschreibung:
Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung und Umsetzung einer integrierten Plattform, die basierend auf der KI zur Prognose von Verbrauchs- und Erzeugungsdaten die regionale/lokale Nachfrage und das regionale/lokale Angebot von Strom aus erneuerbaren Energien auf einem Marktplatz mittels dynamischer Preismodelle bestmöglich in Einklang bringt

4. Angestrebter Impact:
Regionale Unterstützung der Energie- und Mobilitätswende unter Nutzung der Potenziale der Digitalisierung und KI