Wie sich Versorgungsunternehmen mit Daten und KI auf extreme Wetterbedingungen vorbereiten können

Extreme Wetterereignisse können sowohl für Menschen als auch für die Umwelt katastrophal sein. Sturzfluten, Hurrikane und Winterstürme haben auch gravierende Auswirkungen auf die Versorgungsbetriebe. Da Elektrizität das Rückgrat des modernen Lebens und der Geschäftstätigkeit bildet, kann ein Stromausfall katastrophale Folgen haben, die nicht allein durch eine Taschenlampe und ein batteriebetriebenes Radio behoben werden können. Heute begegnen Versorgungsunternehmen diesen Herausforderungen und Risiken mit Innovationen, indem sie auf Daten und KI setzen, um sich auf das nächste Event vorzubereiten.

Im Jahr 2023 erlebten die USA 28 separate Wetter- und Klimakatastrophen (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), die von schweren Gewittern bis zu Waldbränden reichten und etwa 92 Milliarden USD an Schäden verursachten. In den letzten zwölf Jahren kam es in den USA zu mindestens fünf Ereignissen, bei denen unerwartete Frostwetterlagen Stromausfälle verursachten und die Zuverlässigkeit des Stromnetzes gefährdeten.

Im Jahr 2021 richtete der Wintersturm Uri (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) in Texas großen Schaden an, ließ über 4,5 Millionen Menschen ohne Strom zurück und verursachte wirtschaftliche Verluste zwischen 80 und 130 Milliarden USD. Mit dem Sinken der Temperaturen begannen Kraftwerke, die auf verschiedene Brennstoffarten angewiesen waren, auszufallen. Es stellte sich heraus, dass das gesamte System auf solch extreme Frostbedingungen nicht vorbereitet war, und die Versorgungsunternehmen begannen mit einem „Lastabwurf“, was zu einem Stromausfall in der ganzen Stadt führte. Und im Dezember 2022 traf Wintersturm Elliott (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) das US Eastern Interconnection-Netz, was zu ungeplanten Ausfällen von 90.500 Megawatt (MW) Stromerzeugung führte.

Die Ursache für die monetären Schäden, die Ausfälle und die Unzuverlässigkeit der Netze liegt in folgenden zentralen Herausforderungen, welche die US-Versorgungsunternehmen derzeit zu bewältigen haben:

1. Unfähigkeit, gefährdete Anlagen zu identifizieren: Viele US-amerikanische Energieversorger arbeiten mit veralteter Infrastruktur (wie z. B. Stromleitungen), die bei extremen Wetterbedingungen wie Starkregen, Überschwemmungen und starken Winden anfällig für Ausfälle ist. Eine der größten Herausforderungen für Versorgungsunternehmen ist es, gefährdete Anlagen im Voraus zu identifizieren.
2. Unzureichende Ausfallvorhersagen: Viele Versorgungsunternehmen haben Schwierigkeiten, Ausfälle sowie Last- und Energiebedarf genau vorherzusagen, da es an Wettervorhersageparametern mangelt, die Daten uneinheitlich sind und die Technologie unzureichend ist. Bemerkenswert ist, dass während des Wintersturms Elliott die Gesamtlast um 23.047 MW unterschätzt wurde.
3. Verzögerte oder unzureichende Reaktionszeit: Aufgrund fehlender fortschrittlicher Technologie und der Unfähigkeit, zukünftige Ereignisse genau vorherzusagen, können Versorgungsunternehmen Teams nicht effizient mobilisieren, was zu verzögerter Reaktionszeit führt.
4. Nichteinhaltung der Winterfestigkeitsstandards oder unzureichende Durchführung von Inspektionen: Gemäß den Richtlinien der Federal Energy Regulatory Commission (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) müssen Versorgungsunternehmen Pläne zur Vorbereitung auf winterliche Wetterbedingungen entwickeln, einschließlich Inspektions- und Wartungschecklisten für die Frostschutzmaßnahmen von Stromerzeugungsanlagen. Die mangelnde Einhaltung der Winterfestigkeitsstandards und das Versäumnis, vor Stürmen gründliche Inspektionen durchzuführen, führen zum Einfrieren von Ausrüstung und Rohren.
5. Ineffektives Pflanzenmanagement: Vegetationskontakt mit Stromleitungen und -masten verursacht die meisten Stromausfälle, und die Vegetationspflege ist eine der größten budgetierten Ausgaben für Versorgungsunternehmen. Die Versorgungsunternehmen geben bis zu 8 Milliarden USD pro Jahr für Freileitungen und Vegetationsmanagement aus.

Zusätzlich zu diesen Herausforderungen tragen ungeplante Kraftwerksausfälle und ein Rückgang der Erdgasproduktion erheblich dazu bei.

Obwohl Naturkatastrophen unvermeidlich sind, können die Leistungsfähigkeit von Daten, KI, intelligenten Wettererkenntnissen, IoT, Geodaten-Technologie und fortschrittliche Anlagenmanagement-Technologien das Katastrophenmanagement erheblich verbessern und das Netz stärken.

Die Kombination aus der IBM Maximo Application Suite (MAS) und der IBM Environmental Intelligence Suite bietet ein robustes Werkzeug, das Dienstprogramme hilft, sich besser auf extreme Wetterbedingungen vorzubereiten:

1. Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung:

Alternde Assets in Kombination mit der Unfähigkeit, gefährdete Assets im Voraus zu identifizieren, schaffen ein komplexes, gefährliches Umfeld für Dienstprogramme. IBM® löst diese Herausforderungen, indem es Reliability Centered Maintenance (RCM)-, Enterprise Asset Management (EAM)- und Asset Performance Management (APM)-Funktionen in einer einzigen Plattform vereint. Die IBM Maximo Reliability Strategies-Anwendung ermöglicht End-to-End-Prozesse für die Initiierung, den Abschluss und die Bereitstellung von RCM-Studien sowie die Verfolgung der Ergebnisse. Diese fortschrittlichen Funktionen ermöglichen es Unternehmen, datengestützte Wartungsentscheidungen zu treffen, sich auf kritische und gefährdete Assets zu konzentrieren und strategisch genau das Wartungsniveau zuzuweisen, das Unternehmen benötigen, um ihre Funktionen aufrechtzuerhalten.

Dienstprogramme können auch Strategien für Zuverlässigkeitsstandards bei kaltem Wetter entwickeln, die auf einzelne Assets zugeschnitten sind. Bei genauerer Betrachtung hilft das Asset Performance Management (APM) mit MAS Unternehmen dabei, festzustellen, wie und wann Anlagen ausfallen werden, und gefährdete Anlagen im Voraus zu identifizieren, damit sie sofort Maßnahmen ergreifen können. Mit KI-gestützten Tools wie IBM Maximo Monitor, IBM Maximo Health und IBM Maximo Predict können Dienstprogramme Strategien optimieren, Wartungskosten senken und die Lebensdauer von Assets verlängern, indem sie deren Zustand und damit verbundenen Risiken proaktiv verstehen. Die Funktionen dieser Plattform können die Asset-Leistung in extremen Situationen verbessern und ungeplante Ausfallzeiten minimieren.

2. Vorhersage von Betriebsunterbrechungen:

MAS ermöglicht es Versorgungsunternehmen in Verbindung mit IBM Environmental Intelligence Suite Outage Prediction, Ausfälle standortspezifisch vorherzusagen und zu überwachen, indem es Wetterdaten verwendet und entsprechende Maßnahmen ergreift. Dieser Ansatz verbessert die Nachfragesteuerung und ermöglicht fortschrittliche Anlagenreparaturen, Vorbereitung und die schnelle Integration von Reservekraftwerken in das Stromnetz. Entdecken Sie zum Beispiel, wie IBM erfolgreich IBM Environmental Intelligence Suite Outage Prediction für Hydro One implementiert hat, was zu einer Verbesserung der Leistungswiederherstellung um 33 % während eines Eissturms führte.

3. Außendienst-Management:

Um die Herausforderungen verzögerter Einsatzzeiten der Einsatzkräfte und papierbasierter Inspektionen zu bewältigen, können Energieversorgungsunternehmen die Leistungsfähigkeit von IBM Maximo Mobile und MAS nutzen. Diese Produkte ermöglichen ein effizientes Asset-Management, eine intelligente Einsatzplanung und -steuerung, was zu einer schnelleren Mobilisierung der Einsatzkräfte und einer besseren Notfallvorsorge führt.

IBM Maximo Mobile ermöglicht außerdem die Optimierung von Inspektions- und Wartungschecklistenprozessen. Beispielsweise können mobile Inspektionen mit IBM Maximo Visual Inspection integriert werden, das KI nutzt, um visuelle Inspektion automatisch zu erkennen.

4. Vegetationsmanagement:

Die Plattform IBM Environmental Intelligence Suite Vegetation Management liefert KI-gestützte Erkenntnisse über das Pflanzenwachstum durch die Verwendung von Satellitendaten und Geiger-Mode-LiDAR in Kombination mit Wetterdaten, um Versorgungsunternehmen bei fundierteren Entscheidungen zu unterstützen. So könnte zum Beispiel die Entscheidung, wo Bäume vor einem Sturm beschnitten werden sollen, auf der Grundlage der Kritikalität priorisiert werden.

Da extreme Wetter- und Klimaereignisse zunehmen, benötigen Versorgungsunternehmen die Werkzeuge, um allgegenwärtige Herausforderungen in der Branche zu bewältigen und ihre Vorbereitung auf schwere Wetterbedingungen zu erhöhen. Mit Daten, KI, Intelligenz und mehr können die Client-Resilienzlösungen von IBM eine effektive Wahl sein, um die Stromversorgung heute aufrechtzuerhalten und das Stromnetz morgen widerstandsfähig zu halten.