IoT + KI oder wie man die Energiekosten im Unternehmen senkt | KI in der Wirtschaft #88

Was ist das Internet der Dinge? (IoT)

Das Internet der Dinge, auch IoT genannt, ist eine Technologie, die die Verbindung und den Austausch von Daten zwischen verschiedenen mit dem Internet verbundenen Geräten ermöglicht. Es handelt sich um ein Netzwerk physischer Objekte – „Dinge“ – ausgestattet mit Sensoren, Software und Technologien, die es ihnen ermöglichen, Daten mit anderen Geräten und Systemen über das Internet auszutauschen. Aber warum alle Geräte mit dem Internet verbinden – von Druckern und Kühlschränken bis hin zu Klimaanlagen, Lastkraftwagen und Industriemaschinen?

Untersuchungen von Transforma Insights deuten darauf hin, dass die Produktion neuer IoT-Geräte den weltweiten Stromverbrauch bis 2030 um 34 Terawattstunden (TWh) erhöhen wird. In der Zwischenzeit könnten Schulungen und die Verwendung großer Sprachmodelle wie ChatGPT dazu führen, dass Rechenzentren sich weiterentwickeln 21 % des weltweiten Strombedarfs.

Allerdings werden Internet-of-Things-Lösungen auch den Stromverbrauch im Vergleich zur Verwendung derselben Art sensorloser Geräte um über 1,6 Petawattstunden (PWh) senken. Um das Ausmaß zu verdeutlichen: Das ist die Strommenge, die benötigt wird, um den Verbrauch von über 136,5 Millionen Haushalten ein Jahr lang zu decken. Unternehmen können jedoch ohne immer neue Geräte nicht erfolgreich sein, und künstliche Intelligenz kann erheblich dazu beitragen, ihren Energieverbrauch weiter zu minimieren.

Quelle: Transforma Insights (https://www.6gworld.com/)

Was ist der Zusammenhang zwischen IoT und KI?

Künstliche Intelligenz analysiert Daten von Internet-of-Things-Geräten und identifiziert Trends und Strategien zum Energiesparen. Dadurch eröffnen IoT und KI neue Möglichkeiten zur effizienten Steuerung des Energieverbrauchs. KI kann beispielsweise Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) basierend auf Folgendem anpassen:

• Muster der Raumnutzung – zum Beispiel das Absenken der Temperatur in einem unbewohnten Raum an einem bestimmten Tag,
• Wetterbedingungen – Reduzierung der Klimaanlagenleistung an einem bewölkten oder windigen Tag,
• Luftqualität in Innenräumen – Erhöhung der Lüftungseffizienz nur während einer Besprechung mit vielen Personen.

Darüber hinaus ermöglicht die vom IoT unterstützte KI die Erstellung digitaler Zwillinge zur Optimierung von Fertigungsprozessen, etwa zur Vorhersage des Maschinenteilverbrauchs oder zur Analyse der Häufigkeit und Ursachen von Ausfällen, die zu Ausfallzeiten führen.

IoT-KI-Technologien sind für die gesamte Stromversorgungskette von Vorteil – Verbraucher, Verteiler und Kraftwerke. Das Internet der Dinge ermöglicht die Automatisierung verschiedener Prozesse, beispielsweise der Erfassung von Energiedaten für Messungen und Analysen. Durch die Anwendung von Hardware-Leistungsbeschränkungen und die Optimierung der Trainingszeit des KI-Modells kann der Energieverbrauch bei minimaler Auswirkung auf die Modellleistung um etwa 12 bis 15 % gesenkt werden.

Wie können IoT und KI die Energiekosten in Ihrem Unternehmen senken?

IoT-Sensoren in Gebäuden senden Echtzeit-Energieverbrauchsdaten zur Analyse, was Reparaturen beschleunigt und Energieverluste aufgrund fehlerhafter Geräte reduziert. Hier sind Beispiele für Sensoren, die in Gebäuden installiert werden können:

• Temperatursensoren – überwachen Temperaturänderungen in Räumen und ermöglichen die Optimierung des Energieverbrauchs zum Heizen oder Kühlen,
• Lichtsensoren – erkennen den Grad des natürlichen Lichts und passen die Intensität der künstlichen Beleuchtung automatisch an,
• Bewegungssensoren – ermöglichen die Systemaktivierung nur, wenn sich Personen im Raum befinden, wodurch unnötiger Energieverbrauch reduziert wird,
• Smart Meter – sammeln Daten zum Energieverbrauch und ermöglichen so eine detaillierte Analyse und Optimierung,
• Luftqualitätssensoren – regeln den Betrieb von Lüftungssystemen und sorgen so für eine angemessene Luftqualität bei minimalem Energieverbrauch.

Intelligente Thermostate und Beleuchtungssysteme können sich an die Raumnutzungsmuster anpassen und so die Energiekosten senken. IoT-Geräte können den Stromverbrauch und die Kosten in Gebäuden während der Spitzenzeiten durch Demand-Response-Programme und Planung senken. Die Implementierung von IoT- und KI-basierten Lösungen kann zu Energieeinsparungen von bis zu 40 % führen. Darüber hinaus optimieren KI-gesteuerte Energiespeicherlösungen deren Nutzung durch die Verwaltung von Speicherung und Verteilung.

Quelle: DALL·E 3, Eingabeaufforderung: Marta M. Kania (https://www.linkedin.com/in/martamatyldakania/)

Vorteile des Einsatzes von IoT und KI

Die Einführung intelligenter IoT- und KI-Technologien bringt viele Vorteile mit sich. Dies ist nicht nur eine Möglichkeit, die Rechnungen zu senken, sondern auch den Komfort der Büronutzung zu erhöhen, vor allem:

• bessere Temperaturkontrolle und Energieeinsparungen dank intelligenter Thermostate,
• Steuerung der Beleuchtungshelligkeit , was eine deutliche Reduzierung des Stromverbrauchs bedeutet, insbesondere in der Herbst-Winter-Periode,
• Luftfeuchtigkeitsmanagement – ​​besonders wichtig bei der Aufbewahrung von Dokumenten oder sensiblen Spezialgeräten.

Auch IoT-Geräte werden immer ausgefeilter und als Reaktion auf die wachsende Nachfrage sinken die Preise für Sensoren. Ein Beispiel ist Flex2X, eine Lösung des britischen Unternehmens Grid Edge (https://gridedge.ai/). Dieses System integriert Informationen von bereits in Gebäuden installierten Sensoren, beispielsweise Temperatur- oder Feuchtigkeitsdetektoren, mit zusätzlichen Daten, beispielsweise Wetterbedingungen. Anschließend analysiert es diese mithilfe von KI-Algorithmen und optimiert so kontinuierlich die Energienutzung im Gebäude.

Quelle: DALL·E 3, Eingabeaufforderung: Marta M. Kania (https://www.linkedin.com/in/martamatyldakania/)

Nachteile des IoT – wie viel Energie benötigt KI?

Leider bringt die Kombination aus Internet der Dinge und KI auch Nachteile mit sich. Der Einsatz von IoT und KI ist vor allem mit der Notwendigkeit eines erheblichen Energieverbrauchs verbunden. Detaillierte Informationen zur Energiemenge, die zum Trainieren des leistungsstärksten und bekanntesten GPT-4-Modells erforderlich ist, das in der kommerziellen Version von ChatGPT und BingChat verwendet wird, wurden nicht öffentlich bekannt gegeben. Basierend auf den verfügbaren Daten können wir jedoch das Ausmaß dieses Unterfangens skizzieren.

Das GPT-4-Modell verfügt über mehr als 175 Milliarden Parameter und wurde anhand eines Datensatzes von mehr als 45 TB trainiert. Dies erfordert einen intensiven Prozess der Datenanalyse und Modellparameteroptimierung, was zu einem erheblichen Bedarf an Rechenleistung und einem hohen Energieverbrauch führt.

Zum Trainieren des GPT-4-Modells wurden fortschrittliche Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs) und Tensorverarbeitungseinheiten (TPUs) verwendet, die für ihren hohen Energieverbrauch bekannt sind.

Zusammenfassung

IoT und KI können nicht nur erhebliche Auswirkungen auf die Finanzergebnisse eines Unternehmens haben, sondern auch auf die Umwelt, indem sie die Energieeffizienz verbessern. Ein durchschnittliches großes Gebäude verbraucht jährlich etwa 230.000 kWh Strom, was Kosten von etwa 25.000 US-Dollar entspricht. Die Umsetzung des Internets der Dinge kann dazu beitragen, den Energieverbrauch um 10 bis 15 % zu senken. Die Integration von IoT und KI ist auch entscheidend, um das Potenzial intelligenter Fabriken im Hinblick auf nachhaltige Entwicklung und Kosteneinsparungen voll auszuschöpfen.

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Autor: Robert Whitney

JavaScript-Experte und Dozent, der IT-Abteilungen coacht. Sein Hauptziel ist es, die Teamproduktivität zu steigern, indem er anderen beibringt, wie sie beim Codieren effektiv zusammenarbeiten können.

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