Abgabetermin für Angebote ist der 30. August 2024.

Im Rahmen des TA-Projekts »KI-gestützte Anwendungen in dezentralen Stromsystemen« ist ein Gutachten zu vergeben, das einen Überblick über KI-Methoden und  KI-gestützte Anwendungen für dezentrale Elektrizitätssysteme auf der Verbraucher-/Prosumer-, Quartiers- und Verteilnetzebene erarbeitet und deren Potenziale sowie Risiken abschätzt.

Thematischer Hintergrund

Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien führt zu einem zunehmend dezentralen Stromsystem, in dem eine Vielzahl kleiner Erzeuger, Speicher und Verbraucher flexibel gesteuert werden muss, um Erzeugung und Verbrauch aufeinander abzustimmen. Um die Flexibilität und Resilienz des Stromsystems zu fördern, werden verstärkt KI-gestützte Anwendungen entwickelt und erprobt. Hier sind insbesondere Methoden (Verfahren, Algorithmen bzw. Modelle) des Machine Learnings, wie zum Beispiel künstliche neuronale Netze, Random Forests oder Clustering relevant. Mit diesen Methoden können große Datenmengen effizienter analysiert werden, um Vorhersagen zu verbessern und die Steuerung dezentraler Anlagen zu optimieren. Die Anwendungsbereiche von KI-Methoden in dezentralen Stromnetzen mit hohem Anteil an erneuerbarer Erzeugung sind dabei sehr vielfältig. KI-Methoden können z.B. dazu beitragen, Anlagen vorausschauend zu warten, Anomalien in Netzen zu erkennen, Last- und Einspeiseprognosen zu verbessern oder flexible Lasten zu steuern. Viele KI-Methoden werden bereits im Stromsystem angewendet. Es wird allerdings erwartet, dass ihre Bedeutung durch die zunehmende Digitalisierung und insbesondere durch die angestrebte Ausweitung der Smart-Metering-Infrastruktur in den nächsten Jahren weiter steigt.

Mit dieser Entwicklung sind auch Risiken verbunden. So wurden im TAB Foresight-Report Trends mit Bezug zur Digitalisierung durchweg als Faktoren für erhöhte Verletzlichkeit eingestuft. Ein zentrales Thema ist die Cybersicherheit, die sowohl (intendierte) Cyberattacken als auch (ungewollte) Ausfälle, z. B. aufgrund von Softwarefehlern, umfasst. Darüber hinaus spielen auch ökonomische und geopolitische Abhängigkeiten eine Rolle. Je mehr KI-gestützte Anwendungen mit Bezug zu oder in privaten Haushalten eingesetzt werden, desto höhere Risiken bestehen für Privatsphäre, Datensicherheit und Selbstbestimmung der Verbraucher/innen.

Vor diesem Hintergrund führt das TAB das Projekt „KI-gestützte Anwendungen in dezentralen Stromsystemen“ durch. Ziele des Projekts sind eine Bestandsaufnahme des aktuellen und perspektivischen Einsatzes von KI im Stromsystem, eine Abschätzung der Potenziale von KI-gestützten Anwendungen sowie die Identifikation von mit der Anwendung von KI verbundenen Risiken.

Die Untersuchung wird dabei auf folgende Anwendungsebenen eingegrenzt:

• KI-gestützte Anwendungen mit Bezug zu Verbrauchern bzw. Prosumern, die auf eine effizientere und flexiblere Integration von kleinen und mittleren Erzeugungs- und Speicheranlagen sowie eine Anpassung des Verbrauchs an die Verfügbarkeit von erneuerbarem Strom bei gleichzeitiger Stabilisierung des Netzbetriebs abzielen. Beispiele dafür sind Demand-Response-Programme, die Aggregation von kleinen Erzeugungs- und Speicheranlagen zu virtuellen Kraftwerken sowie Vehicle-to-Grid, Vehicle-to-Home und Smart-Charging-Anwendungen.
• KI-gestützte Anwendungen auf Quartiersebene mit dem Ziel, den Verbrauch an die Verfügbarkeit von erneuerbarem Strom anzupassen und damit lokal erzeugten erneuerbaren Strom möglichst lokal zu verbrauchen. Beispiele hierfür sind gemeinschaftlich genutzte Batteriespeicher (sog. Quartiersspeicher) oder Photovoltaik-Anlagen.
• KI-gestützte Anwendungen auf Verteilnetzebene, die gezielt den Umgang mit systemischen Risiken zur Erhöhung der Resilienz in den Fokus stellen. Hier sind insbesondere Prognosen von potenziellen Schäden und Ausfällen durch Extremwetterereignisse sowie die Identifikation von Anomalien zur Erkennung und zum Schutz vor Cyberangriffen relevante Anwendungen.

Das TAB-Projekt soll in zwei Phasen durchgeführt werden. In der ersten Phase erfolgt eine überblicksartige Bestandsaufnahme sowie eine Potenzial- und Risikoabschätzung von Anwendungen in den drei oben dargestellten Ebenen. In der zweiten Phase werden vertieft ausgewählte Anwendungen bearbeitet, die in Phase 1 als besonders vielversprechend eingeschätzt wurden.

Leistungsbeschreibung der zu vergebenden Gutachten

Für die erste Projektphase wird ein Gutachten mit dem Ziel einer Bestandsaufnahme und einem Priorisierungvorschlag für Phase 2 vergeben. Das Gutachten soll in drei aufeinander aufbauenden Arbeitsschritten bearbeitet werden:

Als Erstes sollen für das Stromsystem relevante KI-Methoden identifiziert werden, die bereits in Forschungsvorhaben, Pilotprojekten oder der energiewirtschaftlichen Praxis entwickelt und eingesetzt werden. Mit KI-Methoden sind hier Verfahren, Algorithmen bzw. Modelle (z.B. künstliche neuronale Netze) gemeint. Der Begriff „künstliche Intelligenz“ soll in Abgrenzung zu verwandten Feldern (wie Machine Learning, statistische Verfahren) eingeordnet und die einzelnen Methoden sollen kurz skizziert werden. Dies dient vorrangig als Grundlage für den zweiten Arbeitsschritt.

Danach soll ein systematischer Überblick über KI-gestützte Anwendungen für dezentrale Stromsysteme jeweils auf der Verbraucher/Prosumer-, Quartier- und Verteilnetzebene gegeben werden. Dabei sollen sowohl Anwendungen berücksichtigt werden, die bereits in die Praxis eingeführt wurden, als auch Anwendungen, die sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinden (inklusive reine Forschungsvorhaben). Als KI-gestützte Anwendungen werden die Einsatzfelder von KI-Methoden in dezentralen Stromsystemen bezeichnet (z.B. für Prognosen). In diesem Projekt steht das Stromsystem im Fokus; da jedoch aufgrund der zunehmenden Sektorkopplung eine klare Trennung zwischen Strom, Mobilität und Wärme kaum noch sinnvoll ist, sollen explizit auch Anwendungen einbezogen werden, die oft primär den Bereichen Mobilität und Wärme zugeordnet werden (z.B. Vehicle-to-Grid).

Die Beschreibung der einzelnen Anwendungen (z.B. in Form von Factsheets) soll folgende Aspekte abdecken:

• Ziel, Funktionsweise und Nutzung
• Zweck des Einsatzes von KI-Methoden und erwarteter Mehrwert
• Reifegrad und Verbreitung der Anwendung in Deutschland
• Anbieter
• Ggf. erste Erfahrungsberichte

Im dritten Schritt sollen die Potenziale der Anwendungen mit Blick auf ihren Beitrag zu den energiepolitischen Zielen Umweltverträglichkeit, Versorgungssicherheit und Bezahlbarkeit abgeschätzt, mögliche Risiken durch die jeweilige Anwendung skizziert sowie Forschungs- und Entwicklungsbedarfe identifiziert werden. Auf dieser Basis sollen Anwendungen zur Vertiefung in der zweiten Projektphase vorgeschlagen werden.  

Für das Gutachten sind wissenschaftliche Publikationen, Forschungsförderungsdatenbanken,  „graue“ Fachveröffentlichungen, Medienberichte und weitere einschlägige Veröffentlichungen zu sichten und auszuwerten sowie ggf. ergänzende Expert/inneninterviews durchzuführen.

Bearbeitungsaufwand und Termine

Der vergütbare Bearbeitungsaufwand beträgt 4–6 Personenmonate. Der Großteil der Bearbeitungszeit soll für die Beschreibung der KI-gestützten Anwendungen und Potenzialabschätzung aufgewendet werden. 

• Abgabetermin für die Angebote ist der 30. August 2024.
• Mit der Bearbeitung der Gutachten soll (voraussichtlich) am 15. Oktober 2024 begonnen werden.
• Ein Auftakttreffen soll voraussichtlich im November 2024 im TAB oder als Videokonferenz stattfinden.
• Die Gutachten müssen bis zum 15. März 2025 fertiggestellt sein.

Gutachtenvergabe und -erstellung zu den genannten Terminen erfolgen vorbehaltlich der rechtzeitigen Zustimmung bzw. Mittelbewilligung durch den Deutschen Bundestag.

Hinweise zur Angebotserstellung

Aufgabe des TAB ist es, eingehende Angebote zu sichten und wissenschaftlich zu bewerten sowie dem Deutschen Bundestag Vorschläge zur Gutachtenvergabe zu unterbreiten.

Qualitative und formale Anforderungen an das Gutachtenangebot – fachliche Bewertung und Vergleich der eingereichten Angebote

Um die Qualität der Gutachtenangebote (auch vergleichend) seitens des TAB bzw. des Deutschen Bundestages bewerten zu können, sind qualitative Kriterien bei der Angebotserstellung zu berücksichtigen bzw. zu erfüllen; diese Kriterien werden gleichwertig bei der Bewertung berücksichtigt:

• Aus dem Angebot muss die besondere fachliche Kompetenz der Anbietenden sowie auch des konkret eingesetzten wissenschaftlichen Personals insgesamt im hier nachgefragten Themenfeld ausführlich, deutlich, fundiert und transparent hervorgehen und belegt werden. Anzuführen sind insbesondere die relevanten wissenschaftlichen und Forschungserfahrungen und/oder sonstigen hervorragenden Kompetenzen (inkl. Anerkennungen und Erfolge) im Themenfeld sowohl in der Breite als auch in der Tiefe. Nachzuweisen ist dies in der Regel durch die Darlegung von verantwortlich durchgeführten Projekten, themenrelevanten Tätigkeiten und (wissenschaftlichen) Beratungsleistungen sowie den Nachweis von themenrelevanten Publikationen (z.B. peer-reviewed).
• Betrachtet und bewertet wird auch die Qualität der inhaltlichen und formalen Aufbereitung des Angebots insgesamt. Notwendig ist eine klare Strukturierung des Angebots. Ausführlich und nachvollziehbar müssen die beabsichtigte Vorgehensweise bei der Erstellung des Gutachtens und der notwendige und vorgesehene Bearbeitungsaufwand verdeutlicht und begründet werden. Relevant ist zudem die (möglichst vollständige) Beachtung bzw. Adressierung der in der Bekanntmachung angeführten Bearbeitungsaspekte.
• Bewertet wird zudem die Beschreibung des beabsichtigten methodischen Vorgehens zwecks Generierung bzw. Aufbereitung der für das Gutachten relevanten wissenschaftlichen Expertisen und Arbeitsergebnisse. Die gewählte Methodik bzw. die besondere Eignung des methodischen Vorgehens muss nachvollziehbar dargelegt und überzeugend begründet werden. Transparent nachvollziehbar und begründet müssen zudem die inhaltliche Zuordnung und die zeitlichen Abläufe der jeweiligen Arbeitsschritte bzw. Arbeitspakete sein.
• In die Bewertung der Gutachtenangebote fließt schließlich auch der Preis des jeweiligen Angebots ein.

Bitte beachten Sie bei der Erstellung Ihres Angebots die Hinweise zu Pflichtangaben. Senden Sie uns zunächst eine elektronische Version Ihres Angebots zusammen mit dem ausgefüllten Formblatt (Word-Dokument zum Ausfüllen) an unsere E-Mail-Adresse buero-tab-beim-bundestag.de. Unserer Erfahrung nach bedürfen detaillierte Angebote häufig einer schriftlichen, formalen und kalkulatorischen Überarbeitung. Sollten wir Ihr Angebot nach unserer Prüfung in die engere Wahl ziehen und dem Deutschen Bundestag zur Vergabe vorlegen wollen, werden wir Sie ggf. um eine entsprechende Modifizierung und anschließend um die Übersendung eines unterschriebenen Angebots an das TAB (Neue Schönhauser Straße 10, 10178 Berlin ) bitten.

Sollte es zu einer Zusammenarbeit zwischen Ihnen und dem TAB kommen, wird diese auf der Grundlage eines Vertrages zwischen dem Deutschen Bundestag und Ihnen erfolgen. (Einen entsprechenden Mustervertrag mit dem Deutschen Bundestag senden wir Ihnen auf Anfrage gerne zu).

Das TAB ist Ansprechpartner für alle projektspezifischen wissenschaftlichen Fragen und zuständig für die Prüfung und Abnahme Ihres Gutachtens. Die Bereitschaft zur intensiven Diskussion und engen Kooperation mit dem TAB wird vorausgesetzt.

Weitere Informationen und Downloads

• Formblatt für Gutachtenangebot  (Word-Dokument zum Ausfüllen)
• Hinweise zu Pflichtangaben
• Zur Projektseite