KI in der Meteorologie – so bleibst du nicht im Regen stehen
Wo ist Künstliche Intelligenz (KI) bereits heute nicht mehr wegzudenken? Brutkasten hat recherchiert und wurde auf den Einsatz der Technologie in der Meteorologie aufmerksam.
Wie wird das Wetter morgen? Reicht die Sonnenbrille oder sollte man doch mit Regenschirm außer Haus? Werden meine Solarpaneele genug Sonne abbekommen, oder ziehen dunkle Wolken auf? Man könnte diese Fragen ChatGPT stellen oder man vertraut auf die Vorhersagen von Meteorolog:innen der geologischen Bundesanstalt GeoSphere, die sich bei ihrer Arbeit ebenfalls auf Künstlicher Intelligenz (KI) verlässt.
KI als Unterstützung für Windkraft
So kommt KI unter anderem im Postprocessing – einer Maßnahme zur nachträglichen Verbesserung der Vorhersagequalität mithilfe von statistischen Methoden – zum Einsatz. Dabei werden physikalische Modellrechnungen mit Beobachtungsdatensätzen verknüpft, woraufhin genaue Wettervorhersagen möglich sind.
Zusätzlich hilft die KI GeoSphere dabei, Leistungen von Windturbinen und Solarpaneelen zu prognostizieren. Dafür werden Datensätze von Turbinen oder Paneelen mit Modellrechnungen in Verbindung gebracht, woraufhin die KI die Intensität von Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahlung berechnet. Ähnlich funktioniert das Modell, das GeoSphere verwendet, um Straßentemperaturen zu berechnen.
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„Der große Vorteil der KI ist, dass sie auch nicht lineare Modelle erstellen kann. Ausreißer und Extreme können somit immer besser vorhergesagt und berücksichtigt werden“, erklärt Irene Schicker von GeoSphere im brutkasten-Gespräch. Eine wichtige Hilfe in Zeiten zunehmend auftretender Wetterextreme.
Synergien werden zunehmen
Auch bei Prognosen von bevorstehenden Gewittern und Starkregen-Ereignissen ist die KI bereits ein wichtiger Partner. Dabei werden Datensätze auch Radarstationen, Satellitenbildern und vergangenen Ereignissen verknüpft. Ein umfassendes Berechnungsmodell hilft schließlich dabei, die Intensität und die Ausdehnung von Gewittern vorherzusagen.
Neu ist die Zusammenarbeit zwischen KI und Meteorolog:innen nicht. Bereits in den 1980ern gab es erste Publikationen zum Zusammenspiel von Algorithmen und physikalischen Modellen. Seither unterstützt die KI vor allem in der Rechenleistung. „Sie kann letztlich numerische Wettervorhersagemodelle bezüglich der Berücksichtigung der Wolkenphysik beschleunigen – Vorhersagen können somit schneller getroffen werden“, sagt Schicker.
Der Fortschritt im KI-Bereich wird letztlich auch die Branche der Meteorologie verändern. Die Synergien zwischen Physik und KI wird in Zukunft weiter zu nehmen, meint Schicker. Ganz ohne die Naturwissenschaft im Hintergrund würde es aber nicht gehen, so ist die KI derzeit noch mehr eine „hilfreiche Ergänzung“. Wohin die Reise geht, ist aber aufgrund der Schnelllebigkeit des Themas und den stetigen Fortschritten nicht ganz abschätzbar.
Zyglox: Grazer Startup holt Sensortechnik aus dem All auf die Schiene
Das Grazer Startup Zyglox misst Belastungen an Radsätzen von Zügen berührungslos mit Sensorik aus der Raumfahrt. Gefördert wird es von der Austria Wirtschaftsservice (aws). Wir haben mit Gründer Jakob Moder gesprochen.
Zyglox: Grazer Startup holt Sensortechnik aus dem All auf die Schiene
Das Grazer Startup Zyglox misst Belastungen an Radsätzen von Zügen berührungslos mit Sensorik aus der Raumfahrt. Gefördert wird es von der Austria Wirtschaftsservice (aws). Wir haben mit Gründer Jakob Moder gesprochen.
Rund die Hälfte der Lifecycle-Kosten eines Zuges entfällt auf die Wartung, und davon wiederum mehr als die Hälfte auf Räder, Achsen und Fahrwerk, sagt Jakob Moder. Wie stark diese Bauteile im Betrieb tatsächlich belastet werden, wird bisher aber kaum gemessen. Der Grund ist simpel: Es fehlt an präziser Messtechnik, die im Dauerbetrieb einsetzbar ist. Das Grazer Startup Zyglox will das ändern.
„Die Eisenbahn ist nicht ins 21. Jahrhundert gekommen“
Der Name ist ein Wortspiel: Zyglox, gesprochen „Zügloks“, steht für Messtechnik für Züge und Loks. Dahinter stehen Jakob Moder und Erik Gerstl, die zuvor gemeinsam in der Messtechnik gearbeitet haben. Moder wechselte später in den Eisenbahnbereich und erlebte die Lücke dort aus der Praxis. Was es brauche, sei eine Lösung, „die das einerseits zuverlässig erkennt und gleichzeitig gut applizierbar ist“. Sein Urteil: „Bei der Usability ist die Eisenbahn nicht ins 21. Jahrhundert gekommen.“ Ende 2023 gründeten die beiden Techniker Zyglox in Graz.
Die bisherige Methode mit Dehnmessstreifen sei „einfach zu teuer“, erklärt Moder. Der Zug müsse dafür ein bis zwei Wochen zerlegt und instrumentiert werden, deshalb passiere das nur bei der Zulassung. „Das dauert ein Jahr, diese Technik reinzubringen, die Zulassung durchzuführen, und dann wird es wieder rausgenommen.“ Im laufenden Betrieb bleiben nur Beschleunigungssensoren, wie sie auch in jedem Smartphone stecken. „Das ist von der Datenqualität her ganz was anderes. Unser Sensor ist wie 4K, der Beschleunigungssensor liefert ein verpixeltes Foto von den Zuständen.“
Ein Sensor für Zulassung und Dauerbetrieb
Die Lösung von Zyglox lässt sich ohne größere Änderungen am Bauteil anbringen. „Wir haben eine Plug-and-Play-Lösung, die kann man einfach aufstecken“, sagt Moder. Ein Techniker braucht dafür laut Zyglox 30 Minuten. Der Sensor messe Dehnungen an Achsen, Wellen oder Schienen und liefere „gleiche oder bessere Daten als die Lösungen bisher“. Das Ziel ist ein Universalwerkzeug: genau genug für die Zulassung, aber so ausgelegt, dass es danach auf dem Fahrzeug bleibt und die Kräfte im Rad-Schiene-Kontakt dauerhaft erfasst. „Da gibt es ein großes Anwendungsfeld, denn damit wird auch die Infrastruktur überwacht“, so Moder.
Technisch nutzt Zyglox hochsensitive Magnetfeldsensoren aus der Raumfahrt, das Startup ist Teil eines Downstream-Programms der ESA. Das Prinzip erklärt Moder am Transformator: Der brummt, weil das Magnetfeld des Wechselstroms den Stahl minimal dehnt. „Und wir machen das Umgekehrte: Wenn sich der Stahl dehnt, ändert sich sein Magnetfeld in der Umgebung.“ Ein aktives Messverfahren berücksichtigt dabei den linearen Zusammenhang zwischen Belastung und Sensorsignal. Die Technologie ist patentiert, entwickelt und montiert wird in Graz.
Betreiber als Kunden, Wartung als Hebel
Als primäre Kunden sieht Zyglox die Bahnbetreiber, bei denen die Wartungskosten anfallen. Dazu kommt die Sicherheit: „Es gibt viele Vorfälle, die vielleicht nicht zu einem Unfall führen, wo man aber trotzdem sicherer und zuverlässiger unterwegs wäre, wenn man gutes Condition Monitoring hat.“
Ein kleines Pilotprojekt ist bereits abgeschlossen. Für 2027 ist der Einbau des Systems in Fahrzeuge im regulären Streckenbetrieb geplant, zunächst als Prototyp für einige Wochen Messung. Danach folgt die Zulassung. Ende 2027 soll daraus ein fertiges Produkt werden, erst dann könne die Skalierung beginnen, sagt Moder. An Interesse mangelt es nicht: „Wir können gar nicht alle Pilotprojekte machen“, weil Sensorentwicklung samt Software personalintensiv sei. Ende September zeigt das Team den Prototyp auf der InnoTrans in Berlin, der größten Messe für Schienenfahrzeuge.
Mit aws Preseed und aws Seed vom Effekt zum Produkt
Finanziert hat sich Zyglox bisher aus eigenen Mitteln und über die Austria Wirtschaftsservice (aws). Mit aws Preseed, konkret im Programm „aws Preseed | Seedfinacing – Deep Tech“, hat das Startup die ersten eineinhalb Jahre an der Sensortechnologie getüftelt. „Es hat uns die Möglichkeit gegeben, eine Idee, die bereits validiert war, einfach zu erproben. Einfach Zeit zu haben, weil Hardware dauert ein bisschen, etwa Prototypen zu iterieren“, sagt Moder. Es sei vor allem darum gegangen, „sicherzustellen, dass das dann ein Produkt werden kann“. Seit Mitte 2025 ist Zyglox im Seed-Programm der aws, das voraussichtlich bis Anfang 2028 läuft. Das Team ist inzwischen auf rund sieben Personen gewachsen. Für die Skalierungsphase im kommenden Jahr will sich das Startup nach Investoren umsehen: „Wenn eine Bestellung eintritt oder größer wird, werden wir das mit den aktuellen Mitteln wahrscheinlich nicht mehr stemmen können.“
Standortvorteil Graz
Den Standort Graz sieht Moder als klaren Vorteil: Siemens fertigt hier Fahrwerke, dazu kommen Messdienstleister, Prüfstandbauer und Nextsense. Zyglox sitzt direkt am Campus der TU Graz, mit Zugang zu Prüfständen der Universität und Maschinen der voestalpine. „Die gesamte Infrastruktur ist einzigartig“, sagt Moder. „Im Silicon Valley könnten wir das Produkt wahrscheinlich nicht entwickeln, in Österreich geht es besser. Das ist eigentlich ein bisschen verrückt, aber wir haben hier die optimalen Bedingungen.“
Disclaimer: Dieser Artikel ist im Rahmen einer Medienkooperation mit der Austria Wirtschaftsservice (aws) entstanden.
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