07.03.2023

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.
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KI ist ein wichtiges Tool in der Meteorologie.
KI ist ein wichtiges Tool in der Meteorologie. (C) AdobeStock

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.

https://brutkasten.com/strabag-nutzt-openai/

„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.

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Manuel Prohaska ist Gründer von MPC² | (c) LA-Cinematics / MPC²

Es ist eines dieser Themen, mit denen sich Normalverbraucher:innen im Alltag zwar nicht beschäftigen, die aber letztlich indirekt alle betreffen: Korrosionsprüfung. Oder sehr vereinfacht gesagt: Rohre müssen leckagefrei sein und bleiben, vor allem dort, wo nicht nur sinnbildlich mit Hochdruck gearbeitet wird.

Doch die Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit kritischer Komponenten bei bestehenden Anlagen ist mit dem derzeitigen Standard-Prozedere schwierig bis schlicht unmöglich. „Die regelmäßige Korrosionsprüfung ist in manchen Märkten und Anwendungen verpflichtend, kann jedoch verlässlich nur im Labor durchgeführt werden. Dazu müssen Bauteile ausgebaut werden, was teilweise einfach nicht möglich ist. Daher behilft man sich oft mit separaten ‚Qualifizierungsstücken‘, vor allem während der Fertigung der Komponenten. Und dann dauert die Überprüfung im Labor mindestens eine, oftmals bis zu sechs Wochen“, sagt Manuel Prohaska, Gründer des steirischen Startups MPC².

Korrosionsprüfung direkt vor Ort in Stunden statt Wochen

Mit dem patentierten System „Corrosion Ray“ arbeiten er und sein Team an einer Lösung. „Wir versuchen, die Korrosionsprüfung zu revolutionieren, indem wir sie zum Kunden bringen, anstatt der Kunde die Proben zu uns ins Labor“, sagt Prohaska. Mit dem mobilen Gerät lassen sich Rohre und insbesondere deren Schweißnähte ohne Beschädigung direkt vor Ort prüfen. „Wir nutzen dazu elektrochemische Methoden und liefern Ergebnisse, die qualitativ und vor allem quantitativ Laborergebnissen entsprechen“, so der Gründer.

Nicht nur die Überprüfungszeit lasse sich damit von Wochen auf Stunden reduzieren. „Auch der Umweltaspekt ist nicht zu vernachlässigen. Wir sparen mit der Methode im Vergleich zur konventionellen Auslagerungsprüfung 99 Prozent der Energie, brauchen kaum Chemikalien und deutlich weniger Wasser“, sagt Prohaska. Für Kunden sei aber der finanzielle Aspekt am entscheidendsten. „Bei großen Anlagen bedeutet ein Tag Ausfall sechs- bis siebenstellige Einbußen“.

„Wir sind mit unserer Prüfmethodik einfach näher an der Wahrheit“

Prohaska weiß sehr genau, wovon er spricht. In seinen früheren beruflichen Stationen baute der studierte Werkstoff- und Korrosionswissenschaftler nicht nur genau die fachliche Expertise auf, die er jetzt mit MPC² umsetzt. Als Geschäftsführer von Betrieben mit mehreren Hundert Mitarbeiter:innen lernte er auch die betriebswirtschaftliche Seite genau kennen.

(c) LA-Cinematics / MPC²

Aktuell befindet sich „Corrosion Ray“ aber noch im fortgeschrittenen Prototypen-Stadium. Die Technologie dahinter nicht: Schon jetzt setzen mehrere Stahlkonzerne, Komponenten-Hersteller und Chemie-Riesen, die auch die Zielgruppe für das neue System sind, auf die bestehenden Korrosionsprüfungs-Angebote von MPC² – teilweise mit sechsstelligen Auftragseingängen. „Wir haben einen speziellen Prüfstand, mit dem wir unsere Methode auch mit konventionellen Korrosionsprüfungen vergleichen. Wir sind mit unserer Prüfmethodik einfach näher an der Wahrheit, als mit den alten Methoden, die lange dauern und gleichzeitig relativ ungenau sind“, so Prohaska.

Mit Predictive Maintenance auf den Weltmarkt

Momentan ist das Angebot mit diesem Prüfstand noch der lukrativste Geschäftsbereich des Unternehmens. In den kommenden Jahren soll sich das ändern. Bis 2035 will MPC² auf 60 Millionen Euro Jahresumsatz anwachsen. Davon soll „Corrosion Ray“ laut Plan 65 bis 70 Prozent bringen. Technologisch soll dann der Bereich Predictive Maintenance im Zentrum stehen. „Wir können Kunden schon jetzt sehr genau sagen, wo es in ein paar Jahren Probleme beim Material geben wird. Mit den Daten, die wir jetzt dazu sammeln, wollen wir diese Lebensdauer-Vorhersage mit Hilfe von KI künftig noch deutlich präziser machen“, erklärt Prohaska.

Um diese Ziele umzusetzen, will das vierköpfige Team in einem ersten Schritt 600.000 Euro Investment-Kapital aufnehmen, mit dem die Kleinserienfertigung von „Corrosion Ray“ aufgebaut werden soll. „Wir halten schon jetzt Ausschau nach strategischen Investoren. Noch wichtiger werden die, wenn es in einigen Jahren an die große Produktion geht“, sagt der Gründer. Dann sei auch eine größere Kapitalrunde geplant.

aws als größter Fördergeber – „sonst wären wir nicht so weit gekommen“

Bislang finanziert sich das Unternehmen aus den eigenen Umsätzen und aus Förderungen. Dank der hohen Auftragseingänge werden kommendes Jahr die Unternehmenseinnahmen erstmals den Förderbetrag übersteigen. Dennoch sei man noch auf die Fördergelder angewiesen. „Den mit Abstand größten Anteil beim Fördervolumen hatten die Programme aws Preseed und aws Seedfinancing – Deep Tech“, erzählt Prohaska. „Das war extrem wichtig, sonst wären wir nicht so weit gekommen.“ Dabei betont der Gründer auch das Service: „Wenn man etwas gebraucht hat, waren sie immer da.“


Disclaimer: Dieser Artikel ist im Rahmen einer Medienbeauftragung mit der Austria Wirtschaftsservice (aws) entstanden.

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