Mit diesen KI-Systemen soll die Energieverschwendung auf Baustellen bekämpft werden

Als Verbraucher werden wir häufig daran erinnert, das Licht auszuschalten, wenn wir einen Raum verlassen, die Heizung auszuschalten, wenn sie nicht benutzt wird, und sogenannte „Vampirgeräte“ nicht im Standby-Modus zu lassen, damit sie nicht die kleinen Mengen Strom verbrauchen, die sich letztlich zu großen Geld- und CO2-Einsparungen summieren können.

Doch wenn es um Arbeitsstätten geht – insbesondere Baustellen –, werden zwar dieselben Empfehlungen gegeben, in der Praxis wird jedoch nach Aussage von Energieexperten wenig unternommen, um zu verhindern, dass Bauarbeiter Tausende von Dollar und Tonnen von CO2 für Elektrogeräte verschwenden, die sie gar nicht benutzen.

Energiemanagementsysteme auf Baustellen können Bauunternehmern helfen, Tausende von Dollar an Heizkosten zu sparen. Foto: Adobe Stock

Adam Wright, kaufmännischer Leiter des britischen Technologie-Startups Measurable Energy, das sich darauf spezialisiert hat, Bauunternehmern und anderen dabei zu helfen, den Stromverbrauch ihrer Baustellenkabinen zu senken, sagt, dass Baustellen zu den schlimmsten Verursachern kleiner Mengen Strom gehören, weil sie Dinge nicht ausschalten – ein Phänomen, das er als „Small Power“ bezeichnet.

„Kleine Stromversorgung ist auf Baustellen ein Problem, denn die Leute kommen zu ihrer Schicht, erledigen, was sie tun müssen, und gehen dann wieder“, sagt er. „Es gibt kaum Verantwortung. Sie holen sich, was sie in dieser Schicht brauchen, und machen sich dann mit der nächsten Sache auf. So läuft das auf Baustellen. Jeder konzentriert sich darauf, das zu tun, was er tun muss, und geht dann weiter. Das bedeutet aber, dass jemand vielleicht die Heizungen eingeschaltet hat, weil es ein bisschen kühl ist, und alle Bedienelemente zum Ein- und Ausschalten dieser Heizungen außer Kraft gesetzt hat und dann gegangen ist. Diese Heizungen bleiben dann über Nacht und über die Wochenenden eingeschaltet, und am Ende haben wir Szenarien, in denen wir mitten im Sommer Hütten haben, die beheizt werden, und alle Fenster offen sind, weil es zu heiß ist.“

Darüber hinaus weist Wright darauf hin, dass temporäre Baustellenbüros ihren Strom oft mit teuren und CO2-intensiven Dieselgeneratoren erzeugen müssen, anders als feste Gebäude, die fast immer an das günstigere und umweltfreundlichere öffentliche Stromnetz angeschlossen sind.

Warum verschwenden Bauunternehmer auf der Baustelle so viel Strom?

„Ein erstklassiger Bauunternehmer hat zu jeder Zeit Hunderte von Baustellen mit jeweils vier bis fünfzig dieser Hütten“, sagt Wright. „Viele Bauunternehmen haben große Probleme, diese Hütten an das Stromnetz anzuschließen. Sie buchen einen Netzanschluss, um zu versuchen, den Strom aus dem Netz zu beziehen, aber das Projekt ist möglicherweise schon fertig, bis sie ans Netz angeschlossen werden können. Daher verwenden sie oft einen Dieselgenerator. Das bedeutet, dass sie nicht nur ein paar Cent dafür bezahlen, wenn sie die Dinge eingeschaltet lassen, sondern jeden Monat Tausende Pfund an Treibstoffrechnungen bezahlen. Auf all diesen Baustellen summiert sich das auf Hunderttausende Pfund an verschwendetem Dieselkraftstoff. Und wenn man die daraus resultierenden Kohlenstoffemissionen betrachtet, wird das Ganze noch größer.“

Um dem entgegenzuwirken, sagt Wright, ist Measurable Energy eines von mehreren Green-Tech-Startups, die KI-gestützte Energiemanagementsysteme entwickeln, um den Energieverbrauch in Baustellencontainern zu überwachen und dabei zu helfen, sie effizienter zu machen.

Im Fall von Measurable Energy installiert das Unternehmen „intelligente“ Steckdosen in den Steckdosen der Baustellenkabinen. Jede dieser Steckdosen ist mit einem Cloud-basierten System verbunden, das mithilfe eines KI-Algorithmus analysiert, welche Steckdosen verwendet werden und welche zwar eingeschaltet, aber nicht genutzt werden. Das System nutzt diese Intelligenz dann, um den Strom für letztere abzuschalten.

Im Jahr 2021 schloss das Unternehmen einen Vertrag mit Kier ab, um die neuen Steckdosen auf zwei Testbaustellen zu installieren. Measurable Energy installierte 37 seiner Steckdosen in Hütten des mobilen Beherbergungsunternehmens Wernick Group, die als Küchen, Toiletten, Duschen und Gemeinschaftsräume genutzt werden. Das Unternehmen stellte außerdem die Luftentfeuchter im Trockenraum der Hütte so ein, dass sie sich nur bei Regen einschalten.

Intelligente Steckdosen von Measurable Energy. Bild: Measurable Energy

Wright sagt, dass Kier durch den Einsatz von KI zur Identifizierung eingeschalteter, aber nicht genutzter Geräte und deren automatisches Ausschalten 4.566 kWh Stromverschwendung vermeiden konnte, was 3,9 Tonnen CO2-Emissionen entspricht und dem Unternehmen 3.031 Pfund bei seiner jährlichen Stromrechnung spart. Und durch die Überwachung der Spitzen im Energieverbrauch konnte der Techniker auch eine defekte Heizung identifizieren, die dann entfernt wurde, bevor sie zu einer Brandgefahr wurde.

Noch dramatischer verlief ein ähnlicher Versuch im Jahr 2022 mit dem Bauunternehmer Morgan Sindall an einer Schule, die er in Großbritannien baute. Der Bauunternehmer zahlte für Dieselkraftstoff statt 10.000 Pfund im Monat nur noch 5.000 Pfund und sparte so 5,5 Tonnen CO2 ein.

Laut Wright entsteht die größte Energieverschwendung in den Trockenräumen der Baustellenhütten. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Räume mit bis zu zehn 2-kW-Heizgeräten, die zum Trocknen nasser Kleidung und Ausrüstung verwendet werden, um Schimmel und Mehltau vorzubeugen.

„Die Idee ist, dass die Jungs, die von der Baustelle kommen, einen nassen Arbeitstag hatten, also hängen sie ihre Kleidung im Trockenraum auf und die Heizungen laufen auf Hochtouren, um sie zu trocknen, bevor sie am nächsten Tag zurückkommen“, sagt Wright. „Aber letztendlich will niemand mit nasser Kleidung zurückkommen, also bleiben diese Heizungen rund um die Uhr an, egal, ob es nass ist oder nicht.“

Stattdessen, sagt Wright, hat Measurable Energy ein System entwickelt, bei dem die Stromkreise der Trockenräume einiger der von ihm betreuten Standorte mit den Daten einer lokalen Wetterstation verbunden sind. Die Heizungen sind daher so programmiert, dass sie nur bei Regen anspringen und sich nach einer festgelegten Anzahl von Stunden wieder ausschalten.

Wie kann KI die Stromverschwendung vor Ort reduzieren?

„Obwohl ein Dieselgenerator auf dem Papier 60-70 Pence pro kWh kosten sollte, sehen wir aufgrund von Ineffizienzen in seiner Funktionsweise regelmäßig, dass dieser Betrag auf bis zu 5 Pfund pro kWh steigen kann. Wenn Sie also etwas haben, das die ganze Nacht über 20 kWh pro Stunde verschwendet und bis zu 5 Pfund pro kWh Dieselkraftstoff kostet, können Sie sehen, wie schnell sich das im Laufe einer Woche, eines Monats oder eines Jahres summiert.“

Wright sagt, dass das Unternehmen seit seiner Gründung im Jahr 2022 rund 10.000 intelligente Steckdosen auf Baustellencontainern und in den Büros von Bauunternehmen in ganz Großbritannien installiert hat und so jedes Jahr insgesamt rund 444 Tonnen CO2-Emissionen einspart.

Die Kosten für die Steckdosen liegen zwischen 25 und 45 £ pro Stück, zuzüglich einer monatlichen Gebühr von 1,68 £ pro Steckdose und Monat. Für Auftragnehmer können diese Kosten jedoch in die Gesamtmietkosten des Kabinenanbieters eingerechnet werden.

Zu den Kunden zählen unter anderem Kier, Morgan Sindall, Balfour Beatty, Galliford Try und Balfour Beatty Vinci. Das Unternehmen arbeitet außerdem mit den Baustellenunterkunftsspezialisten Algeco (Teil von Modulaire), Wernick Group und Sunbelt Rentals zusammen, um intelligente Steckdosen in Baustellenkabinen zu installieren, bevor diese an die Baustelle geliefert werden. Measurable Energy entwickelt derzeit auch eine europäische Steckdose, die mit EU-Steckdosen kompatibel ist, und erwägt, auch eine US-Version herzustellen.

Und Measurable Energy ist nur eines von zahlreichen Greentech-Start-ups, die Energiemanagementsysteme speziell für Baustellen entwickeln.

Das Energienutzungssystem Eco Lync wurde von Invisible Systems in Zusammenarbeit mit Sunbelt Rentals und Balfour Beatty entwickelt. Foto: Sunbelt Rentals

Balfour Beatty führt seit 2020 in Zusammenarbeit mit Sunbelt Rentals und dem Internet of Things (IOT)-Spezialisten Invisible Systems sein Energiemanagementsystem Eco Lync auf seinen Baustellen ein.

Anstatt an intelligente Steckdosen angeschlossen zu sein, läuft Eco Lync (manchmal auch als EcoNet bekannt) von Invisible System über einen Verbraucherschrank an der Außenseite der Kabine. Dadurch kann das System nicht nur den Energieverbrauch der Geräte innerhalb der Baustellenkabine überwachen, sondern auch den der auf dem gesamten Gelände verwendeten Elektrogeräte.

Obwohl dies bedeutet, dass es für das System schwieriger ist, einzelne ungenutzte Heizgeräte oder Monitore auf granularer Ebene abzuschalten, bedeutet es, dass die KI in der Lage ist, den Strombedarf aller elektrischen Geräte, die auf der Baustelle im Einsatz sind, zu priorisieren und den Bedarf auf einer Baustelle mit eingeschränkter Stromversorgung zu steuern. Das bedeutet, dass sie in der kurzen Zeit, in der ein hydraulischer Aufzug oder ein Turmdrehkran in Betrieb ist, beispielsweise die Stromversorgung eines Trockenraums oder einer Personalkantine reduzieren könnte, wodurch eine Baustelle vollständig mit günstigerem Netzstrom oder einer geringeren Anzahl von Dieselgeneratoren betrieben werden könnte, was den Gesamtkraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen reduziert. Wenn mehrere Quellen verfügbar sind, kann die Technologie die effizienteste auswählen.

KI-Systeme optimieren die Stromversorgung auf Baustellen

Balfour Beatty begann mit der Erprobung des Systems in Hütten auf seinem East Leeds Orbital Route-Projekt und konnte innerhalb von sechs Monaten eine 83-prozentige Reduzierung der CO2-Emissionen auf dem gesamten Gelände verzeichnen. Grund dafür war die Tatsache, dass das Unternehmen auf Netzstrom umstellen, das Laden von Elektrofahrzeugen aktiv steuern und die Betriebszeiten für Heizung, Warmwasser und Außenbeleuchtung optimieren konnte. Das Unternehmen führt das System auf allen seinen Standorten mit mehr als sechs Hütten ein.

„Die Ergebnisse unserer Zusammenarbeit mit Sunbelt und Balfour Beatty werden als Maßstab für die gesamte Baubranche dienen“, sagt Pete Thompson, CEO von Invisible Systems. „Unsere Lösung ermöglicht es der Baubranche, durch die Nutzung des Internets der Dinge auf CO2-Neutralität hinzuarbeiten.“

Inzwischen hat Bouygues eigenen Angaben zufolge in mehreren Niederlassungen das sensorgestützte Energiemanagement-Automatisierungssystem AutoMate des Technologieunternehmens Gaia Group installiert.

Das Energiemanagementsystem AutoMate der Gaia Group. Foto: Gaia Group

Wie Eco Lync verwendet das AutoMate-System KI, um Strom von nicht unbedingt notwendigem Verbrauch abzulenken und zusätzlichen Strom dort und dann bereitzustellen, wo er benötigt wird. Dazu nutzt es eine Reihe hochtechnologischer Sensoren und Geräte, darunter Geofencing-Technologie, um Licht und Heizung auszuschalten, wenn Mitarbeiter die Einrichtung verlassen, und sie wieder einzuschalten, wenn Mitarbeiter zurückkehren. Sensoren erkennen Regen und schalten automatisch Trocknungsanlagen ein.

Bei Measurable Energy sagt Wright, dass immer mehr Bauunternehmer damit beginnen, Energiemanagementsysteme vor Ort einzusetzen und dabei oft die Angebote mehrerer Anbieter kombinieren, um maximale Einsparungen zu erzielen.

„Ich glaube, das größte Hindernis, mit dem wir bisher konfrontiert waren, ist, dass wir den Leuten von einem Problem erzählen, von dem sie nicht wirklich dachten, dass es ein Problem ist – oder von dem sie sich bestenfalls am Rande bewusst waren. Es braucht also Zeit, um sie dazu zu bewegen, sich zu engagieren.“