Verfahren zum Bestimmen eines Energiebedarfs sowie elek tronische Recheneinrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zur Bestimmung eines Energiebedarfs, Computerprogramm und Datenträger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Energiebedarfs einer geografischen Region gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektronische Recheneinrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Bestimmen eines Energiebedarfs gemäß dem Pa tentanspruch 8. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Computerprogramm gemäß dem Patentanspruch 9 sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß dem Patentanspruch 10.

Vorhersagen über einen, insbesondere tatsächlichen, Energie bedarf beziehungsweise einen potentiellen Energiebedarf be stimmter, insbesondere von Siedlungen bebauter, Regionen kön nen besonders hilfreich sein, um eine Entwicklung der ent sprechenden Region beispielsweise besonders fördern zu kön nen .

Im Stand der Technik ist die Bestimmung des Energiebedarfs nicht bekannt. Es wird lediglich ein Energieverbrauch durch Messwerte, Standardlastprofile oder durch persönliche Inspek tion vor Ort erfasst.

So ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Recheneinrichtung, ein Computerprogramm und einen Daten träger bereitzustellen, mittels welchen jeweils ein Energie bedarf einer Region besonders vorteilhaft bestimmt werden kann .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestal tungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängi- gen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bestimmen eines Energiebedarfs einer geografischen Region. Dabei kann die ge ografische Region beispielsweise eine Ortschaft, eine Stadt oder beispielsweise auch eine ländliche Region sein. Ferner kann die Region eine beliebige Region auf der Erdoberfläche sein, sodass die Region beispielsweise in einem Industrieland und/oder aber auch in einem Entwicklungsland und/oder Schwel lenland beheimatet sein kann. Unter Energiebedarf ist insbe sondere ein elektrischer Energiebedarf zu verstehen, welcher somit den Bedarf an elektrischer Energie in der Region cha rakterisiert .

Um den Energiebedarf zu bestimmen, umfasst das Verfahren meh rere Schritte:

In einem ersten Schritt a) erfolgt ein Auswerten von wenigs ten einer mittels wenigstens einer Sensoreinheit eines Höhen aufklärungsobjekts erfassten Strukturaufnahme der Region. In einem weiteren Schritt b) des Verfahrens erfolgt ein Auswer ten von wenigstens einer mittels der Sensoreinheit des Höhen aufklärungsobjekts und/oder mittels einer weiteren Sensorein heit eines weiteren Höhenaufklärungsobjekts erfassten Emissi onsaufnahme der Region. In einem weiteren Schritt c) des Ver fahrens erfolgt ein Erzeugen eines Auswertedatensatzes anhand der Auswertung der wenigstens einen Strukturaufnahmen und der Auswertung der wenigstens einen Emissionsaufnahme. Dabei kann die Strukturaufnahme vorteilhafterweise eine Aufnahme zumin dest eines gewissen Teils des elektromagnetischen Spektrums, insbesondere beispielsweise in einem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich sein, welches vorzugsweise beispielsweise zu einer bestimmten Zeit des Tages, insbesondere während ei nes hellen, das heißt durch die Sonne beleuchteten, Tagesab schnitt des Tages erfasst wird. Dementsprechend kann die Sen soreinheit beziehungsweise ebenso die weitere Sensoreinheit insbesondere beispielsweise einen Kamerasensor aufweisen, durch welchen wenigstens eine der Aufnahmen, also der Struk turaufnahme oder der Emissionsaufnahme detektierbar sind. Das Höhenaufklärungsobjekt beziehungsweise das weitere Höhenauf klärungsobjekt ist vorzugsweise beispielsweise als Satellit ausgebildet und wird zumindest dadurch charakterisiert, dass es in der Lage ist, die Sensoreinheit beziehungsweise die weitere Sensoreinheit in einer, insbesondere großen, Höhe über der geografischen Region derart zu positionieren, dass die jeweilige Aufnahme, also die Strukturaufnahme beziehungs weise die Emissionsaufnahme, realisierbar ist. Bei der Emis sionsaufnahme kann es sich vorzugsweise analog zu der Struk turaufnahme um eine Aufnahme handeln, bei der zumindest ein gewisser Teilbereich des elektromagnetischen Spektrums einge fangen beziehungsweise erfasst wird. Ferner kann die Emissi onsaufnahme ebenso wie die Strukturaufnahme zu einer bestimm ten Tageszeit erfasst werden, wobei diese vorteilhafterweise für den beispielsweise sichtbaren Bereich des elektromagneti schen Spektrums zu einer Zeit aufgenommen wird, bei welcher die Sonne in der geografischen Region nicht scheint, sodass beispielsweise Lichtquellen, welche Lichtemissionen verursa chen beziehungsweise Licht emittieren, in der Region erfasst werden können. Sowohl bei der Strukturaufnahme als auch bei der Emissionsaufnahme kann ein quasi beliebiger Teil des elektromagnetischen Spektrums erfasst werden. Dieser Teil des elektromagnetischen Spektrums kann beispielsweise in einem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich und/oder in einem Infrarotbereich und/oder einem Ultraviolettbereich und/oder einem Radiobereich, beispielsweise für Radaraufnahmen, lie gen. Dabei kann beispielsweise die Emission eine Lichtemissi on im sichtbaren Spektrum sein. Das Auswerten der Struktur aufnahme kann vorteilhafterweise ebenso im sichtbaren Bereich stattfinden. Jedoch können darüber hinaus auch im nahen und/oder fernen Infrarotbereich, im ultravioletten Bereich, oder darüber hinaus im Radiobereich oder auch im Röntgenbe reich entsprechende Aufnahmen ausgewertet werden. Dabei ist die jeweilige Sensoreinheit, also die Sensoreinheit und/oder die weitere Sensoreinheit, jeweils entsprechend in Abhängig keit des aufzunehmenden elektromagnetischen Spektrums für selbiges empfänglich ausgebildet. Bei dem Erzeugen des Aus wertedatensatzes kann es sich insbesondere um eine Fusionie rung der Daten, also insbesondere der durch die Auswertung in der jeweiligen Strukturaufnahme und/oder Emissionsaufnahme erkannten Features beziehungsweise um eine Fusionierung der Strukturaufnahme mit der Emissionsaufnahme selbst handeln.

Um nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf besonders vorteilhafte Weise den Energiebedarf der Region bestimmen zu können, wird in einem weiteren Schritt d) des Verfahrens der Energiebedarf in Abhängigkeit von dem im Schritt c) erzeugten Auswertedatensatz bestimmt. Wobei die Bestimmung vorteilhaf terweise insbesondere automatisiert erfolgt beziehungsweise erfolgen kann.

Mit anderen Worten erfolgt durch das erfindungsgemäße Verfah ren eine, insbesondere automatisierte, Verarbeitung und Ana lyse von Daten, welche insbesondere Satellitendaten bezie hungsweise Daten eines Höhenaufklärungsobjekts sind. Dabei werden die Daten derartig verarbeitet, dass aus diesen ein Energiebedarf und darüber hinaus beispielsweise auch ein Energieverbrauch abgeschätzt beziehungsweise bestimmt werden können. Dazu werden von einer Vorrichtung, wie beispielsweise einer elektronischen Recheneinrichtung, die Daten, welche die wenigstens eine Strukturaufnahme und die wenigstens eine Emissionsaufnahme darstellen, analysiert und/oder ausgewer tet. Wobei die Strukturaufnahme insbesondere beispielsweise ein Satellitenbild im Tageslicht aufgenommen sein kann. Bei der Emissionsaufnahme kann es sich vorteilhafterweise um ein Satellitenbild handeln, welches während der Nacht von ober halb der Region von der Region aufgenommen wird.

Die Auswertung, sowohl des Verfahrensschritts a) als auch des Verfahrensschritts b) erfolgt vorzugsweise durch einen, ins besondere lernenden, Algorithmus, durch welchen beispielswei se bestimmte Muster und dadurch Verbraucher der elektrischen Energie erkannt werden können. So ist es beispielsweise mög lich, durch die Auswertung der Strukturaufnahmen Wohngebäude, Gewerbegebiete beziehungsweise Gewerbeanlagen und beispiels weise Industrieanlagen zu erkennen. Das Erkennen beziehungs weise Auswerten und/oder Unterscheiden kann beispielsweise hinsichtlich verschiedener Gebäudearten, der allgemeinen Siedlungsstruktur beziehungsweise der Siedlungsdichte

und/oder der Art der Vegetation und beispielsweise dem vor handen sein von, insbesondere dezentralen, Energieerzeugungs anlagen erfolgen. Zusätzlich werden zu den Strukturaufnahmen, welche Tagaufnahmen sein können, auch die Emissionsaufnahme, welche insbesondere Nachtaufnahmen darstellen können, verwen det, um so zusätzlich anhand der durch die wenigstens ein Emissionsaufnahme erfassten Emission, welche beispielsweise eine Beleuchtungsstärke von Licht zur Beleuchtung der Region ist, den Energieverbrauch der Region ableiten beziehungsweise bestimmen zu können. Dabei kann die Region wie bereits er wähnt eine Stadt beziehungsweise ein Stadtquartier, eine Ort schaft oder auch eine ländliche Region darstellen. Durch das Verfahren können vorteilhafterweise beispielsweise einzelne Lichtpunkte der Emissionsaufnahme beziehungsweise Nachtauf nahme, welche insbesondere durch eine einfache Auswertung der Emissionsaufnahme alleine nicht zugeordnet werden können, durch den im Schritt c) erzeugten Auswertedatensatz derart mit den zugehörigen Daten der Strukturaufnahme verglichen werden, dass eine, insbesondere eindeutige, Zuordnung zwi schen der ermittelten Struktur und der ermittelten Emission abgeleitet werden kann.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich beispiels weise ein weiterer Vorteil, insbesondere aufgrund der Mög lichkeit einer automatisierten Durchführung des Verfahrens, das Kosten von insbesondere manuellen Methoden eingespart werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass beispielsweise bei einer Netzplanung und/oder geografischen Analyse von, insbesondere potentiellen Ausbaugebieten für eine Elektrifi zierung, die Bestimmung der Energienachfrage beziehungsweise des Energiebedarfs besonders einfach durchgeführt werden kann. So ergibt sich zum einen durch das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, dass dies für bereits elektrifi- zierte Gebiete beziehungsweise Regionen einen Energiever brauch, insbesondere mit seiner zeitlichen Abhängigkeit, be stimmen beziehungsweise abschätzen kann, auch wenn beispiels weise Energiedienstleister beziehungsweise Verteilnetzbetrei ber der Region keine Daten, beispielsweise in Form von Mess daten und Zeitreihen, zur Verfügung stellen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sein, dass ins besondere für nicht beziehungsweise noch nicht elektrifizier te Gebiete beziehungsweise Regionen eine Möglichkeit geschaf fen wird, den potentiellen Energiebedarf, insbesondere ein fach und systematisch, abschätzen zu können, um so eine ge plante Netzerweiterung eines Stromnetzes und/oder beispiels weise ein Inselnetz bedarfsgerecht auszulegen. Insbesondere gegenüber einer manuellen Abschätzung ergibt sich hier die Möglichkeit eines besonders geringen Abschätzungsaufwandes.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass im Bereich der Netzplanung und von geografischen Analysen für insbesondere potentielle Ausbaugebiete eine Bestimmung der Energienachfrage beziehungsweise des Energiebedarfs häufig sehr aufwändig ist, so ist es im allgemeinen bisher nicht möglich gewesen, auf Basis von Satellitendaten, insbesondere automatisiert, schnell und zuverlässig einen Zusammenhang zwischen Bildmerkmalen und dem Energieverbrauch einer Region, insbesondere eines Stadtquartiers herzustellen. Dabei sind als die Bildmerkmale beziehungsweise auch als die jeweilige Aufnahmekategorie beispielsweise eine Intensität der Beleuch tung bei Nacht, eine Gebäudegröße und eine Siedlungsdichte et cetera anzusehen.

Durch das Verfahren können im Wesentlichen zwei Teilprobleme gelöst werden: Erstens ist es mittels konventionellen Analy severfahren schwierig, für bereits elektrifizierte Gebiete einen Energiebedarf abzuschätzen, wenn von dem Energiedienst leister beziehungsweise dem Verteilungsbetreiber keine Daten zur Verfügung gestellt werden. Zweitens ist es schwierig, den Energieverbrauch für ein Gebiet abzuschätzen, welches noch nicht elektrifiziert wurde. Somit ergibt sich ein weiterer Vorteil des Verfahrens, da dieses sowohl für einen tatsächli chen Energiebedarf der Region beziehungsweise für einen po tentiellen Energiebedarf der Region verwendet werden kann.

Dabei waren bisherige Lösungsansätze, insbesondere von ver schiedenen Forschungsgruppen, schwerpunktmäßig darauf ausge legt, Analysen von Nachtbildern zu veröffentlichen, aus denen Rückschlüsse auf ökonomische und demografische Strukturen ge zogen worden sind. Dabei unterblieb eine Betrachtung von energietechnischen Aspekten und darüber hinaus eine Kombina tion von Nachtbildern mit Tagaufnahmen. So wertet beispiels weise das Barbara Hardy Center for Sustainable Environments in Townsend, Australia Satellitenbilder des Defense Meteoro- logical Satellite Program aus, um eine räumliche Analyse ei nes Strombezugs in Australien zu ermöglichen. Ferner stellt beispielsweise die World Bank Group beziehungsweise das Deve- lopmentSEED Satellitendaten zur Verfügung, bei welchen jeder Punkt eine Intensität einer Beleuchtung bei Nacht zu einer bestimmten Zeit einer Stadt wiedergibt. Dagegen wird von dem Commerce Data Usability Project der National Oceanic and At- mospheric Administration versucht, anhand der Intensität der Beleuchtung bei Nacht Bevölkerungsmerkmale der Region hin sichtlich Demographie und wirtschaftlichen Indikatoren zu er mitteln. Das Royal Institute of Technology in Stockholm bie tet eine Open Source Software mit dem Namen "dESA" bezie hungsweise „KTH-dESA" an. Durch diese Software wird ein Tool bereitgestellt, welches für eine räumliche Analyse, bezie hungsweise Visualisierung und Abschätzung einer kostengünsti gen Option zur Elektrifizierung einer Region eingesetzt wer den kann. Durch das Multidisciplinary Digital Publishing In stitute (MDPI) wurde darüber hinaus eine Studie veröffentlich unter dem Titel "Tracking Electrification in Vietnam Using Nighttime Lights", bei welcher die Intensität der Beleuchtung bei Nacht aus Satellitendaten, welche von dem U.S. Air Force Defense Meteorological Satellite Program' s Operational Line- scan System (DMSP-OLS) zur Verfügung gestellt werden, mit lo kalen Umfragedaten zur elektrischen Infrastruktur und zum Stromverbrauch verglichen werden. Dabei wird von keinem der genannten Programme ein tatsächlicher beziehungsweise prog nostizierter Energiebedarf, insbesondere besonders vorteil haft, erfasst, sondern die Erfassung des Energieverbrauchs erfolgt hinsichtlich des Standes der Technik vorzugsweise an hand von Messdaten, Standardlastprofilen oder durch persönli che Inspektion vor Ort.

Im Gegensatz dazu ergibt sich durch das erfindungsgemäße Ver fahren, welches insbesondere automatisiert durchgeführt wer den kann, eben der Vorteil, dass die im Stand der Technik ge nannten Methoden eingespart werden können. Darüber hinaus können die so erstellten Energieprofile für eine Vielzahl zu sätzlicher Anwendungsfälle durch das erfindungsgemäße Verfah ren bereitgestellt werden, sodass neben einem direkten Nut zen, auch ein indirekter Nutzen erwartet werden kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass Lasten bzw. der Energiebedarf für bestimmte Gebiete weltweit mit einem einheitlichen Verfahren verglichen werden können, so können beispielsweise Regionen beziehungsweise Ge biete, bei welchen ein validierter Energiebedarf vorliegt, als Vergleich für Gebiete beziehungsweise Regionen, bei denen man für die Abschätzung des Energiebedarfs auf das erfin dungsgemäße Verfahren angewiesen ist, besonders vorteilhaft verglichen werden, wodurch für quasi beliebige Gebiete bezie hungsweise Regionen weltweit eine besonders vorteilhafte Be stimmung des Energiebedarfs möglich ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden in den Auswertedatensatz Hintergrunddaten aufgenommen, welche zu sätzlich zu den in dem Auswertedatensatz vorhandenen ausge werteten Strukturaufnahmen und den ausgewerteten Emissions aufnahmen aufgenommen werden, wobei die Bestimmung des Ener giebedarfs der Region somit zusätzlich in Abhängigkeit der Hintergrunddaten erfolgt. Durch die Aufnahme von Hintergrund daten in den Auswertedatensatz kann die Bestimmung des Ener giebedarfs beziehungsweise des Strombedarfs vorteilhafter weise beispielsweise besonders exakt erfolgen. So ergibt sich in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung, dass die Hintergrunddaten Radardaten der Region und/oder ein Bruttoinlandsprodukt der Region und/oder

Klimainformationen der Region und/oder wenigstens eine Land karte der Region umfassen beziehungsweise umfassen können. So können beispielsweise durch die Verwendung von Radardaten durch eine Kombination beziehungsweise einen Abgleich mit der wenigstens eine Strukturaufnahme bei der Auswertung bei spielsweise besonders präzise Rückschlüsse der Strukturen der Region, also den Gebäuden, Industrieanlagen oder beispiels weise Fertigungswerkstätten, vollzogen werden, wodurch der Energiebedarf besonders vorteilhaft abgeschätzt werden kann. Durch Verwendung beispielsweise des Bruttoinlandsprodukts in den Hintergrunddaten kann beispielsweise abgeschätzt werden, welche finanziellen Möglichkeiten zum Energieausgeben ent sprechende Bewohner der Region haben könnten. Durch die Ver wendung von Klimainformation der Region in den Hintergrundda ten kann beispielsweise der Energiebedarf bezüglich der zum Heizen benötigten Energie besonders vorteilhaft abgeschätzt werden. Eine Landkarte der Region kann darüber hinaus bei spielsweise bei der Analyse beziehungsweise Auswertung der Strukturaufnahme besonders vorteilhaft verwendet werden. So mit ergeben sich durch die Verwendung von Hintergrunddaten der genannten Art und/oder durch weitere als Hintergrunddaten verwendete Daten, dass das Verfahren besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, sodass insbesondere beispielsweise die Genauigkeit der Bestimmung verbessert werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden das Auswerten der Strukturaufnahme und/oder das Auswerten der Emissionsaufnahme und/oder das Bestimmen des Energiebedarfs durch wenigstens einen Algorithmus eines maschinellen Lernens und/oder ein neuronales Netz und/oder eine künstliche Intel ligenz (KI bzw. AI) durchgeführt. Bei dem maschinellen Lernen können im Wesentlichen zwei Ansätze verfolgt werden: Erstens symbolische Ansätze, wie aussagenlogische Systeme, in denen das Wissen - sowohl die Beispiele als auch die induzierten Regeln - explizit repräsentiert ist, welche beispielweise durch den Algorithmus ausgedrückt werden können. Zweitens subsymbolische Systeme wie, insbesondere künstliche, neurona le Netze, die nach dem Vorbild des menschlichen Gehirns funk tionieren und in denen das Wissen implizit repräsentiert ist. Dabei sind auch Kombinationen des wenigstens einen Algorith mus und des wenigstens einen neuronalen Netz denkbar. Dabei kann der Algorithmus lernfähig, insbesondere selbstlernfähig, sein und beispielsweise durch das neuronale Netz ausgeführt werden bzw. erhält das neuronale Netz entsprechend des ler nenden Algorithmus Anweisungen. Dabei kann der lernende Algo rithmus und/oder das neuronale Netz und/oder die KI vorteil hafterweise in einer Lernphase, beispielsweise von einem Be nutzer des Verfahrens, insbesondere durch bestärkendes Ler nen, so genanntes Reinforcement Learning, trainiert werden. Dabei kann der lernende Algorithmus durch das neuronale Netz abgerufen werden, welches beispielsweise durch das tiefgehen de Lernen, so genanntes Deep Learning, verfeinert wird. Dabei kann der lernende Algorithmus beziehungsweise ein maschinel les Lernen auch von einer künstlichen Intelligenz durchge führt werden. Dabei ist eine künstliche Intelligenz vorteil hafterweise zur Musteranalyse oder Mustererkennung ausgebil det, welche beispielsweise durch das neuronale Netz repräsen tiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das neuro nale Netz, der lernende Algorithmus und/oder die künstliche Intelligenz durch so genanntes Expertenwissen, also durch ei nen beziehungsweise den Benutzer trainiert werden, welcher beispielsweise verwendete Trainingsdaten richtig zuordnen kann. Dabei kann der Algorithmus wenigstens ein, insbesondere heuristisches, Optimierungsverfahren umfassen.

Je nach in der Strukturaufnahme beziehungsweise der Emissi onsaufnahme enthaltener Information, welche beispielsweise durch die Information in einer als Bild erfassten Aufnahme der Region enthalten ist, kann der entsprechende Algorithmus beziehungsweise die künstliche Intelligenz beziehungsweise das neuronale Netz beziehungsweise das Optimierungsverfahren beispielsweise insbesondere eine Bildverarbeitung durchfüh- ren, welche unter Verwendung eines Deep Learning-Ansatzes , also durch tiefgehendes Lernen, insbesondere Muster von Städ ten und/oder Siedlungen erkennen und daraus, insbesondere hinreichend genaue Abschätzungen des tatsächlichen und/oder potentiellen Energieverbrauchs treffen kann. In einer Lern phase des Algorithmus kann dieser von dem Benutzer unterstüt zend trainiert werden, wodurch eine Erkennung von Emission beziehungsweise Struktur in der Emissionsaufnahme beziehungs weise Strukturaufnahme besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, sodass in vorteilhafter Weise auch bei schwieri gen beziehungsweise unklaren Elementen beziehungsweise Daten in der entsprechenden Aufnahme, also der Strukturaufnahme be ziehungsweise der Emissionsaufnahme, auf den Benutzer zurück gegriffen werden kann, wodurch ein besonders vorteilhafter hybrider Ansatz durch das Verfahren bereitgestellt werden kann. So kann beispielsweise der lernende Algorithmus die Be leuchtungsstärke, also die Emission von Licht, auf beispiels weise immer kleiner werdende geografische Bereiche der Region herunter berechnen. Dabei kann der lernende Algorithmus so wohl die Hintergrunddaten in dem Auswertedatensatz einbezie hen, sodass durch beispielsweise öffentliche Daten, welche beispielsweise das Bruttoinlandsprodukt oder die klimatischen Bedingungen eines Landes und/oder der Region enthalten, eben so verwendet werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der lernen de Algorithmus durch einen Trainingsdatensatz trainiert, wel cher für wenigstens eine Stadt und/oder ein Dorf und/oder ei ne Industrieanlage Informationen zu einem jeweiligen Energie bedarf umfasst. Mit anderen Worten kann der Algorithmus durch bekannte Daten über Energieverbräuche beziehungsweise Ener giebedarf beziehungsweise den Verbrauch elektrischer Energie lernen, sodass beispielsweise in dem Trainingsdatensatz der Energieverbrauch für eine Reihe von Städten und Dörfern sowie Industriegeländen enthalten sein kann, wodurch dann insbeson dere die Mustererkennung, besonders vorteilhaft Muster in dem Auswertedatensatz erkennt, wodurch die Vorhersage des Ener giebedarfs besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann. Der Algorithmus, insbesondere für die Bildverarbeitung bezie hungsweise Mustererkennung, kann unter Verwendung eines Deep Learning-Ansatzes und künstlicher Intelligenz Strukturen und Muster von Städten und Siedlungen beziehungsweise Dörfern be sonders vorteilhaft erkennen und daraus die Abschätzung des Energiebedarfs, insbesondere des tatsächlichen und/oder des potentiellen Energiebedarfs, besonders vorteilhaft durchfüh ren .

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird bzw. werden aufgrund des bestimmten Energiebedarfs ein Modell für ein Übertragungsnetz und/oder ein Modell für ein Verteil netz und/oder ein Modell für ein Mikronetz bestimmt bzw. ge neriert, wobei insbesondere auch jeweils eine Wirtschaftlich keitsrechnung durchgeführt werden kann. Dabei kann es sich beispielsweise bei dem Mikronetz um eine Technologie handeln, welche inselfähige Lösungen für die Deckung eines Energiebe darfs bereitstellen kann. Bei einem Übertragungsnetz handelt es sich in erster Linie beispielsweise um Überlandleitungen, welche den Energiebedarf der Region dadurch decken können, dass sie von einer anderen Region Energie, welche dort bei spielsweise durch ein Kraftwerk bereitgestellt werden kann, in die durch das Verfahren analysierte Region transportieren können. Bei dem Modell für ein Verteilnetz können beispiels weise die in der Region vorhandenen Energiequellen derart be rücksichtigt werden, dass deren Energie besonders vorteilhaft in der Region verteilt werden kann. Dadurch ergibt sich bei spielsweise der Vorteil, dass beispielsweise ein Ausbau des entsprechenden Netzes, also des Übertragungsnetzes und/oder Verteilnetzes und/oder des Mikronetzes besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, wodurch beispielsweise Kosten ge spart werden können. So besteht die Möglichkeit beispielswei se die jeweiligen Modelle einem Verteilnetzbetreiber und/oder einem Stadtwerk und/oder einer staatlichen Einrichtung zur Verfügung zu stellen beziehungsweise ihnen einen Zugang zur Durchführung des Verfahrens zu ermöglichen, sodass ein Ausbau besonders effizient durchgeführt werden kann. Eine weitere Möglichkeit umfasst durch die durch das Verfahren gewonnene Information und das Aufdecken von Marktpotential.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als das Höhen aufklärungsobjekt und/oder das weitere Höhenaufklärungsobjekt ein Satellit und/oder ein Höhenballon und/oder ein Flugzeug verwendet. Durch die Möglichkeit unterschiedliche Luft- be ziehungsweise Raumschiffe als Trägerobjekt der Sensoreinheit für das Erfassen der Strukturaufnahme beziehungsweise Emissi onsaufnahme verwenden zu können, kann für das Verfahren auf eine Vielzahl von Aufnahmen zurückgegriffen werden, wodurch das Bestimmen des Energiebedarfs besonders vorteilhaft ermög licht ist.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Recheneinrichtung, welche zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.

Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein erfindungsgemäßes Computerprogramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren auf einer elektronischen Recheneinrichtung implementiert. Das Computerprogramm kann hierbei auch in Form eines Computerpro grammprodukts vorliegen, welches direkt in einen Speicher ei ner Recheneinrichtung ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Compu terprogrammprodukt insbesondere in einer Recheneinrichtung ausgeführt wird.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft einen elektronisch lesbaren Datenträger. Dabei umfasst der erfindungsgemäße elektronisch lesbare Datenträger auf ihm gespeicherte elekt ronisch lesbare Steuerinformationen, welche zumindest ein er findungsgemäßes Computerprogramm umfassen oder derart ausge staltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in ei ner Steuereinrichtung beziehungsweise in einer elektronischen Recheneinrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren durchfüh- ren . Die bisher und im Folgenden angegebenen Eigenschaften und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die entsprechenden Vorteile sind jeweils sinngemäß auf die erfin dungsgemäße elektronische Recheneinrichtung und/oder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete oder verwendbare Bauteile übertragbar und umgekehrt. Aus diesem Grund wird vorliegend auf eine jeweilige explizite Ausformu lierung der jeweiligen Merkmale sowohl für das erfindungsge mäße Verfahren als auch für die erfindungsgemäße elektroni sche Recheneinrichtung verzichtet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.

Dabei zeigt die einzige Figur ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bestimmung eines Ener giebedarfs einer geografischen Region.

Die einzige Figur zeigt ein schematisches Diagramm 10, wel ches Abläufe und funktionale Zusammenhänge für ein Verfahren zur Bestimmung eines Energiebedarfs einer geografischen Regi on darstellt.

Das Verfahren zur Bestimmung des Energiebedarfs, welcher als Ausgabe 12 des Verfahrens ausgegeben wird, umfasst mehrere Schritte :

In einem Schritt a) erfolgt ein Auswerten wenigsten einer mittels wenigstens einer Sensoreinheit eines Höhenaufklä rungsobjekts erfassten Strukturaufnahme 14 der Region. In ei nem weiteren Schritt b) des Verfahrens erfolgt ein Auswerten von wenigstens einer mittels der Sensoreinheit des Höhenauf klärungsobjekts und/oder mittels einer weiteren Sensoreinheit eines weiteren Höhenaufklärungsobjekts erfassten Emissions aufnahme 16 der Region. Dabei kann die wenigstens eine Struk turaufnahme 14 beispielsweise insbesondere eine Luftaufnahme, welche während einer Tageszeit von der Region gemacht wurde, sein, sodass die Strukturaufnahme beispielsweise ein Satelli tenbild beziehungsweise eine Luftaufnahme der Region dar stellt. Als die Emissionsaufnahme 16 kann beispielsweise eine Luftaufnahme und/oder ein Satellitenbild dienen, welche ins besondere während einer Nachtzeit von der Region aufgenommen beziehungsweise erfasst wurde, sodass dort insbesondere eine Lichtemission in der Region erfasst wird. In einem weiteren Schritt c) des Verfahrens erfolgt ein Erzeugen eines Auswer tedatensatzes anhand der Auswertung der wenigstens einen Strukturaufnahmen 14 und der Auswertung der wenigstens einen Emissionsaufnahme 16. Dabei ist das Auswerten der Struktur aufnahme 14 sowie das Auswerten der Emissionsaufnahme 16 und das Erzeugen des Auswertedatensatzes in dem Diagramm 10 durch das Auswerte- und Erzeugungsmodul 18 repräsentiert. Dabei finden in dem Auswerte- und Erzeugungsmodul vorzugsweise die Schritte a) bis c) des Verfahrens statt beziehungsweise wer den die Schritte a) , b) und c) in dem Auswerte- und Erzeu gungsmodul 18 abgearbeitet. Dabei kann die Auswertung sowohl der Strukturaufnahme 14 als auch der Emissionsaufnahme 16 beispielsweise für den Fall, dass die Strukturaufnahme 14 ei ne Luftaufnahme beziehungsweise ein Satellitenbild der Region darstellt beziehungsweise die Emissionsaufnahme eine Luftauf nahme beziehungsweise ein Satellitenbild der Region dar stellt, mittels Bildverarbeitung erfolgen. Sowohl die Struk turaufnahme 14 als auch die Emissionsaufnahme 16 kann durch die Sensoreinheit beziehungsweise die weitere Sensoreinheit des Höhenaufklärungsobjekts beziehungsweise des weiteren Hö henaufklärungsobjekts quasi in einem beliebigen, vorteilhaft zu wählenden Bereich elektromagnetischer Strahlung erfolgen. Wobei im genannten Ausführungsbeispiel insbesondere elektro magnetische Strahlung in einem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich erfasst werden kann. Alternativ oder zu sätzlich kann beispielsweise Emission von elektromagnetischer Strahlung im Infrarotbereich ausgewertet werden, beispiels weise um Heizkosten bzw. den Anteil an für das Heizen benö tigter Energie darzustellen. Um nun das Verfahren besonders vorteilhaft durchzuführen, wird in einem Schritt d) , beispielsweise durch ein Bestim mungsmodul 20 der Energiebedarf der Region in Abhängigkeit von dem Auswertedatensatz bestimmt. Somit ist es durch das Verfahren, welches durch das Diagramm 10 schematisch skiz ziert ist, möglich, den Energiebedarf der Region zu ermit teln, wobei beispielsweise für den Fall, dass die Region be reits elektrifiziert ist, der Energiebedarf beziehungsweise ein zeitlicher Energieverbrauch, insbesondere automatisiert, abgeschätzt beziehungsweise bestimmt wird. Darüber hinaus kann durch das Verfahren für eine nicht-elektrifizierte Regi on beziehungsweise für eine noch nicht elektrifizierte Region ein potentieller Energiebedarf abgeschätzt beziehungsweise bestimmt werden.

Dazu können vorteilhafterweise, wie in dem Diagramm 10 darge stellt, zusätzlich Hintergrunddaten 22 in den Auswertedaten satz mit aufgenommen werden, was beispielsweise wie gezeigt durch das Bestimmungsmodul 20, alternativ aber auch durch das Auswerte- und Erzeugungsmodul 18 geschehen kann, sodass bei der Bestimmung des Energiebedarfs der Region somit die Hin tergrunddaten 22 berücksichtigt werden. Das heißt die Bestim mung des Energiebedarfs der Region erfolgt in Abhängigkeit der Hintergrunddaten 22.

Die Hintergrunddaten 22 können vorteilhafterweise beispiels weise Radardaten der Region und/oder ein Bruttoinlandsprodukt der Region und/oder Klimainformation der Region und/oder we nigstens eine Landkarte der Region umfassen. Darüber hinaus können weitere Daten beziehungsweise Informationsquellen für die Hintergrunddaten 22 verwendet werden, welche es ermögli chen, den Energiebedarf der Region besonders vorteilhaft, und somit insbesondere besonders präzise vorherzusagen bezie hungsweise zu bestimmen. So können die Hintergrunddaten 22 beispielsweise auch Informationen über das am meisten in der Region verwendete Heizsystem beinhalten. Wird beispielsweise durch nachwachsende Rohstoffe wie beispielsweise Holz in Pri vatgebäuden geheizt, so kann dies bei der Abschätzung des Energiebedarfs, welcher vorzugsweise den elektrischen Ener giebedarf abschätzt, berücksichtigt werden.

Dabei können auch die Hintergrunddaten 22 Informationen in einem zusätzlichen elektromagnetischen Bereich enthalten, wodurch die Strukturaufnahme 14 beziehungsweise die Emissi onsaufnahme 16 vorteilhaft ergänzt werden kann.

Vorteilhafter Weise erfolgt das Auswerten der Strukturaufnah me 14 und/oder das Auswerten der Emissionsaufnahme 16

und/oder das Bestimmen des Energiebedarfs, welcher als Ausga be 12 des Verfahrens ausgegeben werden kann, durch wenigstens einen lernenden Algorithmus und/oder ein neuronales Netz und/oder eine künstliche Intelligenz durchgeführt wird bezie hungsweise werden.

In einer Lernphase, das heißt also in einem Zustand, in dem der lernende Algorithmus und/oder das neuronale Netz bezie hungsweise die künstliche Intelligenz trainiert wird, insbe sondere beispielsweise in Mustererkennung, um aus den Aufnah men der Strukturaufnahme 14 und/oder der Emissionsaufnahme 16 die gewünschte und für die Bestimmung des Energiebedarfs be nötigte Information durch die Auswertung zu erlangen, kann das Training beziehungsweise das Lernen insbesondere durch bestärkendes Lernen und/oder durch tiefgehendes Lernen durch geführt werden. Dabei kann ein Benutzer, insbesondere aktiv, in das Lernen beziehungsweise während der Lernphase in das Verfahren eingreifen, sodass die Ergebnisse der jeweiligen Auswertung der Strukturaufnahme 14 beziehungsweise der Emis sionsaufnahme 16 sowie das Bestimmen des Energiebedarfs posi tiv beeinflusst werden können, sodass letztendlich der Ener giebedarf besonders genau abgeschätzt beziehungsweise be stimmt werden kann.

Vorteilhafterweise wird, um den lernenden Algorithmus, bezie hungsweise das neuronale Netz, und/oder die künstliche Intel ligenz vorteilhaft zu trainieren, ein Trainingsdatensatz 24 verwendet, welcher für wenigstens eine Stadt und/oder ein Dorf und/oder eine Industrieanlage Informationen zu einem je weiligen Energiebedarf umfasst bzw. beinhaltet. Zusätzlich oder darüber hinaus kann ein weiterer Trainingsdatensatz 26 verwendet werden, welcher beispielsweise insbesondere jeweils sowohl für das Auswerten verwendet wird. Dabei kann der wei tere Trainingsdatensatz 26 beispielsweise Informationen über Gebäude beziehungsweise Industrieanlagen oder dergleichen enthalten, sodass beispielsweise die Strukturaufnahme 14 be sonders vorteilhaft ausgewertet werden kann. Vorteilhafter weise kann durch das Verfahren aufgrund des bestimmten Ener giebedarfs ein Modell für ein Übertragungsnetz und/oder ein Modell für ein Verteilernetz und/oder ein Modell für ein Mik ronetz bestimmt werden, wobei auch beispielsweise eine jewei lige Wirtschaftlichkeitsrechnung durchführbar ist. Dabei wird insbesondere statt des tatsächlichen Energiebedarfs bei spielsweise in einer bisher elektrisch schlecht erschlossenen Region insbesondere ein potentieller Energiebedarf für eine zukünftige weitere Erschließung bzw. einen Ausbau der Region abschätzbar .

Vorteilhafterweise wird als das Höhenaufklärungsobjekt und/oder das weitere Höhenaufklärungsobjekt ein Satellit und/oder ein Höhenballon und/oder ein Flugzeug verwendet. Mit anderen Worten werden die Strukturaufnahme 14 beziehungsweise die Emissionsaufnahme 16 von einem Satelliten und/oder einem Höhenballon und/oder einem Flugzeug aus erfasst.

Durch das Verfahren kann beispielsweise eine elektronische Recheneinrichtung derart betrieben werden, dass beispielswei se auch durch wenigstens eine Schnittstelle wenigstens eine Strukturaufnahme 14 beziehungsweise wenigstens eine Emissi onsaufnahme 16 und zusätzlich oder alternativ die Hinter grunddaten 22 sowie ein jeweiliger Trainingsdatensatz 24 oder 26 empfangen wird, wobei die Ausgabe 12, welche insbesondere den bestimmten Energiebedarf beinhaltet, beispielsweise über ein Datennetz und/oder eine Ausgabevorrichtung, wie bei spielsweise einen Monitor, zur Verfügung gestellt werden kann . Das hierbei beschriebene Verfahren kann auch in Form eines Computerprogramms beziehungsweise eines Computerprogrammpro dukts vorliegen, welches das Verfahren innerhalb der elektro- nischen Recheneinrichtung implementiert. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Da- tenträgers in insbesondere einer beziehungsweise der elektro nischen Recheneinrichtung ein beschriebenes Verfahren durch führen .

Bezugszeichenliste

10 Diagramm

12 Ausgabe

14 Strukturaufnähme

16 Emissionsaufnähme

18 Auswerte- und Erzeugungsmodul 20 Bestimmungsmodul

22 Hintergrunddaten

24 Trainingsdatensatz

26 weitere Trainingsdatensatz