Το δίδυμο Ήπιας Ισχύος: Τεχνητή Νοημοσύνη και Ενέργεια
Οι τεράστιες ανάγκες του πλανήτη σε πράσινη ενέργεια και αποθήκευση, δεν μπορούν πια να υποστηριχθούν από τις παραδοσιακές μεθόδους οργάνωσης της ενέργειας και των δικτύων μεταφοράς της. Η Μηχανική Μάθηση και η Τεχνητή Νοημοσύνη, αποτελούν δύο απαραίτητα εργαλεία παράλληλης εξέλιξης, τόσο της πράσινης μετάβασης όσο και του ψηφιακού μετασχηματισμού.
Α. Οι τεράστιες κλίμακες της Πράσινης Μετάβασης
1. Ο μετασχηματισμός του ενεργειακού μείγματος του πλανήτη που σήμερα κυριαρχείται κατά 80% από τα ορυκτά καύσιμα, σε ένα νέο μείγμα το 2050, όπου θα υπάρχει δραστική μείωση των ορυκτών και τριπλασιασμός της παραγωγής πράσινου ηλεκτρισμού, αποτελεί μια κολοσσιαία πρόκληση για την ανθρωπότητα. Μέχρι το 2030, απαιτείται 3πλασιασμός των επενδύσεων σε πράσινη ενέργεια, 2πλασιαμός των επενδύσεων σε εξοικονόμηση και μείωση κατά 75% των εκπομπών μεθανίου (από κτηνοτροφία, διαρροές από εξέδρες άντλησης και χωματερές)
2. Σήμερα κυκλοφορούν στον πλανήτη 1,45 δισ. Ι.Χ. με μηχανή εσωτερικής καύσης, που ο μετασχηματισμός τους σε ηλεκτρικά με μπαταρίες, θα απαιτήσει τουλάχιστον 5πλασιασμό της παραγωγής λιθίου, απαραίτητου στοιχείου των μπαταριών. Από την άλλη, καταγράφεται ότι τους πρώτους 9 μήνες του 2023, από ένα σύνολο 2.300.000 ηλεκτρικών οχημάτων που πουλήθηκαν παγκοσμίως, το 45% ήταν TESLA, άλλο ένα 45% κινεζικής κατασκευής, μόνο 5% VW και τα υπόλοιπα άλλων εταιριών. Δημιουργείται λοιπόν το ερώτημα, που κατευθύνονται τα δις των επιδοτήσεων δημόσιου χρήματος που διαθέτουν οι εθνικές κυβερνήσεις για πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων. Οι ανάγκες συνολικά της πράσινης μετάβασης σε κρίσιμα μεταλλεύματα έως το 2040, σύμφωνα με το Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας – ΙΕΑ, εκτιμώνται σε αύξηση των αναγκών σε λίθιο κατά 40 φορές, σε γραφίτη, κοβάλτιο και νικέλιο κατά 20 φορές και σε σπάνιες γαίες κατά 7 φορές, σε σχέση με τις σημερινές παραγωγές τους.
3. Τα βαριά φορτηγά, που αποτελούν τους μεγάλους συντελεστές ατμοσφαιρικής ρύπανσης των χερσαίων μεταφορών, ξεπερνούν τα 210 εκατ., αλλά μόνο το 1,2%/έτος (60.000) των πωλήσεών τους, είναι ηλεκτρικά.
4. Οι νέες ανάγκες σε στέγαση της ανθρωπότητας θα απαιτήσουν τόσο χάλυβα και τσιμέντο, όσο για να χτίζουμε μια Νέα Υόρκη κάθε μήνα, για τα επόμενα 40 χρόνια.
5. Αν η τσιμεντοβιομηχανία ήταν χώρα, θα ήταν η 3η μεγαλύτερη στις εκπομπές CO2.
6. Καμιά τεχνολογία μόνη της δεν μπορεί να οδηγήσει στην πράσινη μετάβαση. Αντίθετα, οι υψηλού κόστους τεχνολογίες δεν πρόκειται, για προφανείς λογούς, να χρησιμοποιηθούν σε ευρεία κλίμακα.
7. Η βαριά βιομηχανία (χάλυβας, τσιμέντο, χημικά) εκπέμπει το 40% των παγκόσμιων εκπομπών CO2, ενώ σήμερα με μηδενικές εκπομπές υπάρχει μόνο ένα χαλυβουργείο και καμία τσιμεντοβιομηχανία.
Β. Οι νέες Πράσινες ανάγκες
1. Τα μέχρι τώρα υφιστάμενα συστήματα παραγωγής ηλεκτρισμού με τις λίγες μεγάλες μονάδες παραγωγής (με λιγνίτη, ή φυσικό αέριο, ή πυρηνικά) και τις ελάχιστες γραμμές μεταφοράς υψηλής – υπερυψηλής τάσης, αρχίζουν να αποτελούν παρελθόν. Τα κεντρικά αυτά συστήματα μετατρέπονται σε αποκεντρωμένα, με αύξηση κατά εκατομμύρια των συνδεδεμένων συσκευών παραγωγής (από φωτοβολταϊκά κατοικιών μέχρι ηλεκτρικά οχήματα, μαζί με τις μεγάλες μονάδες φωτοβολταϊκών κι αιολικών), γεγονός που διαμορφώνει διαρκώς απρόβλεπτες ροές ηλεκτρισμού από και προς τις πηγές παραγωγής και μεγάλους τομείς οικονομικής δραστηριότητας, κυρίως μεταφορές, βιομηχανίες, κτίρια.
2. Σε έναν all electricity κόσμο, από τη σημερινή παραγωγή των 30TWh, με 30% συμμετοχή των ανανεώσιμων, αναμένεται να βαδίσουμε σε 3πλασιασμό της παραγωγής ηλεκτρισμού, στο ύψος των 90TWh, με 90% συμμετοχή των ανανεώσιμων έως το 2050.
3. Οι διπλές κατευθύνσεις του ηλεκτρισμού από και προς παραγωγούς και καταναλωτές σε οχήματα, θέρμανση – ψύξη, αποθήκευση, βιομηχανία, υδρογόνο, δημιουργούν πρωτοφανή πολυπλοκότητα στα συστήματα διαχείρισης των ροών, που είναι αδύνατον πλέον να παρακολουθηθούν με συμβατικές μεθόδους.
4. Τα αποκεντρωμένα δίκτυα παραγωγής και μεταφοράς απαιτείται πλέον να είναι πλήρως ψηφιοποιημένα, ευέλικτα, έξυπνα, τηλεδιοικούμενα, παρακολουθούμενα σε πραγματικό χρόνο και ασφαλή σε κυβερνοεπιθέσεις.
5. Η μεγάλη ηλικία και η ανάγκη πλήρους εκσυγχρονισμού των δικτύων διανομής ηλεκτρισμού στην Ευρώπη, που η ηλικία τους ξεπερνά τα 40 έτη, έχει δημιουργήσει άμεσες ανάγκες αναβάθμισης και επέκτασης των δικτύων, ύψους 400δισ. ευρώ έως το 2030 στη διανομή και πάνω από 200δισ. ευρώ στη μεταφορά, με παράλληλο διπλασιασμό των διασυνοριακών συνδέσεων, στη λογική της ενοποίησης της ευρωπαϊκής αγοράς ηλεκτρισμού.
6. Η μείωση των εκπομπών στις ΗΠΑ αναμένεται να μειώσει κατά 50.000 τους πρόωρους θανάτους/έτος, με όφελος $600δις./έτος, από την αποφυγή ασθενειών και θανάτων.
Γ. Το Δίδυμο της Ήπιας Ισχύος
1. Οι σύγχρονες κοινωνικές δομές αρχίζουν ήδη να αντιμετωπίζουν σε πολλούς τομείς, εκτός από τα προβλήματα της γραφειοκρατίας, επιπλέον και τα προβλήματα της επικράτησης των αλγορίθμων στη λήψη αποφάσεων, σε μια κοινωνία που κινδυνεύει να γίνει αλγοκρατική (algocracy).
2. Η Μηχανική Μάθηση (Machine Learning), που παράγει αποτελέσματα στη βάση προγραμματισμένης εκ των προτέρων λογικής διαδοχής βημάτων, καθώς και η Τεχνητή Νοημοσύνη (Artificial Intelligence), η οποία παράγει αποτελέσματα που είναι δύσκολο να προβλεφθούν, αφού δημιουργεί νέα δεδομένα τα οποία μαθαίνει και να τα κρίνει, διαμορφώνουν πλέον το νέο πεδίο σύζευξης με τις τεχνολογίες της πράσινης μετάβασης. Μια σύζευξη, προς τη λογική των έξυπνων πόλεων/σπιτιών/συσκευών, των αυτόνομων αυτοκινήτων, της ψηφιακής γεωργίας για παραγωγή αγροτικών προϊόντων και της έγκαιρης προειδοποίησης για φυσικές καταστροφές, με στήριξη της επαρκούς προετοιμασίας και του μετριασμού των επιπτώσεων.
3. Μοντέλα Μηχανικής Μάθησης απαιτούν διαρκώς πιο σύνθετους αλγορίθμους, με αποτέλεσμα τα τελευταία χρόνια, κάθε 6 μήνες να διπλασιάζεται η απαιτούμενη από αυτά υπολογιστική ισχύς. Η Google ανακοίνωσε ότι το 15% της κατανάλωσής της προκύπτει από τη λειτουργία αλγορίθμων Τεχνητής Νοημοσύνης, αφού ένα τέτοιο μοντέλο καταναλώνει για τη λειτουργία του περισσότερη ενέργεια από όση 100 κατοικίες σε ένα έτος. Ως αποτέλεσμα της διαρκούς αύξησης των απαιτήσεων σε ενέργεια, ανακοινώθηκε πρόσφατα ότι οι εκπομπές συνολικά της βιομηχανίας υπολογιστών ξεπέρασαν ήδη αυτές της αεροναυτιλίας.
4. Οι αμφίδρομες ροές ηλεκτρισμού στα έξυπνα δίκτυα και οι τεράστιες ποσότητες δεδομένων που παράγονται, απαιτούν διαρκώς νέες εφαρμογές Τεχνητής Νοημοσύνης, οι οποίες στηρίζουν πάνω απο 50 διαφορετικές χρήσεις ενεργειακών συστημάτων και διαχειρίζονται εκατομμύρια φορές περισσότερα δεδομένα από τα παλαιότερα αναλογικά συστήματα, αφού πχ τα αιολικά πάρκα παράγουν κάθε χρόνο πάνω από 400δισ. νέα σημειακά data. Παράλληλα, παγκοσμίως παρουσιάζονται τεράστιες ανάγκες σε ειδικότητες τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής μάθησης, αφού σήμερα καταγράφονται διεθνώς μόνο 22.000 ειδικοί και το 60% των μεγάλων εταιρειών, δηλώνουν έλλειψη αντίστοιχου προσωπικού.
5. Ενδιαφέρουσες εφαρμογές Μηχανικής Μάθησης και Τεχνητής Νοημοσύνης εφαρμόζονται στην πρόβλεψη της παραγωγής και ζήτησης πράσινης ενέργειας, αφού τα σημερινά αναπτυγμένα μοντέλα πρόβλεψης ηλιοφάνειας και ανέμου επιτρέπουν την πολύ ακριβέστερη και ταχύτερη πρόβλεψη της παραγωγής μεγάλων φωτοβολταϊκών κι αιολικών πάρκων, με αποτέλεσμα να αυξάνεται συχνά η εμπορική αξία της παραγόμενης ενέργειας κατά 20-25%, ακριβώς λόγω της ακρίβειας πρόβλεψης αρκετές ώρες έως και ημέρες πριν την παραγωγή της και της πώλησής της πολύ νωρίτερα από τις άλλες πηγές.
6. Η πρόβλεψη μέσω ειδικών μοντέλων, του χρόνου πιθανής εμφάνισης διακοπών ρεύματος λόγω φθοράς καλωδίων και άλλων αιτιών αναστατώσεων, έχει επιτρέψει σε μεγάλες ενεργειακές εταιρείες όπως E.ON και η ENEL να μειώνουν τις περιόδους διακοπών των δικτύων τους, κατά 15 -30%. Άξιο παρατήρησης, ότι η μεγαλύτερη εταιρεία Κοινής Ωφέλειας στον κόσμο , η κινεζική εταιρία ηλεκτρισμού State Grid, ανήκει στις 20 μεγαλύτερες εταιρείες του κόσμου, που έχουν αναπτύξει πατέντες εφαρμογών σε Τεχνητή Νοημοσύνη.
7. Η κυβερνοασφάλεια, η προστασία της ιδιωτικότητας, ο μη επηρεασμός από προκαταλήψεις, η λειτουργία της τεχνητής νοημοσύνης με ηθική, συμπεριληπτική, βιώσιμη, εξηγήσιμη, διαφανή και πολιτοκεντρική λογική, αποτελούν μερικά απο τα μεγάλα προβλήματα που προσπαθούν να λύσουν μέσα από τη διαμόρφωση ηθικών κανόνων, στρατηγικών και κατευθύνσεων, φορείς όπως η Ε.Ε., ο ΟΟΣΑ, η UNESCO, οι ΗΠΑ κ.α. Βασικό πρόβλημα αυτών των προσπαθειών είναι η απουσία πρακτικών μηχανισμών και οργάνων παρακολούθησης των δραστηριοτήτων και διόρθωσής τους. Οι γεωπολιτικές ανακατατάξεις που προκαλεί η πράσινη μετάβαση μέσα από τις νέες εξαρτήσεις της Δύσης από χώρες που κατέχουν τις κρίσιμες ορυκτές πρώτες ύλες, καθώς και τα εργοστάσια επεξεργασίας τους για παραγωγή τελικών προϊόντων (φωτοβολταϊκά, αιολικά, μπαταρίες, smartphones, υπολογιστές, κ.α.) διαμορφώνουν ένα ακόμη κρίσιμο πεδίο ανταγωνισμού της Ήπιας Ισχύος, που διαπερνά οριζόντια το σύνολο των γεωπολιτικών παραμέτρων του πλανήτη.
8. Όπως η τεχνητή νοημοσύνη και η διαμόρφωση των αλγορίθμων εφαρμογής της δεν μπορεί να αφήνεται στα χέρια είτε αφελών τεχνο-αισιόδοξων, είτε άπληστων επενδυτών που προσδοκούν εξωπραγματικά κέρδη, έτσι και η πράσινη μετάβαση πρέπει να στηριχθεί στην Ενεργειακή Δημοκρατία, με τη συμμετοχή όσο το δυνατόν περισσότερων πολιτών – παραγωγών ενέργειας, καθώς και στη διαμόρφωση διεθνών συνθηκών μη εξάρτησης από έναν προμηθευτή, αξιοποίησης των ορυκτών πρώτων υλών με αειφορικό τρόπο και με τελικό στόχο πάντα τη βελτιστοποίηση του περιβάλλοντος διαβίωσης της ανθρωπότητας με συνθήκες αξιοποίησης της τεχνητής νοημοσύνης και των νέων τεχνολογιών με σαφή έλεγχο των θεσμοθετημένων πολιτειακών οργάνων και διεθνών οργανισμών.
* Ο κ. Γιάννης Μανιάτης είναι καθηγητής του Πανεπιστημίου Πειραιά και πρ. υπουργός Περιβάλλοντος, Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής.
