So manche Frau wünscht sich geradezu Zwillinge. Wir von luckx – das magazin kennen mindestens eine Frau, die schon mehrfach diesen Wunsch äußerte. Doch anscheinend ist dieser Wunsch nicht nur im „richtigen Leben“ da. Auch in der Technik hat er seine Vorteile, wie luckx – das magazin recherchierte.

Im Doppel besser

Wer mehr als ein Kind hat, weiß wovon wir jetzt schreiben: Hat einer Husten, wird es schnell auch beim zweiten dazu kommen. Das lässt sich in den seltensten Fällen verhindern. In der Technik sieht, ääh soll, es ganz ander aus. Ein Digitaler Zwilling soll in der Realität vor „Husten“, also Schäden im System, schützen. Schon bevor beispielsweise ein Gebäude geplant und gebaut werden soll, werden alle Systeme, von der Planung, Vorbereitung bis zur Realisierung und schließlich auch im Betrieb digitalisiert. Anschließend werden alle möglichen Szenarien durchprobiert, um schon vorab Schwachstellen zu finden, die schon in der Bauphase und besonders im Betrieb vermieden werden können. Nur wie immer im Leben, lässt sich nicht jeder „Husten“ vermeiden. Doch wenn er auftritt, sind Eigentümer und Betreiber vorbereitet. Während der aktuell noch stattfindenden Messe light + building in Frankfurt steht dieses Thema ganz oben auf der Agenda.

Auch für die Stromnetzplanung wird diese Technologie verwendet. Denn digitale Zwillinge bringen viele Vorteile für Netzplanung und – steuerung. Sie verändern die Art und Weise, wie Verteilnetzbetreiber ihre Netze planen, betreiben und überwachen. Die Technologie kann die Effizienz steigern, Kosten senken und die Netzstabilität verbessern. Bei einem zunehmenden Anteil erneuerbarer Energien ist das unverzichtbar.

Digitale Zwillinge

Warum wir darüber berichten? Weil es für die energetische Versorgung in Deutschland immanent wichtig ist, möglich die gesamte nachhaltig erzeugte Energie einzubinden und keine Energie zu verschwenden, wie es heute immer noch geschieht. Digitale Zwillinge sind virtuelle Abbilder physischer Systeme und eröffnen neue Möglichkeiten im Betrieb von Stromnetzen. Durch eine Kombination aus physikalischen Modellen, Datenanalysen und maschinellem Lernen können Verteilnetzbetreiber den Zustand ihrer Netze zu jedem Zeitpunkt präzise nachbilden und Vorhersagen über zukünftige Entwicklungen treffen, erklärt die VDE-Studie „Der Digitale Zwilling in der Netz- und Elektrizitätswirtschaft“. Mit Hilfe der Zwillinge lassen sich Daten von Sensoren, Steuerungssystemen und anderen Quellen in Echtzeit auswerten und beispielsweise Lastflüsse simulieren oder Störungen erfassen und analysieren. Das System ist dabei nicht nur auf Deutschland beschränkt, weil es ein europäisches Verbundnetz gibt. So spielen für die European Association of the Electricity Transmission and Distribution Equipment and Services Industry (T & D Europe) Digital Twins eine zentrale Rolle für die Energiewende. In einem Positionspapier vom Oktober 2024 nennt der Verband die mögliche Echtzeitüberwachung sowie die Analyse und Optimierung von Energieinfrastrukturen als wichtige Anwendungen. Auch für die Netzplanung und Analyse von Szenarien seien sie nützlich. Damit sei es möglich, die Netze effizienter, zuverlässiger und flexibler zu gestalten. Außerdem könnten die Digitalen Zwillinge helfen, erneuerbare Energien zu integrieren und smarte Netze zu realisieren.

Digitale Zwillinge sind immer öfter notwendig

Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien und der zunehmenden Dezentralisierung steigt der Bedarf für Digitalisierung im Verteilnetz. Ohne Automatisierung werden stark dezentralisierte Energiesysteme in Zukunft nicht mehr zu managen sein, denn die Netze müssen auf die fluktuierende Erzeugung von Wind- und Solarstrom flexibel und schnell reagieren können. Immer mehr Netzbetreiber setzen darum auf Digitale Zwillinge, um die Auswirkungen dieser Einspeisung besser zu verstehen und zu managen. Unterstützung bekommen sie dabei von Softwareentwicklern. „Unsere Plattform erstellt zuerst einen digitalen Zwilling des Stromnetzes – das ist der entscheidende erste Schritt. Es geht nicht nur darum, verschiedene Daten des Netzbetreibers zu kombinieren, sondern sie auch inhaltlich zu validieren, so dass physikalische Simulationen möglich werden“, erklärt Simon Koopmann, Mitbegründer und CEO von Envelio, das auf die Realisierung intelligenter Netze spezialisiert ist und eng mit E.ON zusammenarbeitet.

Echtzeitüberwachung

Um Netzbetreiber bei der Überwachung und Steuerung von Stromflüssen auch in Echtzeit zu unterstützen, wird der Zwilling mit Messdaten aus dem Netz versorgt. „Das können Messungen aus Ortsnetzstationen sein, also Daten, die Netzbetreiber direkt erheben, beispielsweise von Transformatoren oder Abgängen. Aber es können auch Live-Messdaten von intelligenten Messsystemen sein, die als Zusatzleistungen von den Netzbetreibern von den Messstellenbetreibern eingekauft werden“, so Koopmann weiter. Die von seinem Unternehmen entwickelte Plattform nutze diese Daten, um den Netz-Zustand zu schätzen. Natürlich messe man nicht an jedem Punkt im Netz – das wäre ineffizient. Stattdessen wolle man mit möglichst wenigen Messpunkten eine möglichst umfassende Transparenz über den Netz-Zustand erreichen. Die Steuerung des Netzes sei dabei nicht im Sekundentakt ausgelegt, sondern in längeren Intervallen, etwa auf Minutenbasis, wie es in Deutschland für den §14a EnWG gefordert ist. Das sei auch völlig ausreichend, weil das Netz nicht unmittelbar reagiere, wenn es für wenige Sekunden überlastet sei. Wird fortgesetzt.