Wehret den Redundanzen

Es herrscht Einigkeit in der Energiebranche, dass die Integration der erneuerbaren Energien sowie der steigenden Zahl von flexiblen Verbrauchern ohne Digitalisierung des Stromsystems nicht zu schaffen ist. Allerdings, so gibt die Energietechnische Gesellschaft im VDE zu bedenken, fehle oftmals das Problembewusstsein dafür, dass die Einführung von digitaler Technik und Software ohne ausreichende Koordinierung durch das Management die vorhanden Datensilos nicht aufbrechen kann. Vielmehr seien weitere Redundanzen in den Datenmodellen zu erwarten. Deshalb seien intelligente und verknüpfte Lösungen notwendig, so die Experten der Taskforce „Digitaler Zwilling“ der ETG, unter denen beispielsweise auch Vertreter kommunaler Stromnetzbetreiber sind.

„Das Arbeiten nach Methoden der Industrie 4.0 (I4.0), mit Lösungsansätzen wie dem hier vorgestellten Digitalen Zwilling in der Netz- und Elektrizitätswirtschaft (DZiNE), setzt genau an dieser Stelle an“, heißt es in der Studie. Das vernetzte Simulationsmodell bilde die Datenbasis für „durchgängige, datengetriebene Prozesse von der Planung über den Betrieb bis zum Rückbau“.

Als eines der Kernergebnisse ihrer Arbeit sehen die Mitglieder der Taskforce, die 2021 ins Leben gerufen wurde, die Definition des digitalen Zwillings in der Netz- und Elektrizitätswirtschaft. Dabei heben sie unter anderem hervor, dass der digitale Zwilling über Kommunikationsinfrastruktur eng an das reale Objekt gekoppelt ist − bis hin zur Echtzeitsynchronisation. Aus mehreren digitalen Zwillingen entstehe dann ein hierarchisch vernetztes Gesamtmodell.

Vernetzung mehrerer digitaler Zwillinge

Die Taskforce habe es sich zur Aufgabe gemacht, den digitalen Zwilling in der Elektrizitätswirtschaft „greifbar“ zu machen, heißt es weiter. Anhand praktischer Anwendungsfälle und mithilfe von Handlungsempfehlungen sollen die Netzbetreiber befähigt werden, digitale Strategien zu entwickeln und umzusetzen. Für die Unternehmen ergibt sich daraus eine Reihe von Mehrwerten, welche die Taskforce in zehn Kategorien unterteilt hat. Zum eine könnten unkontrollierte Redundanzen reduziert werden. Zum anderen komme es zu einer Vergrößerung der Datenbasis, die noch dazu immer wieder aktualisiert werde.

Darüber hinaus könnten Daten- und Informationsbrüche reduziert werden. Ein effektiveres Controlling, eine Verringerung der Projektlaufzeit und -kosten sind weitere Mehrwerte, die sich durch die Nutzung digitaler Zwillinge ergeben. Der Nutzen eines digitalen Zwillings könne allerdings nur dann voll zur Entfaltung kommen, wenn das Management seine Einführung zum Unternehmensziel erklärt und auch koordiniert. Dies sei die Grundvoraussetzung, um die Früchte der Digitalisierung auch ernten zu können.

Dass zwischen Simulation und dem Einsatz eines digitalen Zwillings ein Unterschied besteht, ist den Autoren der Studie wichtig zu betonen. Die Simulation entkopple bewusst tatsächliche und virtuelle Realität, beispielsweise mit Was-wäre-wenn-Analysen. Dagegen sei das Ziel eines digitalen Zwillings, „das virtuelle Abbild eng an die Realität und die dort festgestellten Stimuli zu binden“, heißt es in dem 42-seitigen Papier.

Den Praxisbezug stellen die Verfasser über eine Reihe von Anwendungsfällen her, etwa die Wartung einer Schaltanlage unter der Nebenbedingung einer optimalen Wartungsauszeit oder die Untersuchung kritischer Netzereignisse mithilfe der digitalen Zwillinge von Netzschutzgeräten. Fast schon selbstverständlich erscheinen die Netzplanung und die Netzführung als prädestinierte Anwendungsgebiete digitaler Zwillinge.

Eine Reihe von Handlungsempfehlungen, etwa zur Analyse und Priorisierung der Anwendungsfälle oder zur Normalisierung von Datenmodellen mit der Erläuterung, warum die „unkontrollierte Redundanz“ die „Krankheit der Digitalisierung“ ist, runden die Studie ab.

Als „erste Positionsbestimmung“ bezeichnen die Verfasser ihre Arbeit. Zwar sei vor allem die Expertise der Übertragungsnetzbetreiber und größerer Verteilnetzbetreiber eingeflossen. Sie seien auch diejenigen, die erste Anwendungen bereits testen. Für mittelgroße und kleinere Verteilnetzbetreiber beziehungsweise Stadtwerke sei es jedoch allemal sinnvoll, sich mit dem Thema „digitaler Zwilling“ zu beschäftigen. 

Die Studie „Der Digitale Zwilling in der Netz- und Elektrizitätswirtschaft“ steht auf der Internetseite des VDE zum Download zur Verfügung.