Was ist ein Digitaler Zwilling?
Ein digitaler Zwilling ist ein dynamisches, virtuelles Abbild eines physischen Objekts, Systems oder Prozesses. Er verknüpft reale Betriebs- und Umgebungsdaten mit digitalen Modellen, um den Zustand, das Verhalten und die Leistung seines realen Gegenstücks in Echtzeit oder nahezu Echtzeit abzubilden. Ziel ist es, fundierte Entscheidungen zu ermöglichen, Prozesse zu optimieren und die Effizienz zu steigern – insbesondere in komplexen Infrastrukturen wie Stromnetzen.
Wie funktioniert ein digitaler Zwilling?
Ein digitaler Zwilling basiert auf drei zentralen Säulen:
- Reale Betriebsdaten: Messwerte, Überwachungsdaten und Grenzwerte aus dem laufenden Betrieb.
- Umgebungsdaten: Informationen wie Wetterbedingungen, Temperatur oder topografische Gegebenheiten.
- Datenaktualisierung: Regelmäßige oder idealerweise kontinuierliche Synchronisation mit dem physischen System.
Je vollständiger und aktueller diese Daten sind, desto präziser kann der digitale Zwilling Simulationen durchführen, Prognosen erstellen und Handlungsempfehlungen geben.
Was unterscheidet den digitalen Zwilling von klassischen Simulationen?
| Merkmal | Klassische Simulation | Digitaler Zwilling |
|---|---|---|
| Datenbasis | Statische oder punktuelle Daten | Echtzeit- oder nahezu Echtzeitdaten |
| Aktualisierung | Manuell, selten | Automatisiert, kontinuierlich |
| Kontextbezug | Eingeschränkt | Kombination aus Prozess- und Umgebungsdaten |
| Reaktionsfähigkeit | Eingeschränkt | Dynamisch, ereignisgesteuert |
| Anwendung | Planung, hypothetische Szenarien | Planung, Betrieb, Wartung, Schulung |
Digitale Zwillinge ermöglichen eine deutlich realitätsnähere Abbildung und Reaktion auf Veränderungen im System – etwa bei Netzstörungen oder Lastspitzen.
Wo wird der digitale Zwilling eingesetzt?
Ein besonders relevantes Einsatzfeld ist die Energiebranche, insbesondere im Bereich der Verteilnetze. Hier bietet der digitale Zwilling zahlreiche Vorteile:
1. Netztransparenz und Stabilität
- Echtzeitüberwachung komplexer Stromflüsse
- Früherkennung von Störungen
- Unterstützung bei der Spannungsregelung und Netzführung
2. Netzplanung und -ausbau
- Simulation von Ausbau- und Verstärkungsmaßnahmen
- Bewertung von Szenarien in einer risikofreien Umgebung
- Priorisierung von Investitionen auf Basis realer Daten
3. Automatisierung und Fachkräftemangel
- Unterstützung bei zeitkritischen Entscheidungen
- Schulung neuer Fachkräfte durch realitätsnahe Simulationen
- Entlastung durch automatisierte Prozesse
Wer profitiert vom digitalen Zwilling?
Netzbetreiber erhalten ein leistungsfähiges Werkzeug zur:
- Optimierung des Netzbetriebs
- Beschleunigung von Netzanschlussprozessen
- Verbesserung der Versorgungssicherheit
Unternehmen können durch digitale Zwillinge:
- Produktionsprozesse effizienter gestalten
- Wartungskosten senken
- Produktentwicklungen beschleunigen
Gesellschaft und Umwelt profitieren durch:
- Schnellere Integration erneuerbarer Energien
- Reduzierung von CO₂-Emissionen
- Stärkung der Energiewende
Welche Arten digitaler Zwillinge gibt es?
Experten unterscheiden zwischen drei Typen:
| Typ | Beschreibung |
|---|---|
| Digitaler Zwilling | Exakte, datengestützte Abbildung eines realen Systems mit Zugriff auf proprietäre Daten |
| Digitales Geschwistermodell | Statistisch repräsentatives Modell auf Basis öffentlich zugänglicher Daten |
| Digitaler Cousin | Hypothetisches Modell ohne konkreten Realbezug, z. B. für Forschung oder Szenarienplanung |
Wie sieht die Zukunft des digitalen Zwillings aus?
Mit der zunehmenden Digitalisierung und der wachsenden Komplexität technischer Systeme wird der digitale Zwilling zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Infrastruktur. Besonders im Energiesektor, etwa bei der Integration von Photovoltaik, Wärmepumpen oder E-Mobilität, wird er zur Schlüsseltechnologie für eine nachhaltige, sichere und effiziente Energieversorgung.
Ein Beispiel: In Deutschland wurde bereits ein Drittel des Verteilnetzes digital abgebildet. Millionen von Netzkomponenten und Messpunkten liefern Daten, die in Echtzeit analysiert werden. So können Netzanschlussanfragen innerhalb von Sekunden bearbeitet und Netzausbaupläne gezielt priorisiert werden.
Fazit
Der digitale Zwilling ist weit mehr als ein digitales Modell – er ist ein intelligentes, lernfähiges System, das reale Prozesse abbildet, analysiert und optimiert. In einer zunehmend vernetzten Welt ist er ein entscheidender Baustein für Effizienz, Nachhaltigkeit und Resilienz – insbesondere in kritischen Infrastrukturen wie der Energieversorgung.