Der IT-Dienstleister GISA hat ein Phasenmodell für die Entwicklung digitaler Zwillinge bei Energieversorgern erstellt. Der Einstieg kann dabei sehr einfach sein, während die höchste Ausbaustufe zukunftsweisend ist.
Die Digitalisierung der Energieinfrastruktur ist heute ein globales Topthema. Ihr wird eine entscheidende Rolle bei den globalen Energiefragen zugeschrieben. Verteilung, Speicherung und Transport von Strom stehen weit oben auf der geopolitischen Agenda. Experten sind sich rund um den Globus sicher, dass virtuelle Abbilder der Infrastruktur in Form von Digitalen Zwillingen dafür unersetzlich sind. Auch die EU hat dazu zuletzt den Grid Action Plan verabschiedet, auf dessen Grundlage die EU Grids Packages entwickelt wurden. Diese Maßnahmen sollen die Modernisierung der Energienetze beschleunigen. Darin werden Digitale Zwillinge explizit hervorgehoben.
Wachsende Plattform
An digitalen Zwillingen führt also kein Weg vorbei, doch wie baut man diese auf? Der IT-Dienstleister GISA mit Sitz in Halle, Digitalisierungsexperte im Bereich Energiewirtschaft, hat dazu einen dreistufigen Plan entworfen. So wird aus einem abstrakten Zukunftsbegriff ein praktisches Werkzeug im Alltag für Planung, Netzbetrieb, Kommunikation und strategische Entscheidungen.
Für GISA ist ein digitaler Zwilling kein abgeschlossenes Projekt, sondern eine stetig wachsende Plattform – immer nur so weit, wie es für das Versorgungsunternehmen sinnvoll ist. Der klar strukturierte Phasen-Ansatz sieht zunächst einen kompakten Einstieg vor. Darauf folgt folgen eine erweiterte Planungsumgebung und schließlich eine individuelle
Die vier wichtigsten Mehrwerte eines Digitalen Zwillings aus Sicht von GISA.
Quelle: GISA
Unternehmenslösung.
Zusammenarbeit mit Virtual City Systems
GISA setzt dabei auf die Technologie von Virtual City Systems (VCS) aus Berlin. Mit dem Unternehmen pflegt GISA eine enge Zusammenarbeit. Mithilfe der VC-Suite, dem Kernprodukt des Unternehmens, lassen sich Städte und Regionen als digitale 3D-Modelle darstellen, analysieren und simulieren. VCS versteht den Zwilling als visuelle Plattform, um Planungen im räumlichen Kontext zu zeigen, Szenarien zu simulieren und Entscheidungen transparenter zu treffen. Für Energieversorger bedeutet dies, dass sie Leitungsdaten, Gebäudemodelle, Katasterinformationen oder IoT-Daten gemeinsam in Echtzeit im 3D-Raum betrachten können.
GISA übernimmt dafür neben dem Projektmanagement und Zusatzentwicklungen auch den Betrieb, das Hosting und das Monitoring der Software – meist im eigenen, BSI-zertifizierten Rechenzentrum. Konkret werden etwa weitere Datenquellen eingebunden, Analysefunktionen ergänzt oder Simulationen integriert. Später können auch IoT-Sensorik, AR/VR-Anwendungen oder Live-Daten hinzukommen. Wichtig für GISA ist dabei der Ansatz, dass digitale Zwillinge nicht auf einmal entstehen, sondern sich Schritt für Schritt vom Visualisierungstool zum strategischen Entscheidungsinstrument entwickeln. GISA unterstützt Versorger folglich in allen Phasen, den digitalen Zwilling wachsen zu lassen.
Quelle: GISA
Ein Proof of Concept ist möglich
Am Anfang steht nicht die Technologie, sondern die Frage, an welcher Stelle ein digitaler Zwilling besonders hilfreich wäre. Soll die Standortsuche für Bauprojekte beschleunigt werden? Oder soll die Instandhaltung des Bestands transparenter werden? Oder sollen Planungen verständlicher kommuniziert werden? Auf Basis der fachlichen Zielsetzung können die notwendigen Daten, Funktionen und die erforderliche Tiefe der Zwillinge klar definiert werden.
Anstatt direkt das gesamte Netzgebiet zu modellieren, kann der Aufbau eines Digitalen Zwillings bewusst klein beginnen. Ein einzelnes Umspannwerk oder ein Teilnetz reicht aus, um erste Datensätze zusammenzuführen und die technische Machbarkeit zu prüfen. „Dort zeigt sich, wie gut die Datenstrukturen zusammenpassen, welche Anpassungen eventuell noch notwendig sind und welche Erkenntnisse sich auf das Netzgebiet übertragen lassen”, sagt Dr. Friederike Lilienthal, Senior Consultant Technical Solutions bei GISA. Im Weiteren bietet das klar definierte Phasenmodell die entscheidende Orientierung.
Phase 1: Twin Start
Die erste Phase heißt Twin Start. Sie ist inhaltlich bereits viel mehr als ein einfacher Einstieg, hat aber trotzdem eine niedrige Einstiegsbarriere. Denn sie nutzt ausschließlich Bestandsdaten, die erstmals in einem gemeinsamen digitalen Raum ohne aufwändige Konvertierung oder Anpassung zusammengefasst werden. So entsteht mit wenigen Datensätzen ein Lagebild, das Zusammenhänge sichtbar macht und sofort nutzbar ist. Laut GISA können bereits in dieser ersten Phase Planungen, Bestände, Genehmigungen und Zustände schneller zusammengeführt werden. Dadurch wird Zeit gespart, Fehlentscheidungen werden vermieden und die Auslastung bestehender Infrastruktur wird erhöht. Denn diese erste Phase eröffnet völlig neue Sichtweisen: Ein Flurstück, das im GIS geeignet aussieht, kann sich unter Berücksichtigung des Geländes als ungeeignet erweisen. So werden Verschattungs- oder Zufahrtsprobleme erkennbar. . Auch die Planung einer neuen Oberleitung lässt sich erst im dreidimensionalen Kontext mit realitätsnahen Gebäude- und Vegetationshöhen korrekt und sicher bewerten.
Phase 2: Twin Advance
In Phase 2 wird der Digitale Zwilling mit Twin Advance zu einer echten Arbeitsumgebung. Er enthält dann viele weitere Werkzeuge, um Daten aus verschiedenen Quellen zusammenzuführen und miteinander in Verbindung zu setzen. Zu dieser Ausbaustufe gehören Planungsanwendungen und spezialisierte Funktionen, die auch Fachprozesse unterstützen, von der Solarpotenzialanalyse bis hin zu 360°-Visualisierungen von Panoramabildern und automatisierten Datendienstleistungen.
Phase 3: Twin Integrate
In der Phase GISA Twin Integrate entstehen individuelle, tief vernetzte Digitale Zwillinge. Damit wird der DZ nicht nur zu einem Werkzeug, sondern zu einer individuellen, integrierten Plattform für das gesamte Unternehmen. Alle Systeme, Prozesse und Datenströme fließen zusammen, sodass vollkommen individuelle Analysen oder automatisierte Prozessketten möglich sind. Ein Beispiel für eine derart vernetzte Landschaft wäre eine kartenbasierte Anfrage, die zeigt, welche Trafostationen im letzten Jahr gewartet wurden, welche Kosten und Materialverbräuche dabei entstanden sind und schließlich eine Bedarfsanzeige für den Einkauf erzeugt. In diesem Beispiel sind 3D-Zwilling, GIS, Asset Management, ERP und Einkaufsprozesse miteinander verwoben und ergeben ein einheitliches Gesamtbild.
Die technische Basis bilden dabei die VCS-Lösungen. GISA baut beispielsweise Schnittstellen, die es bisher nicht gibt, verbindet Systeme, die ursprünglich nie füreinander gedacht waren, entwickelt neue Datenlogiken, schafft performante Datenräume oder entwickelt zielgerichtet Funktionen der VCS-Standardlösungen weiter.
In der dritten uns fortschrittlichsten Phase befindet sich beispielsweise der langjährige GISA-Kunde MITNETZ STROM. „Digital Twin Integrate” wird heute für die Bauplanung, Standortentscheidungen, Kostenschätzungen und als virtuelles Informationssystem genutzt. Das Tool beantwortet Fragen wie „Passt ein zusätzlicher Trafo auf ein Grundstück?”, „Wie fügt sich eine Trasse in das Gelände ein?” oder „Wie stellt sich ein geplantes Umspannwerk in einer Gemeinde dar?” All das lässt sich im Modell prüfen, visualisieren und gemeinsam mit Kommunen oder Fachfirmen diskutieren.
