Gemeinsam mit Industriepartnern konzentrierte sich fortiss in den vergangenen drei Jahren auf die Entwicklung eines digitalen Energiezwillings für die Kommunen, Städte und Landkreise Bayerns. Dieser digitale Energiezwilling dient als Schlüsselinstrument, das die Energiesysteme des Freistaates detailliert abbildet und so eine präzise und effiziente Planung ermöglichen kann. Auf Basis umfangreicher Daten erlaubt er die Simulation und Optimierung verschiedener Energieszenarien, um die Energiewende in Bayern voranzutreiben.
"Der digitale Energiezwilling ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer intelligenten und nachhaltigen Energiewende in Bayern. Wir freuen uns, dass wir mit dem Projekt eTwin.BY zu diesem Ziel beitragen konnten", so Dr. Markus Duchon, Projektleiter bei fortiss. In der Forschungskooperation brachte die Eniano GmbH ihre Expertise als IT-Dienstleister und Beratungsunternehmen ein, während die Hersbrucker Energie- und Wasserversorgung (HEWA GmbH) ihre Erfahrungen aus konkreten Anwendungen beisteuern konnte.
Effiziente und datengetriebene Energieplanung
Ausgangslage und Motivation für das Forschungsprojekt bildeten die rasant wachsende Komplexität intelligenter und verteilter Energiesysteme, die die Planung und den Betrieb vor immer neuen Herausforderungen stellt. Manuelle Eingriffe, die diese Prozesse bislang häufig prägten, stoßen an ihre Grenzen. Digitale, datengetriebene Steuerungsverfahren mit integrierten Modellierungs- und Optimierungslösungen bieten innovative Lösungen. Diese ermöglichen nicht nur die Automatisierung von Aufgaben, sondern auch die Entwicklung wirtschaftlich effizienter Lösungen und die umfassende Integration heterogener Datenbestände.
Die Vorteile sind vielfältig: Durch die präzise und ganzheitliche Planung von Energieanlagen und Netzen können sowohl Kosten bei der Datenbeschaffung und Vorverarbeitung deutlich reduziert als auch der Prozess erheblich beschleunigt werden. Darüber hinaus kann durch die Verbesserung von Energiesystemen zukünftig die Energieeffizienz gesteigert und der Energieverbrauch gesenkt werden. Dies würde zu weiteren Kosteneinsparungen bei der Energiewende führen und die Umstellung auf eine nachhaltige Energieversorgung mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien unterstützen.
Die Wissenschaftler*innen des Kompetenzfelds "Architectures and Services for Critical Infrastructures" haben sich daher in den vergangenen drei Jahren intensiv mit der Entwicklung des digitalen Energiezwillings für Bayern beschäftigt. Dabei konzentrierten sich die fortiss-Experten hauptsächlich auf die Beschaffung, Organisation und Harmonisierung großer, verteilter Datenbestände als Basis für die weitergehende Automatisierung energiewirtschaftlicher Planungsprozesse. Darüber hinaus integrierten die fortiss-Expertinnen innovative Planungstools mit hohem Automatisierungsgrad für die Planung von sektorgekoppelten Quartierslösungen.
Das Anwendungsspektrum des Zwillings umfasst mehrere Bereiche der kommunalen Energieplanung, darunter Bestandsanalysen, die Analyse von Netzausbau- und Netzoptimierungspotenzialen (Fernwärme) oder technisch-wirtschaftlich optimierte Areal- und Quartiersverbundlösungen. Darüber hinaus wurden Methoden und Werkzeuge erforscht und erprobt, beispielsweise im Bereich der energetischen Sanierung mit verstärkter Sektorenkopplung (Wärmepumpen, Photovoltaik, Stromspeicher etc.) sowie die Analyse und Konzeption von Wärmenetzen 4.0 durchgeführt.
Die Zukunft der Energiewirtschaft in Bayern
Der digitale Energiezwilling kann in vielfältigen Bereichen eingesetzt werden, darunter in der Sektorenkopplung, bei der der Strom- und Wärmesektor zur Energienutzung kombiniert werden. Im Rahmen von Wärmenetzen 4.0 wird die Effizienz und Flexibilität von Fernwärmenetzen optimiert. Innerhalb der Quartiersplanung werden energieeffiziente und klimafreundliche Quartiere deutlich einfacher entwickelt. Darüber hinaus bietet der Energiezwilling eine hervorragende Grundlage für die Erstellung von Sanierungskonzepten zur Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden.
Mit diesen konkreten Einsatzmöglichkeiten zeigt das Projekt eTwin.BY klar die Potenziale einer datengetriebenen, automatisierten Energieplanung für ausgewählte Bereiche des Strom- und Wärmesektors auf. Überdies konnte die mögliche Übertragbarkeit des Konzepts auf weitere Anwendungsfälle im energiewirtschaftlichen Kontext aufgezeigt werden.
