Das Sächsische Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA) nominiert Tilias digitalen Zwilling „4DigiTwin“ für den »Sächsischen Digitalpreis 2024«
Leipzig/Dresden, 15.04.2024 – Das Sächsische Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA) vergibt zum zweiten Mal den »Sächsischen Digitalpreis«. Staatsminister Martin Dulig wird die Gewinnerinnen und Gewinner am 10. Juni 2024 während der Digitalkonferenz »forum sachsen digital« im Messe- und Veranstaltungspark in Löbau ehren. Der Schwerpunkt der Preisverleihung liegt in diesem Jahr auf »Digitalen Lösungen im Bereich Rohstoffe und Energie«. Gesucht wurden beispielhafte Leistungen, die die digitale Transformation in Sachsen vorantreiben und durch den Einsatz moderner, innovativer Technologien Impulse für die Nutzung digitaler Lösungen setzen.
Eine von SMWA ernannte Jury aus Expertinnen und Experten hat die Nominierten in den Kategorien »Gesellschaft«, »Wirtschaft« und »Open Source« aus den eingegangenen Bewerbungen ausgewählt. Das Online-Publikums-Voting startet am 15. April 2024 um 12:00 Uhr, bei dem die Plätze 1 bis 3 vergeben werden. Bürgerinnen und Bürger haben bis zum 30. April 2024 um 10:00 Uhr die Möglichkeit, für ihren Favoriten zu stimmen.
Die Projektbeschreibungen der eingereichten Beiträge finden Sie auf der Website des Sächsischen Digitalpreises 2024.
Stimmen Sie hier für unser Projekt ab: Zum Voting
„4DigiTwin“ – das leistet der digitale Zwilling
Ein digitaler Zwilling ist eine dynamische, virtuelle Kopie eines physischen Assets, eines Prozesses, eines Systems oder einer Umgebung, die genauso aussieht und sich genauso verhält wie ihr reales Gegenstück.
Unser digitaler Zwilling ist eine Software, die physische Energiesysteme – wie Wärme- oder Wassernetze – nachempfindet und so eine bedarfsgerechte Verwaltung ermöglicht.
Die Basis bilden über Sensoren gemessene Daten des Netzwerks sowie externe Quellen, die Informationen u. a. über Umwelteinflüsse oder Marktentwicklungen liefern. Diese Daten strukturiert 4DigiTwin und stellt sie in Karten- und Tabellenform dar.
Mit diesen Auswertungen ist nicht nur ein zeitgleiches Monitoring und damit Überwachung des Systems möglich, sondern auch eine sehr tiefgehende Analyse. Zudem lernt die Software durch zum Beispiel Belastungsverläufe, unterschiedlich zeitliche Bedarfsverläufe oder natürliche Einflüße und erkennt Muster.
Durch profilbasiertes Clustering können homogene Kundengruppen anhand ihrer Lastprofile identifiziert werden. 4DigiTwin bietet außerdem ein nutzerfreundliches Cockpit, das Analysen durch verschiedene Metriken, Heatmaps und Anomaliedetektion darstellt.
Das ermöglicht eine Optimierung des Betriebs, der Produktion und der Beschaffung.
Der einprägsame Name setzt sich zusammen aus:
Digitaler Zwilling + 4 Makrotrends der Energiebranche (Digitalisierung, Dekarbonisierung, Dezentralisierung und Demokratisierung)
4DigiTwin bringt also den Digitalen Zwillings mit Fokus auf Netzbetrieb und Verbraucherseite in Einklang mit den 4Ds der Energiewende mit Fokus auf Steuerung und Erzeugerseite.
Was macht die Software so innovativ?
Vorhandene Produkte am Markt bieten derzeit nur Expertensysteme mit begrenztem Anwendungsbereich. Sie sind zu kleinteilig und beschränkten sich auf ein Gebäude oder eine homogene Gebäude-/Wohnungsgruppe. Andere Ansätze betrachteten isoliert nur einzelne oder wenige Sektoren des Energiesystems. Das bildet die heutige Marktrealität nur unzureichend ab.
Um Energieerzeugung, Energieverbrauch und Energiespeicherung in ganzen Quartieren zu optimieren und zu steuern, ist eine ganzheitliche Prozessbetrachtung erforderlich. Das einzigartige 4DigiTwin-Konzept ermöglicht das über die Prozess- und Netzwerkmodellierung durch einen Digitalen Zwilling verknüpft mit einem 4D-Steuerungskonzept. Es ist bietet eine Plattform, die Quartiere unabhängig von ihrer Zusammensetzung simulieren kann, u. a. durch den Einsatz von selbstlernenden Algorithmen.
Daher ist 4DigiTwin für Quartiere mit heterogenem Gebäudebestand geeignet und integriert sowohl Sektorkopplungen als auch Prosumenten (also Verbraucher, die gleichzeitig Energieerzeuger sind) funktional. Das ermöglicht perspektivisch nicht nur die einfache Einbindung z. B. von Balkon-PV-Anlagen bei der Energieerzeugung, sondern auch die Berücksichtigung von E-Fahrzeugen als Speicherpuffer.
Gleichzeitig ist die Plattform hersteller- und betreiberübergreifend offen, um verschiedene Kunden- und Nutzergruppen anzusprechen. Solange ein Datenzugang besteht, kann jedes Netz durch 4DigiTwin abgebildet werden.
Wo liegt der Gesellschaftliche Mehrwert?
4DigiTwin kann die Fahrweise eines Netzwerks nicht nur anhand wirtschaftlicher, sondern auch im Hinblick auf ökologische und soziale Zielgrößen bestimmen. Die optimale Fahrweise ist genau die Kombination aus Energieträgern, ‑erzeugern und -speichern, die eine zuvor berechnete Verbrauchsvorhersage gemäß der festgelegten Zielparameter am besten deckt.
Das stärkt die Versorgungssicherheit und -autarkie, nicht zuletzt durch die erleichterte Berücksichtigung von kleineren, dezentralen Energieerzeugern und -speichern. Dadurch wird nicht nur der „reine“ Verbraucher, sondern insbesondere auch die Rolle des Prosumenten gestärkt, die nun mehr Kontrolle über ihre Energieversorgung durch umfangreiche Analyse- und Simulationsmöglichkeit erhalten.
Wie geht es weiter?
Geplant sind darüber hinaus einige weitere Funktionalitäten. Diese umfassen u. a. eine variable Vorhersagegranularität, Multiparameter-Analyse und -Clustering, die erweiterte Visualisierung technischer Anlagen und Analysen sowie Simulationen bei veränderten Parametern. Zudem wurde in der Softwareentwicklung von vornherein ein agnostischer Ansatz verfolgt. Das ermöglicht eine relativ einfache Übertragung der Plattform-Logik auf andere Arten von Netzen, z. B. Wasser- oder Schienennetze.
Wie wurde 4DigiTwin entwickelt?
Bei der Umsetzung hat Tilia mit Partnern aus Industrie und Forschung zusammengearbeitet. An der technischen Ausstattung und Planung waren die KET Kirpal Energietechnik GmbH Anlagenbau & Co. KG sowie die PAL Prozessautomation Leipzig GmbH & Co. KG beteiligt. Als Forschungspartner hat die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig die Entwicklung begleitet und die Implementierung der Plattform hat die NetLume/idatase GmbH übernommen. Als ersten konkreten Anwendungsfall haben wir gemeinsam das Wärmenetz im Demonstrationsquartier Schkeuditz modelliert, analysiert und simuliert.
„Mit unserem digitalen Zwilling leisten wir Unterstützung für die Betreiber insbesondere von Wärme- und Wassernetzen. Für die Wärmewende ist eine genaue Kenntnis dieser Infrastrukturen von enormer Bedeutung. So können deren Effektivität und Langlebigkeit gesteigert und die Auswirkungen von Optimierungen und Investitionen vorab geprüft werden. Das wird die Wärmewende planbarer und bezahlbarer machen. 4DigiTwin wird zukünftig auch für die Verwaltung von Strom- und vielleicht sogar Transportnetzen genutzt werden - das sind die nächsten Entwicklungen, die wir angehen werden.“
Christophe Hug, Geschäftsführer der Tilia
