Innovation & TechnologiesLe monde de l'énergie

Eine Welt mit mehr Nachhaltigkeit durch virtuelle Zwillinge?

Heutzutage sind virtuelle oder digitale Zwillinge überall zu finden. Von der Industrie über die Architektur, den Transport und die Kommunikation bis hin zum Gesundheitswesen. Diese digitalen Doppelgänger, die auf künstlicher Intelligenz, vernetzten Objekten und Big Data basieren, werden immer häufiger eingesetzt, um Ereignisse auf der Ebene einer Stadt, einer Region oder sogar eines Landes zu simulieren und vorherzusagen. Dank dieser virtuellen Kopien wird sich die Bandbreite an Möglichkeiten erweitern, insbesondere in Bezug auf alles, was mit Energieeinsparung, Netzoptimierung und nachhaltiger Entwicklung zu tun hat.

Was aber versteht man genau unter einem digitalen Zwilling (digital twin) und wozu dient er? Die Technologie des digitalen Zwillings wurde erstmals von der NASA eingesetzt, um die Bedingungen an Bord der Apollo 13-Mission zu simulieren. Die Technologie des digitalen Zwillings besteht aus einer virtuellen Nachbildung eines Produkts, einer Branche oder eines Ökosystems. Sie reproduziert dessen Bestandteile und Funktionsweise mithilfe einer Reihe digitaler Modelle und ermöglicht anschließend die Simulation seines Verhaltens und seiner Entwicklung im Zusammenspiel mit seiner Umgebung im Laufe seines gesamten Lebenszyklus.

Diese Spiegelung kann sowohl Teile als auch Geräte, Industriemaschinen, Produktionslinien, Gebäude, städtische und energetische Infrastrukturen, menschliche Organe, soziale Organisationen und sogar unseren Planeten betreffen. Um eine Verbindung zwischen der virtuellen und der realen Welt zu schaffen, stützt sich diese Technologie auf die kontinuierliche Sammlung einer Kombination von Daten, unter anderem über Sensoren und vernetzte Objekte.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Dank ihrer Fähigkeit, verschiedene Szenarien zu simulieren, bieten digitale Zwillinge zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, vor allem im Bereich des Energiemanagements und der Nachhaltigkeit. Sie erleichtern insbesondere die Erstellung von innovativen Prototypen, die weniger Energie verbrauchen und umweltfreundlicher sind. Somit ist es nicht mehr notwendig, ein Prototyp zu erstellen und diesen anschließend zu testen, um Verbesserungen zu erzielen. Alles kann von nun an vollständig digital erfolgen. So werden 85% der weltweit produzierten Elektrofahrzeuge, 75% der Windenergieinfrastruktur und revolutionäre Projekte wie das erste Solarflugzeug und neue Biomaterialien mithilfe virtueller Welten entwickelt.

Und das ist nur die sichtbare Spitze des Eisbergs! Eine von Dassault Systèmes et Accenture im Jahr 2021 durchgeführte Studie[1] ergab, dass 7,5 Gigatonnen CO2-Emissionen durch nur fünf Anwendungsfälle vermieden werden könnten. Das Bauwesen und die Städte: Durch den Einsatz von digitalen Zwillingen könnte der Energieverbrauch in Gebäuden um 30-80 % gesenkt werden. Verbrauchsgüter und der Vertrieb: Mit Modellierungs- und Simulationswerkzeugen könnten Waren und Verpackungen nachhaltiger und recyclingfähiger gestaltet werden. Der Verkehr und die Mobilität: Kollaborative Geschäftsanwendungen könnten die Entwicklungszeiten verkürzen, das Gewicht von Fahrzeugen und ihre Emissionen kontinuierlich reduzieren und ihre Recyclingfähigkeit steigern. Das Gesundheitswesen: Virtuelle Zwillinge könnten die Lieferkette in der Pharmaindustrie optimieren, den Energiebedarf der Produktionsprozesse senken und die Qualität der Medikamente erhöhen. Die Unterhaltungselektronik: Digitale Zwillinge könnten der Industrie dabei helfen, die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft in jede Phase des Produktdesigns zu integrieren.

Digitale Zwillinge können auch dabei helfen, die Stromübertragungsnetze besser zu verwalten. Dies gilt insbesondere für RTE, den Stromnetzbetreiber Frankreichs. Dank dieser Technologie kann RTE die Auswirkungen seiner Wartungs- und Investitionspolitik unter Berücksichtigung technischer, finanzieller und personeller Einschränkungen testen, mögliche Entwicklungen des Netzes bewerten und seine Robustheit gegenüber Veränderungen und Umwelteinflüssen (Wetter, Korrosivität …) optimieren.

Und in Luxemburg?

Ähnlich wie in Singapur mit dem Projekt “Virtual Singapore”, einem gemeinschaftlichen Werkzeug zur dynamischen dreidimensionalen Modellierung des Stadtstaates, will Luxemburg in Zukunft einen digitalen Zwilling des Landes schaffen. Diese digitale Kopie, die durch die landesweite Sammlung aller verfügbaren und sinnvollen Daten gebildet wird, wird es ermöglichen, eine Reihe von Problemen zu verstehen, vor allem in den Bereichen Energie, Mobilität und Stadtplanung, Lösungen zu testen und diese dann in die Realität umzusetzen.

Ein erster Schritt zur Schaffung dieses digitalen Zwillings soll bis 2026 mit der Einrichtung einer nationalen Energiedatenplattform erfolgen. Ziel dieser Plattform, mit deren Einrichtung Creos als TSO (Transmission System Operator) beauftragt wurde, ist es, alle Gas- und Stromverbrauchs- und -produktionsdaten des Landes zu sammeln. Dazu wird sie auf das gemeinsame zentrale System für intelligente Messungen (Smart Meter) und die eigenen Messsysteme der Industrie und der großen Konzerne zurückgreifen. 

[1] The critical role of virtual twins in accelerating sustainability

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