Digitale Zwillinge in der Energiewirtschaft
Die Transformation der Energiewirtschaft erfordert belastbare Entscheidungen unter Unsicherheit. Das Fraunhofer ITWM zeigt, wie digitale Zwillinge und mathematische Modelle strategische Planung, Risikobewertung und die Steuerung komplexer Energiesysteme nachhaltig unterstützen.
Ein Anwendungsszenario der Torsionsmonitoringsysteme ist die Überwachung von Generatoren in Kraftwerken.
Foto: Fraunhofer ITWM
Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM präsentiert sich auf der E-world energy & water 2026 in Essen als Entwicklungspartner für die digitale Transformation der Energiewirtschaft. Im Fokus des Messeauftritts stehen digitale Zwillinge, mathematische Modelle und simulationsbasierte Softwarelösungen, mit denen sich komplexe Energiesysteme analysieren, steuern und optimieren lassen. Ziel ist es, Energieversorger, Netzbetreiber und Kommunen dabei zu unterstützen, die steigenden Anforderungen an Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Klimaneutralität gleichzeitig zu bewältigen. Die Energiewende führt zu tiefgreifenden strukturellen Veränderungen in den Energiesystemen. Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien bringt eine zunehmende Volatilität in Erzeugung und Einspeisung mit sich, während neue Verbraucher wie Elektromobilität, Wärmepumpen oder Batteriespeicher zusätzliche Dynamik in die Netze bringen. Klassische Planungs- und Steuerungsansätze stoßen unter diesen Bedingungen zunehmend an ihre Grenzen. Das Fraunhofer ITWM adressiert diese Herausforderungen mit digitalen Methoden, die reale Energiesysteme virtuell abbilden und so eine fundierte Entscheidungsgrundlage schaffen.
Digitale Zwillinge als Schlüsseltechnologie der Energiewende
Digitale Zwillinge bilden physische Energieinfrastrukturen wie Strom-, Gas- oder Wärmenetze virtuell ab und verknüpfen sie mit aktuellen Mess- und Betriebsdaten. Auf dieser Basis lassen sich komplexe Zusammenhänge simulieren und unterschiedliche Szenarien durchspielen, etwa zur Netzstabilität, zur Integration erneuerbarer Energien oder zur Auswirkung neuer Verbrauchergruppen. Das Fraunhofer ITWM nutzt hierfür mathematische Modelle, numerische Simulationen und datenbasierte Prognoseverfahren, die kontinuierlich mit realen Systemdaten aktualisiert werden. Ein zentraler Vorteil dieser digitalen Abbilder liegt in ihrer Prognosefähigkeit. Sie ermöglichen es, zukünftige Last- und Erzeugungssituationen realistisch abzuschätzen und potenzielle Engpässe frühzeitig zu erkennen. Damit können Netzbetreiber ihre Systeme vorausschauend steuern und Risiken reduzieren. Auch für Energieversorger bieten digitale Zwillinge einen Mehrwert, etwa bei der Optimierung von Erzeugungsportfolios, der Bewertung von Flexibilitätsoptionen oder der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle im Umfeld dynamischer Tarife und dezentraler Energieversorgung.
Darüber hinaus unterstützen die Modelle des Fraunhofer ITWM das Risikomanagement in volatilen Energiemärkten. Wetterabhängige Erzeugung, schwankende Preise und unsichere Lastentwicklungen lassen sich mithilfe mathematischer Verfahren quantifizieren und in Entscheidungsprozesse integrieren. So entstehen belastbare Grundlagen für strategische Planung und operative Steuerung, selbst unter unsicheren Rahmenbedingungen.
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Softwarelösungen für Netzbetrieb, Fernwärme und Marktanalyse
Darüber hinaus zeigt das Fraunhofer ITWM eine Reihe praxisnaher Softwarelösungen, die aus diesen Forschungsansätzen hervorgegangen sind. Dazu gehören Anwendungen zur Netzsimulation, zur Last- und Erzeugungsprognose sowie zur Optimierung von Energieinfrastrukturen. Ein Schwerpunkt liegt auf Lösungen für Fernwärmenetze, bei denen komplexe hydraulische und thermische Zusammenhänge berücksichtigt werden müssen. Mithilfe simulationsbasierter Verfahren lassen sich Netze effizient planen, Betriebskosten senken und Energieverluste reduzieren.
Weitere Anwendungen adressieren die vorausschauende Wartung von Anlagen, die Bewertung von Flexibilitätsoptionen und die Unterstützung von Entscheidungsprozessen im Netz- und Marktbetrieb. Durch die Kombination von Echtzeitdaten, Prognosemodellen und Optimierungsalgorithmen entstehen digitale Werkzeuge, die den steigenden Anforderungen an Transparenz und Reaktionsgeschwindigkeit gerecht werden.
Der Messeauftritt macht deutlich, dass die Energiewende ohne digitale Modelle und simulationsgestützte Entscheidungswerkzeuge kaum zu bewältigen ist. Digitale Zwillinge und mathematische Verfahren entwickeln sich zunehmend zu zentralen Instrumenten einer resilienten, effizienten und nachhaltigen Energieversorgung. Das Fraunhofer ITWM positioniert sich dabei als Brücke zwischen Forschung und Anwendung und zeigt, wie sich komplexe Energiesysteme mithilfe digitaler Technologien sicher in die Zukunft führen lassen.
