26.07.2024 – Energiesysteme werden immer komplexer. Wie ein virtuelles Abbild der Erzeugungs-und Versorgungsstrukturen das gesamte System optimieren kann, haben Expert:innen von ITK Engineering am Beispiel eines Nordseehafens gezeigt. Der Ansatz lasse sich auch für andere Branchen nutzen, ob Handwerk, Industrie oder Gewerbe.

Der Anteil fluktuierender Energieträger wird immer größer, Lastspitzen immer ausgeprägter und Energiepreise immer dynamischer – heutige Energiesysteme sind so komplex wie nie. Dazu kommt die Vernetzung der Sektoren Strom, Wärme, Kälte und Verkehr. Die Frage, wie sich diese Systeme optimieren lassen und dazu beitragen, die Energiewende zu einem Erfolg zu machen, ist anspruchsvoll und drängend zugleich.

Ein virtuelles Abbild des Energiesystems

Einen Lösungsansatz sieht das Bosch-Tochterunternehmen ITK Engineering in der Integration intelligenter Software. Genauer gesagt: ein virtuelles Abbild des Energiesystems, ein digitaler Zwilling. Dieser schaffe Transparenz in einem Energiesystem und ermögliche einen effizienten und sicheren Betrieb. Genau daran arbeiten Expert:innen von ITK Engineering in diversen Branchen. Am Beispiel der Energieversorgung eines deutschen Hafens haben sie gezeigt, dass ein virtueller Energiezwilling des Hafens kombiniert mit Optimierungsalgorithmen die Auslegung und den Betrieb der Anlage entscheidend verbessern kann. Dieses Konzept helfe dem Hafenbetreiber, kann aber auch auf andere Infrastrukturen wie Gebäude, Fabriken oder ganze Stadtviertel übertragen werden. Konkret bilden die Expert:innen die einzelnen Komponenten des Energiesystems virtuell ab. „Uns geht es darum, das gesamte System von der Erzeugung über die Speicherung bis zur Nutzung zu virtualisieren und es mathematisch zu optimieren“,
erklärt Torsten Dunger, Gruppenleiter Energiemanagement bei ITK Engineering. Zuerst müssen über einen datengetriebenen Ansatz in einer Analysephase alle Objekte und Komponenten im Energiesystem sowie deren Beziehung untereinander erfmittelt werden. Anschließend folgt eine umfassende Ist- und Potential-Analyse, in der das gesamte Energiesystem erfasst wird. „Dabei ist es möglich, sich ändernde Rahmenbedingungen wie Strompreise oder Technologiekosten zu berücksichtigen“, ergänzt Dunger. Auf Basis der gewonnenen Daten können dann Maßnahmen definiert werden, um die Auslegung und den Betrieb zu optimieren. „Erst simulieren, dann investieren!“ lautet das Motto des Unternehmens, bei dem Simulationsergebnisse die Investitionsentscheidung untermauern.

Visualisierung des Ökosystems „Energiemanagement“ Grafik: ITK Engineering

Ein deutscher Nordseehafen als Vorbild

Im Anwendungsbeispiel des Fischereihafens von Bremerhaven hieß das für die Expert:innen von  ITK Engineering,  die Versorgung der ansässigen Industrie mit Strom, Komfortwärme, Prozesswärme und -kälte zu
analysieren. Durch die Virtualisierung aller Zusammenhänge und zeitlichen Verläufe in der Energiegewinnung und -versorgung lassen sich nach Unternehmensangaben auch die künftigen Auswirkungen auf das Energiesystem berechnen. Diese werden zum Beispiel durch Landstrombedarf, steigende Elektrifizierung der Schiffe und Hafenanlagen oder die Elektromobilität der Mitarbeitenden hervorgerufen. „Natürlich haben wir auch im Blick, mit welchen alternativen Kraftstoffen die Schiffe in Zukunft unterwegs sein werden und welche Anforderungen durch deren Erzeugung und Verteilung an das Energiesystem gestellt werden“, sagt Dunger. Diese Informationen helfen nach Angaben von ITK Engineering sowohl Planern im Vorfeld als auch Betreibern im Regelbetrieb, das Hafenenergiesystem effizient und sicher zu konzipieren. Welche Investitionsentscheidungen sind notwendig für den optimalen Betrieb? Wie muss eine ideale Regelung des Systems ausgelegt sein? Welche Komponenten helfen, um für die Zukunft gut aufgestellt zu sein und um flexibel auf veränderte Rahmenbedingungen reagieren zu können? Das sind einige Erkenntnisse, die Dunger und sein Team aus ihren Analysen für den Kunden gewinnen können. ITK Engineering hat zudem auf seiner Website ein On-Demand-Webinar zum Thema „Digital Factory Twin – Wie Simulationen von Maschinen und Produktionen generiert, integriert und automatisiert werden können!“ hochgeladen. Darin demonstriert ITK Engineering an zwei Anwendungsbeispielen, wie die Simulationserkenntnisse professionell in die Produktionssysteme integriert werden können.

Digitaler Energiezwilling nutzbar für viele Branchen

Das Konzept des digitalen Energiezwillings ist aber nicht auf den Hafen beschränkt, sondern lässt sich auf viele andere Branchen übertragen, ob Handwerk, Industrie oder Gewerbe. „Für uns ist der digitale Energiezwilling ein Tool, von dem unterschiedliche Parteien und sämtliche Branchen profitieren können“, erklärt Dunger. Entscheidend sind immer auch die Datenlage und die Bereitschaft der Beteiligten, Daten zu teilen und daraus Mehrwert zu erzeugen. „Deshalb achten wir mit höchster Priorität darauf, dass die zur Verfügung gestellten Daten sicher und vertraulich behandelt werden“, betont Torsten Dunger. (cst)

www.itk-engineering.de