TwinEU

Die aktuelle internationale Situation macht den Prozess der Energiewende für Europa wichtiger denn je. Es ist eine entscheidende Voraussetzung, den Anteil erneuerbarer Energien zu erhöhen, während gleichzeitig die Infrastruktur widerstandsfähiger und kosteneffektiver gemacht wird. In diesem Zusammenhang stellen digitale Zwillinge (digital twins - DT) eine wichtige Ressource dar, um alle Aspekte der Geschäfts- und Betriebskoordination für Systembetreiber und Marktteilnehmer zu erleichtern. Es ist von grundlegender Bedeutung, jetzt einen Prozess der Vereinbarung auf europäischer Ebene zu starten, um isolierte Instanzen zu vermeiden und stattdessen ein föderiertes Ökosystem von DT-Lösungen zu entwickeln. Jeder Betreiber sollte in der Lage sein, seine eigenen Implementierungsentscheidungen zu treffen, während die Interoperabilität und der Austausch mit dem restlichen Ökosystem erhalten und unterstützt werden. Genau das ist die Vision des TwinEU-Konsortiums unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik FIT (Koordinator Prof. Antonello Monti) und seines Zentrums Digitale Energie: die Ermöglichung neuer Technologien zur Förderung eines fortschrittlichen Konzepts von DT und die Festlegung der Bedingungen für Interoperabilität, Datenaustausch und Modellaustausch über standardisierte Schnittstellen und offene APIs für externe Akteure. Der geplante DT wird den Kern des europäischen Datenaustauschs bilden und von Schnittstellen zum im Aufbau befindlichen Energie-Datenraums unterstützt werden. Die fortschrittliche Modellierung, unterstützt durch KI-Werkzeuge und in der Lage, die Hochleistungsrecheninfrastruktur zu nutzen, wird eine beispiellose Fähigkeit bieten, eine pan-europäische digitale Replik der europäischen Energieinfrastruktur zu beobachten, zu testen und zu aktivieren.

Fraunhofer FIT ist an der Definition von Anwendungsfällen beteiligt und leitet die Aufgabe, die Anforderungen der Energieakteure an den digitalen Zwilling des pan-europäischen Netzes zu definieren. FIT ist auch an der Gestaltung der offenen Architektur von TwinEU für den digitalen Zwilling beteiligt und leitet die Aufgabe, die Anforderungen an Cybersicherheit und Datenschutz zu definieren, sowie an der Gestaltung der Informationstechnologie für den Datenraum des föderierten digitalen Zwillings. Im deutschen Demonstrator ist FIT an der Entwicklung des dynamischen Monitorings des Netzes beteiligt. FIT ist auch aktiv daran beteiligt, die Ergebnisse der digitalen Zwillinge der Demoonstratoren zu harmonisieren, um sicherzustellen, dass sie auf eine pan-europäische Implementierung übertragbar sind.

TwinEU läuft vom 01.01.2024 bis zum 31.12.2026 mit einem Gesamtbudget von über 25 Mio. € (Förderung der Europäischen Kommission von etwa 20 Mio. €).

TwinEU wird auf einen einzigartigen Satz von Kompetenzen von Netzbetreibern, Marktbetreibern, Technologieanbietern und Forschungszentren zurückgreifen, um ein Konzept des paneuropäischen digitalen Zwillings auf der Grundlage der Föderation lokaler Zwillinge zu entwickeln. Dadurch wird ein zuverlässiger, robuster und sicherer Betrieb der Infrastruktur ermöglicht, während gleichzeitig neue Geschäftsmodelle erleichtert werden, die die Bereitstellung erneuerbarer Energiequellen in Europa beschleunigen werden.

Die Herausforderungen, mit denen TwinEU konfrontiert ist, sind der Mangel an Konsens über die Definition eines digitalen Zwillings und seiner Funktionalitäten, die unzureichende Synchronisierung von digitalen Modellen/Repliken mit realen Anlagen und das Fehlen konkreter wiederverwendbarer DT-Implementierungen auf paneuropäischer Ebene. Darüber hinaus gibt es keinen vereinbarten standardisierbaren Ansatz zur Netzmodellierung, der für alle geeignet ist, ein unzureichendes Verständnis von interoperablen DTs als wirksamer Weg, um die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Akteuren zu unterstützen, sowie den entsprechenden Datenaustausch. DTs benötigen auch Schnittstellen außerhalb des Energiesektors, um Herausforderungen wie die Bewertung und Planung der Resilienz abzudecken, sodass eine Verbindung zwischen einem europäischen DT und einem europäischen Energie-Datenraum von entscheidender Bedeutung ist. Schließlich kann ein DT nicht einfach entwickelt werden, sondern muss in einem beispiellosen Maßstab getestet werden.

TwinEU wird diese Herausforderungen angehen, indem:

• eine Reihe von Szenarien für die Nutzung des digitalen Zwillings definiert wird, die von Datenfreigabe und -austausch zwischen Betreibern (innerhalb und zwischen Ländern) profitieren, sowie die entsprechenden Anforderungen für die Implementierung.
• eine Referenzarchitektur für die Erstellung eines europaweiten digitalen Zwillings definiert und implementiert wird.
• ein föderierter digitaler Zwilling definiert und implementiert wird, der aus einer Vielzahl von Closed-Loop-Adaptive-DT-Instanzen besteht, um eine breitere Replikation auf europäischer Ebene zu unterstützen.
• Datenmodelle und semantische Interoperabilität verbessert werden, um die Anwendungsfälle des digitalen Zwillings besser zu unterstützen.
• auf das aufkommende Konzept des Energie-Datenraums aufgebaut und angepasst wird, um Datensilos entlang der Energiewertschöpfungskette zu durchbrechen, vertrauenswürdigen und datensouveränen Datenaustausch, Modell- und Ressourcenaustausch zwischen verschiedenen Akteuren zu erleichtern.
• fortschrittliche Technologien wie KI mit physikalischem Hintergrundwissen und Hochleistungsrechnen genutzt werden, um über klassische Modellierungsansätze für den digitalen Zwilling hinauszugehen.
• eine Vielzahl von DT-Diensten entwickelt und bereitgestellt werden, die die Voraussetzungen für ein belastbares und zuverlässiges europäisches Stromnetz schaffen.
• den TwinEU-Ansatz in realen Szenarien demonstriert wird, um die vollständigen Energie- und Datenwertschöpfungsketten zu validieren.
• eine breite Akzeptanz des TwinEU-Ansatzes erreicht wird, um die Voraussetzungen für eine tatsächliche Umsetzung im europäischen Maßstab zu schaffen.
• die Voraussetzungen für eine langfristige nachhaltige Entwicklung der TwinEU-Vision geschaffen werden und neue Geschäftsmöglichkeiten auf Basis des digitalen Zwillings eröffnet werden.

Förderung:

Das TwinEU-Projekt ist Teil des offenen Aufrufs aus dem Horizon 2.5 Climate, Energy and Mobility Programme der europäischen Komission: Supporting the development of a digital twin to improve management, operations and resilience of the EU Electricity System in support of REPowerEU | Call ID: HORIZON-CL5-2023-D3-01-10

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizont 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 101136119 finanziert.

Projektpartner:

Das TwinEU-Konsortium, bestehend aus 75 Partnern, vereint multidisziplinäre Kompetenzen und Ressourcen aus der Industrie und der Forschungsgemeinschaft. Die Demonstrationen werden wichtige Akteure auf allen Ebenen von der Übertragung über die Verteilung bis hin zu Marktakteuren umfassen und den koordinierten Datenaustausch über verschiedene Bereiche hinweg testen. Das Konsortium umfasst auch relevante Industrieunternehmen, Forschungseinrichtungen und Verbände aus 15 EU-Ländern: Österreich, Belgien, Bulgarien, Zypern, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Ungarn, Italien, Luxemburg, Niederlande, Portugal, Rumänien, Slowenien und Spanien.