Digitaler Zwilling: Stromnetze vorausschauend steuern und sicher betreiben

Die Energiewende verändert die Stromnetze grundlegend. Erzeugung und Verbrauch sind heute dezentral, dynamisch und schwer vorhersehbar. Der Digitale Zwilling von enercity hilft Kommunen und Netzbetreibern, den Überblick zu behalten – mit einem aktuellen, digitalen Abbild des Niederspannungsnetzes.

Warum Stromnetze heute digital gedacht werden müssen

Die Energiewelt verändert sich rasant: Früher floss der Strom nur in eine Richtung – vom Kraftwerk zu den Haushalten. Heute erzeugen Photovoltaikanlagen auf vielen Dächern Strom, der ins Netz eingespeist wird. Perspektivisch können auch Elektroautos als flexible Speicher eine Rolle spielen. Gleichzeitig steigt der Strombedarf durch Wallboxen für E-Autos und Wärmepumpen stark an. Strom fließt jetzt in beide Richtungen und die Last im Netz verändert sich ständig - das macht die Steuerung und Stromverteilung viel komplexer.

Damit die zunehmende Anzahl an dezentralen erneuerbaren Energiequellen, der starke Anstieg der Stromnachfrage sowie die neuen Lastverläufe zuverlässig durch die Netzbetreiber gehandelt werden, hat auch der Gesetzgeber reagiert: In §14a Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) wurden

• die Anforderungen an die Netzzustandsermittlung,
• die netzorientierte und präventive Steuerung von Lasten,
• die Umsetzung durch Messstellenbetreiber sowie
• die Dokumentations- und Veröffentlichungspflichten definiert.

Dafür sind verlässliche, aktuelle, digitale Netzdaten essenziell.

Was der digitale Zwilling von enercity leistet

Der Digitale Zwilling ist ein zentrales, digitales Abbild des Niederspannungsnetzes – vergleichbar mit einer digitalen Landkarte, die sich ständig aktualisiert. Grundlage des Digitalen Zwillings sind die Messdaten aus Smart Metern sowie die Netzzustandsdaten aus digitalen Ortsnetzstationen, die gemeinsam ein aktuelles und detailliertes Abbild des realen Stromnetzes ermöglichen (siehe auch die Artikel Digitale Ortsnetzstation und Smart Meter).

Hierzu Christiane Fraiss, Geschäftsführerin der enercity Netz: “Der digitale Zwilling wird hier zum Game Changer. Während wir das Mittelspannungsnetz bereits heute über unsere Leitwarte überwachen, haben wir mit dem digitalen Zwilling die Struktur aufgebaut, um auch unser Niederspannungsnetz digital abzubilden. Künftig werden wir Vorgänge im Netz bis zum Hausanschluss verfolgen können - das ist eine echte Errungenschaft auf dem Weg zur effizienten und zeitgemäßen Netzführung.”

Diese Vorteile bietet der Digitale Zwilling konkret:

• Transparenz, Analyse und Steuerung in Echtzeit

Alle Netz-Systeme und Spannungsebenen werden digital erfasst und in einem klaren, vollständigen Datenmodell in hoher Datenqualität abgebildet: Netzlastdaten, Erzeugungsdaten, Endverbrauchsdaten sowie KI-gestützte Prognosen für Verbrauch und Einspeisung. Das heißt, es ist sofort erkennbar, wo Strom eingespeist wird, wo viel verbraucht wird und wo Engpässe drohen.

• Berücksichtigung externer Einflüsse

Der Digitale Zwilling integriert externe Daten wie Wetter, Börsenpreise für Energie, Haushaltsdaten und historische Werte, die in die Analyse und Steuerung einfließen.

• Smarte Prognosen

Die Prognose von Erzeugung und Verbrauch auf Basis von internen und externen Daten erfolgt unter Verwendung von Künstlicher Intelligenz (KI). Ganz konkret können wir damit Szenarien simulieren, bevor sie eintreten – zum Beispiel, ob durch zusätzliche Wallboxen oder Solaranlagen Engpässe auftreten und die Netzstabilität gefährdet wird.

• Umfassende Steuerung der Netze

Der Digitale Zwilling ermöglicht die vollintegrierte Steuerung auf allen Netzebenen und allen Asset-Klassen.

• Automatisierung von Prozessen und Datenverarbeitung

Künftig werden zum Beispiel Netzanschlussanfragen vom Digitalen Zwilling unterstützt. Hierdurch wird die Netzausbauplanung effizienter und bedarfsgerechter in genau den Netzbereichen umgesetzt, wo zusätzliche Netzkapazitäten erforderlich werden. Kundinnen und Kunden erhalten zudem rascher eine Antwort auf ihre Anschlussfragen.

Einen Ausblick auf die weiteren Ausbaustufen des Digitalen Zwillings gibt Geschäftsführerin Christiane Fraiss: “In späteren Ausbaustufen des Systems wird Predictive Maintenance eine zentrale Rolle einnehmen. Zyklusbasierte Wartungsansätze werden dabei durch datenbasierte, zustands- und bedarfsgerechte Maßnahmen ersetzt. Das erhöht die Zuverlässigkeit“.