Digitale Zwillinge und Datenräume: So wird das Energiesystem vernetzt

Der Druck wächst, Betriebs- und Anlagendaten konsistent bereitzustellen. Das von interdisziplinären Partnern durchgeführte und vom BMWK unterstützte Forschungsprojekt idFlexNetz zeigt, wie digitale Zwillinge und Datenräume helfen können, Informationsflüsse besser zu verzahnen, Schnittstellenaufwand zu verringern und bestehende Systeme schrittweise anschlussfähig weiterzuentwickeln.

Die nächste Ausbaustufe der Energiewende ist datengetrieben

Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien wächst die Komplexität des Energiesystems. Für Betreiber bedeutet das nicht nur mehr Anlagenleistung, sondern auch höhere Anforderungen an Datenqualität, Prognosefähigkeit und den verlässlichen Austausch mit Netzbetreibern und Direktvermarktern. Denn je stärker Windparks in Vermarktungs-, Redispatch- und Netzprozesse eingebunden sind, desto wichtiger wird es, dieselben Informationen in unterschiedlichen Zusammenhängen konsistent und zeitnah bereitzustellen.

Darin liegt in der Praxis eine zentrale Herausforderung: Betriebsdaten dienen längst nicht mehr nur der Anlagenüberwachung. Leistungsprognosen werden für Vermarktungsprozesse benötigt, Netzzustandsinformationen fließen in Redispatch-Entscheidungen ein und technische Anlagendaten bilden die Grundlage für Netzberechnungen. Wie können digitale Zwillinge, Datenräume und standardisierte Beschreibungen helfen, diese Informationsflüsse besser zu verzahnen?

Digitale Zwillinge als standardisierte Repräsentation von Betriebsmitteln

Digitale Zwillinge beschreiben reale Betriebsmittel in standardisierter digitaler Form. Für Windenergieanlagen umfassen sie etwa Stammdaten, Leistungskennlinien, Betriebszustände, Messwerte, Prognosen und Metadaten. Im Forschungsprojekt wurden solche Zwillinge für reale Netzbetriebsmittel und flexible Anlagen umgesetzt und für die Nutzung in Datenräumen bereitgestellt.

Der Vorteil: Statt dieselben Informationen in mehreren Systemen getrennt zu pflegen, kann eine standardisierte Datenbasis für Betriebsführung, Prognosen, Vermarktung oder Netzprozesse genutzt werden. Es wurde gezeigt, wie solche Zwillinge kontrolliert über einen Datenraum geteilt und so in operative Anwendungen eingebunden werden können.

Redispatch und Einspeiseprognosen als Anwendungsfall in der Windenergie

Besonders anschaulich wird der Ansatz bei Windparks, deren Einspeisung für Redispatch relevant wird. Hier müssen technische Daten, Betriebsdaten, Prognosen und Netzinformationen zusammengeführt werden. Die nun erprobten Prinzipien lassen sich auf solche Konstellationen gut übertragen: standardisierte digitale Zwillinge, kontrollierter Datenaustausch über den Datenraum und die direkte Nutzung in Prognose- und Netzanwendungen.

In einer datenraumbasierten Architektur verfügt jede Anlage beziehungsweise der gesamte Windpark über einen digitalen Zwilling. Dieser bündelt technische Eigenschaften ebenso wie aktuelle Betriebs- und Prognosedaten. Das Projekt verdeutlicht, wie solche digitalen Zwillinge als digitale Güter beschrieben, auffindbar gemacht und regelbasiert zwischen Akteuren ausgetauscht werden können.

Der Netzbetreiber kann so automatisiert auf die für Redispatch relevanten Informationen zugreifen, während die Daten unter Kontrolle ihres Eigentümers bleiben. Diese durchgängige Datenkette wurde vom Zwilling über den Datenraum bis in fachspezifische Anwendungen exemplarisch umgesetzt.

Datenräume als Infrastruktur für vertrauenswürdigen Datenaustausch

Digitale Zwillinge lösen nur einen Teil des Problems. Denn auch wenn technische Anlagen und Prozesse standardisiert beschrieben sind, stellt sich im nächsten Schritt die Frage, wie diese Informationen zwischen unterschiedlichen Unternehmen und Systemen sicher, nachvollziehbar und ohne Medienbrüche ausgetauscht werden können. Hier setzen Datenräume an: Sie schaffen den organisatorischen und technischen Rahmen dafür, dass Daten nicht nur vorhanden sind, sondern auch kontrolliert nutzbar werden.

Ein Datenraum ist eine föderierte Infrastruktur, in der Datenanbieter und Datennutzer nach gemeinsam definierten Regeln miteinander interagieren können. Im Unterschied zu zentralen Plattformen bleiben die Daten dabei grundsätzlich unter der Kontrolle ihres Eigentümers; weitergegeben wird nur, was für den jeweiligen Zweck erforderlich und freigegeben ist.

Für Betreiber ist das vor allem deshalb relevant, weil sensible Betriebs- und Anlagendaten nicht in eine fremde Plattform überführt werden müssen, um sie Netzbetreibern, Direktvermarktern oder anderen berechtigten Akteuren bereitzustellen. Stattdessen lassen sich Zugriffe und Nutzung gezielt steuern, dokumentieren und an konkrete Rollen oder Anwendungsfälle koppeln. idFlexNetz hat gezeigt, wie sich ein solcher Ansatz im Energiesektor praktisch umsetzen lässt – als Grundlage für einen Datenaustausch, der technisch anschlussfähig, organisatorisch handhabbar und regulatorisch belastbar ist.

Verifizierbare Identitäten für automatisierte Berechtigungsprüfungen

Damit ein Datenraum im Betrieb verlässlich funktioniert, genügt es nicht, Daten technisch austauschbar zu machen. Ebenso wichtig ist, dass eindeutig feststeht, wer auf welche Informationen zugreifen darf und in welcher Rolle ein Akteur handelt. Für den sicheren Datenaustausch müssen die beteiligten Unternehmen oder Organisationen daher eindeutig identifizierbar sein. In Datenraumarchitekturen geschieht das über verifizierbare digitale Nachweise, mit denen sich Eigenschaften, Zuständigkeiten und Berechtigungen kryptografisch belegen lassen.

In der Praxis lässt sich so automatisiert prüfen, ob ein Netzbetreiber für ein bestimmtes Netzgebiet zuständig ist oder ein Direktvermarkter tatsächlich in der jeweiligen Marktrolle handelt. Erst wenn die erforderlichen Nachweise vorliegen, wird der Zugriff auf Daten oder Funktionen freigegeben. Für Betreiber ist das vor allem deshalb relevant, weil Berechtigungen damit nicht in jedem Einzelfall manuell abgestimmt werden müssen, sondern regelbasiert, nachvollziehbar und mit geringerem organisatorischem Aufwand gesteuert werden können.

Im Forschungsprojekt wurde dieser Ansatz mit verifizierbaren Nachweisen und European Business Wallets umgesetzt. Damit wird deutlich, dass vertrauenswürdiger Datenaustausch nicht nur eine Frage sicherer Infrastruktur ist, sondern ebenso von klar definierten Rollen und maschinenlesbaren Berechtigungen abhängt.

Interoperabilität als eigentliche Schlüsseltechnologie

Vertrauenswürdiger Datenaustausch setzt nicht nur sichere Zugriffe voraus, sondern auch ein gemeinsames Begriffsverständnis. Nur so können Informationen in unterschiedlichen Anwendungen konsistent weiterverarbeitet werden. Genau hier liegt in vielen Digitalisierungsprojekten die eigentliche Herausforderung: Daten lassen sich zwar technisch übertragen, ihre Bedeutung wird aber oft unterschiedlich interpretiert.

Für Betreiber ist das mehr als eine theoretische Frage. Wenn beispielsweise Prognosedaten, Betriebszustände oder technische Anlageneigenschaften in unterschiedlichen Systemen jeweils anders beschrieben werden, entsteht zusätzlicher Übersetzungs- und Abstimmungsaufwand. Neue Anwendungen müssen dann mit hohem Integrationsaufwand angebunden werden, obwohl die zugrunde liegenden Informationen eigentlich bereits vorhanden sind. Interoperabilität bedeutet deshalb nicht nur Anschlussfähigkeit auf technischer Ebene, sondern eine gemeinsame semantische Grundlage für den Austausch energiewirtschaftlicher Daten. idFlexNetz nutzte dafür offene Energieontologien und das Common Information Model (CIM), um digitale Güter systemübergreifend verständlich und vergleichbar zu machen. Das erleichtert die Einführung neuer Softwarekomponenten, reduziert Integrationsaufwand und schafft die Voraussetzung dafür, dass Datenräume und digitale Zwillinge in bestehende Betriebs- und IT-Landschaften sinnvoll eingebunden werden können.

Evolution statt Systemwechsel

Für Betreiber ist dabei entscheidend, dass bestehende SCADA-, Netzleit- oder Prognosesysteme nicht grundsätzlich ersetzt werden müssen. Datenräume und digitale Zwillinge lassen sich vielmehr als zusätzliche Interoperabilitätsschicht schrittweise in gewachsene Systemlandschaften integrieren. Genau dieser Retrofit-Ansatz wurde verfolgt: Bestehende Anwendungen bleiben erhalten, während der Datenaustausch zwischen ihnen strukturierter, kontrollierter und besser anschlussfähig gestaltet wird.

Gerade für Windparkbetreiber ist das mehr als eine technische Detailfrage. Je stärker Anlagen in Redispatch-, Prognose- und Flexibilitätsprozesse eingebunden sind, desto wichtiger wird es, Betriebs- und Anlagendaten konsistent, sicher und mit vertretbarem Schnittstellenaufwand bereitstellen zu können. Digitale Zwillinge und Datenräume können hier dazu beitragen, doppelte Datenpflege zu verringern, Abstimmungsaufwand zwischen Systemen und Marktrollen zu reduzieren und Prozesse in Vermarktung, Netzkommunikation und Betriebsführung robuster zu gestalten.

Der Nutzen liegt damit nicht nur in einer moderneren Datenarchitektur, sondern vor allem in einem belastbareren operativen Zusammenspiel: Informationen stehen dort konsistent zur Verfügung, wo sie für Prognosen, Netzprozesse oder die Abstimmung mit Partnern benötigt werden. Das schafft eine bessere Grundlage für Entscheidungen und entlastet zugleich die Schnittstellen zwischen bestehenden Anwendungen.

Dass dieser Ansatz nicht nur konzeptionell tragfähig ist, sondern sich auch praktisch umsetzen lässt, hat idFlexNetz in einer realitätsnahen Umgebung gezeigt. Das Projekt erreichte einen Technology-Readiness-Level von 6 und macht damit deutlich, dass souveräner Datenaustausch im Energiesektor keine Zukunftsskizze mehr ist, sondern eine belastbare Entwicklungsrichtung. Die nächste Aufgabe besteht nun darin, Standards weiter zu etablieren und konkrete Anwendungsfälle schrittweise in den operativen Betrieb zu überführen.

Dieser Beitrag erschien im BetreiberBrief 3-2026. Jetzt registrieren und künftig alle aktuellen Ausgaben per Mail erhalten!

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