DTWO: Federated Digital Twins for Wind-Offshore

Auf einen Blick

• Die Planung und der Betrieb von Offshore-Windparks bergen zahlreiche Risiken für Planer, Investoren und Betreiber. Digitale Zwillinge, mit deren Hilfe der Betrieb simuliert werden kann, sind aufwändig und erfordern oft die Freigabe sensibler Daten.
• Im Projekt DTWO entwickeln die Partner eine individuell anpassbare Plattform für die Erstellung maßgeschneiderter Digitaler Zwillinge, die durch die Einbeziehung großer Datenmengen und bestehender Simulationsmodelle Unsicherheiten reduziert und keine Datenfreigabe erfordert.
• Das Fraunhofer IWES bringt seine umfangreiche Expertise in vielen Teilen des Projektes ein, darunter Erkenntnisse und Simulationsmodelle aus vorherigen Forschungsprojekten wie WiSA Big Data und X-Wakes und ist darüber hinaus für die Weiterentwicklung und Validierung bestehender Modelle verantwortlich.

Herausforderung

Die Planung und der Betrieb von Offshore-Windparks ist mit großen Unsicherheiten behaftet: Bodenbedingungen, Windverhältnisse, Einflüsse aus benachbarten Windparks und nicht zuletzt die technische Verfügbarkeit der Windenergieanlagen müssen berücksichtigt werden, um am Ende ein wirtschaftlich tragfähiges Projekt zu entwickeln.

Digitale Zwillinge, die auf der Grundlage echter und synthetischer Daten Offshore-Windparks simulieren und so Unsicherheiten reduzieren, sind aufgrund der erforderlichen Datenmengen und ihrer Verarbeitung nicht für jeden Betreiber anwendbar. Bereits existierende kommerzielle Modelle erfordern zudem die Freigabe sensibler Daten.

Lösung

Hier setzt das EU-Horizon-Projekt DTWO an. Die Projektpartner entwickeln einen Digitalen Zwilling für Offshore-Windparks, der individuell an einzelne Projekte angepasst werden kann, ohne dass die Nutzer für sie wichtige Daten freigeben müssen. Dabei integrieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits vorliegende echte Daten und Simulationsmodelle, um durch die Rückkopplungsschleifen zwischen virtuellen und realen Systemen die zugrundeliegenden Modelle zu verbessern und zu validieren. DTWO baut so eine Software-Architektur auf, die fünf verschiedene Einflussfaktoren auf gegründete und schwimmende Windenergieanlagen bis zu einer Höhe von 200 Metern integriert: Boden, Seegang, Standortbedingungen, Turbinenzustand und Zuverlässigkeitsprognosen sowie Netze und Energiesysteme.

Das Fraunhofer IWES bringt unter anderem wichtige Forschungsergebnisse aus den Projekten WiSA Big Data und X-Wakes in das Projekt DTWO ein. Darüber hinaus ist das Institut für die Weiterentwicklung und Validierung bestehender Simulationsmodelle verantwortlich. 

Mehrwert  

Akteure in der Offshore-Windenergie erhalten über DTWO eine anpassbare Plattform für die Erstellung maßgeschneiderter Digitaler Zwillinge, die auf validierten Modellen und Datensätzen basiert. Sie bietet eine optimierte Entscheidungshilfe für komplexe Investitionen in der Offshore-Windenergie, indem sie Unsicherheiten reduziert. Betreiber werden in die Lage versetzt, Szenarien, wie extreme Wetterereignisse besser vorhersagen zu können und zu bewältigen. DTWO liefert so einen wichtigen Baustein für eine zuverlässige CO₂-freie Energieversorgung.