Weniger Bürokratie, schnellere Netzanschlüsse: Digitale Zwillinge für die Photovoltaik-Praxis

Die Energiewende ist längst nicht mehr nur eine Frage von mehr Photovoltaik, Wärmepumpen oder Ladepunkten. Es geht zunehmend um Daten: Welche Anlage mit welchen technischen Eigenschaften ist wo installiert? Welche Messwerte, Prognosen oder Flexibilitäten stehen zur Verfügung? Und wie können diese Informationen so zwischen Herstellern, Installateuren, Netzbetreibern und Dienstleistern ausgetauscht werden, dass Netzplanung und Netzbetrieb schneller, sicherer und verlässlicher werden?

Hier liegt heute ein zentraler Engpass. Digitale Prozesse könnten Anschlussprüfungen, Netzberechnungen und Prognosen deutlich beschleunigen. In der Praxis bleiben sensible Energiedaten jedoch häufig in einzelnen Portalen oder proprietären Formaten eingeschlossen. Netzbetreiber, Anlagenhersteller und Dienstleister müssen wissen, mit wem sie Daten austauschen, wofür sie genutzt werden dürfen und ob sie verlässlich sind. Digitalisierung braucht daher nicht nur Schnittstellen, sondern Vertrauen, gemeinsame Standards und Kontrolle über die eigenen Daten.

Im vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt „idFlexNetz“ haben wir demonstriert, wie ein solcher vertrauenswürdiger Datenaustausch im Energiesektor praktisch aussehen kann. Im Mittelpunkt standen digitale Zwillinge von Anlagen und Netzbetriebsmitteln, Prognosemodelle und Messwerte, die als digitale Güter beschrieben, auffindbar gemacht und über Datenraum-Technologien kontrolliert ausgetauscht werden können. Der Datenraum bildet die technische Infrastruktur: Er soll ermöglichen, dass die Datenhoheit gewahrt bleibt und Daten trotzdem sicher, regelbasiert und maschineninterpretierbar für Netzplanung und Netzbetrieb nutzbar werden.

Digitale Zwillinge als operative Werkzeuge

Im Zentrum von „idFlexNetz“ stehen digitale Zwillinge realer Netzbetriebsmittel wie Transformatoren, Photovoltaik-Anlagen, Wallboxen oder Wärmepumpen. Diese digitalen Abbilder gehen weit über statische Datenblätter hinaus: Sie enthalten Stammdaten, aktuelle Messzeitreihen, Prognosemodelle und Qualitätsbewertungen in einem standardisierten, maschineninterpretierbaren Format.

Die entscheidende Neuerung: Die Zwillinge bleiben nicht in proprietären Systemen eingeschlossen. Stattdessen werden sie über den Datenraum bereitgestellt, können von verschiedenen Marktteilnehmern genutzt werden und fließen direkt in operative Anwendungen ein – wie in „PowerFactory“ zur Simulation, Analyse und Planung von elektrischen Energieversorgungssystemen oder der Energiedatenmanagement- und Energiemanagementsoftware „EMS-EDM PROPHET®“ für Energieeinspeiseprognosen und -optimierung. Die Datenkette ist dabei durchgängig vom Zwilling über den Datenraum bis in die fachspezifischen Anwendungen des Netzbetreibers.

Für die Solarbranche eröffnet das konkrete Möglichkeiten: Ein Wechselrichterhersteller könnte künftig nicht nur Hardware liefern, sondern ein trainiertes Prognosemodell für seine Geräte als digitales Gut bereitstellen. Ein Netzbetreiber könnte spezialisierte Simulationsmodelle für seine Topologie beziehen, ohne sie selbst entwickeln zu müssen.

Photovoltaik-Anmeldung in Tagen statt Wochen

Was das praktisch bedeutet, zeigt sich am Beispiel der Anmeldung einer Photovoltaik-Anlage beim Verteilnetzbetreiber. Heute ist dieser Prozess geprägt von Medienbrüchen, heterogenen Portalen, manuellen Prüfschritten und fehlender Datenwiederverwendung. Zwischen Antragstellung und Inbetriebnahmefreigabe vergehen regelmäßig Wochen.

Mit den „idFlexNetz“-Prinzipien haben wir diesen Ablauf grundlegend digitalisiert: Die Photovoltaik-Anlage erhält einen standardisierten digitalen Zwilling mit allen relevanten technischen Parametern. Die Identität des Installateurs und der Anlage werden automatisiert über digitale Nachweise in Echtzeit verifiziert. Der Datenaustausch zwischen Installateur, Netzbetreiber und weiteren Marktrollen erfolgt über den Datenraum: regelbasiert, auditierbar und sicher. Die Anlagendaten stehen anschließend sofort für Netzkapazitätsschätzungen und Einspeiseprognosen zur Verfügung – ohne erneute Erfassung, Redundanz und manuelle Übertragungsfehler.

Diese Umsetzung kann bei einzelnen Akteuren mehrere tausend Euro an Prozesskosten einsparen und skaliert mit der Anzahl an Anmeldungen. Gleichzeitig werden Anmeldeprozesse beschleunigt, Fehler vermieden und Daten einfacher zugänglich, beispielsweise für Netzplanungsprozesse.

Vertrauen ohne zentrale Kontrollinstanz

Eine Kernfrage beim Datenaustausch zwischen Marktteilnehmern lautet: Wie stelle ich sicher, dass mein Gegenüber berechtigt ist, diese Daten zu erhalten oder bereitzustellen? Mit „idFlexNetz“ lösen wir diese Fragestellung über sogenannte verifizierbare digitale Nachweise (Verifiable Credentials) – eine Art kryptographisch gesicherte Bescheinigung, die ein Unternehmen oder eine Person in einer digitalen Brieftasche (Wallet) vorhält.

Bevor ein Datenaustausch stattfindet, prüft das System automatisiert, ob der Anfragende die erforderlichen Nachweise besitzt – etwa eine Installateursqualifikation oder eine Netzbetreibergenehmigung nach Paragraf 4 EnWG. Diese Architektur wurde mit European Business Wallets (EUBW) umgesetzt nach europäischen Rechtsrahmen für digitale Identitäten (eIDAS 2.0) und direkt in die Zugriffsregeln des Datenraums integriert. Für den Energiesektor, in dem Datenzugriffe regulatorisch sensibel sind, schafft es Rechtssicherheit ohne bürokratischen Overhead.

Retrofit statt Revolution

Besonders relevant für die Praxis: „idFlexNetz“ setzt auf Integration in bestehende Systemlandschaften. Netzleittechnik, Energiedatenmanagement oder Geoinformationssysteme bleiben erhalten. Der Datenraum dockt über standardisierte Schnittstellen an und ermöglicht den kontrollierten, interoperablen Datenaustausch zwischen Systemen, die bisher nicht miteinander kommunizieren konnten.

Alle eingesetzten Technologien basieren auf offenen Standards und Open-Source-Komponenten und sind damit anbieterunabhängig. Im Projekt wurde für die Technologie – gemessen am Technology Readiness Level – ein Reifegrad 6 erreicht; ihre Funktionsfähigkeit konnten wir in einer realitätsnahen Umgebung mit produktionsnahen Daten und Systemen nachweisen. Ein Übergang in den produktiven Einsatz erscheint damit kurzfristig realisierbar.

Gemeinsame Sprache für die Systeme

Die größte Hürde beim Datenaustausch zwischen verschiedenen Akteuren ist nicht die Verbindung an sich – es ist das gegenseitige Verstehen. Wenn ein Netzbetreiber „Trafo-Auslastung“ sagt und ein Prognosedienstleister „Load Factor“ meint, müssen Maschinen wissen, dass es sich um dasselbe handelt.

„idFlexNetz“ löst dies durch eine semantische Schicht: Alle digitalen Güter – Zwillinge, Modelle, Zeitreihen – werden mit standardisierten Beschreibungen versehen, die auf offenen Energieontologien und dem in der Energiewirtschaft etablierten Common Information Model (CIM) basieren. So können verschiedene Systeme Daten nicht nur empfangen, sondern auch korrekt interpretieren und weiterverarbeiten. Zudem sind Qualitätskennzahlen – etwa wie genau ein Prognosemodell in der Vergangenheit lag – direkt in die Beschreibung integriert. Das schafft Transparenz und Vergleichbarkeit.

Marktplatz für digitale Güter im Energiesystem

Mit „idFlexNetz“ haben wir einen Marktplatz-Prototypen entwickelt, über den digitale Güter durchsucht, verglichen und bezogen werden können. Qualitätsbewertungen und Reifegrade machen die Verlässlichkeit transparent. Die Geschäftsmodelle reichen von nutzungsbasierter Abrechnung über Abonnements bis zu Komplettservices.

Die Vision: ein offener, europäischer Marktplatz, auf dem spezialisierte Anbieter ihre digitalen Produkte bereitstellen – souverän, föderiert, unter gemeinsamen Regeln und unabhängig von außereuropäischen Plattformkonzernen. Gerade für KI-Anwendungen ist das relevant. Zuverlässige KI braucht kontextualisierte, qualitätsgesicherte Daten. Ein souveräner Datenraum liefert genau diese vertrauenswürdige Datenbasis.

Was jetzt passieren muss

Damit aus dem Praxisbeweis ein flächendeckender Standard wird, braucht es wirtschaftlich tragfähige Anwendungsfälle, also konkrete Einsatzmöglichkeiten mit erkennbarem Nutzen und klaren Geschäftsmodellen. Denn auch technisch überzeugende Lösungen setzen sich nur durch, wenn ihr Nutzen in marktfähige Angebote und nachhaltige Wertschöpfung übersetzt wird. Um solche Anwendungsfälle zu identifizieren, zu bewerten und in die Breite zu bringen, sind gezielte Fördermaßnahmen und Investitionen erforderlich. Diese sollten darauf ausgerichtet sein, Geschäftsmodelle zu entwickeln und zu etablieren, den wirtschaftlichen Mehrwert sichtbar zu machen und zugleich die letzten technischen Hürden – insbesondere bei Interoperabilität und Nutzbarkeit – zu überwinden.

Das Projekt „idFlexNetz“ hat gezeigt: Souveräner, sicherer Datenaustausch im Energiesektor funktioniert heute – in einer realen Netzumgebung, mit echten Betriebsmitteln, unter geltenden regulatorischen Anforderungen. Das ist kein Laborergebnis, sondern eine produktionsnahe Blaupause für die Digitalisierung der europäischen Energiewirtschaft. Die Technologie ist bereit. Jetzt geht es darum, sie in die Fläche zu bringen.

— Der Autor Daniel Rohrbach leitet die Gruppe Energieinformatik am Institutsteil Angewandte Systemtechnik (AST) des Fraunhofer IOSB in Ilmenau. Das Projekt „idFlexNetz“ wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Projektpartner sind VSE AG, Schneider Electric, DFKI, Fraunhofer ISI, Spherity und Fraunhofer IOSB-AST. —